Лабораторная работа № 11. Определение азота нитратов. Теория

Лабораторная работа № 11

Определение азота нитратов

Цель: изучение и применение методики определения азота нитратов в почвенных образцах

Теория

Поскольку анион NOg в почве не поглощается ни химически, ни физико-химически и при достаточной влажности целиком находится в почвенном растворе, не возникает сомнений в возможности его использования растениями и микроорганизмами. Если усвояемость аммиака значительно ухудшается в кислой среде, то на усвояемость нитратов, напротив, подкисление реакции действует положительно. При этом «амплитуда благоприятного действия распространяется у нитратов на большее число ступеней рН, чем у аммиака». При тех величинах рН, которые имеют место в большинстве почв, реакция среды практически никогда не является ограничивающим фактором для использования нитратов растениями. Это использование может быть ограничено лишь недостаточным наличием других элементов питания, например фосфора.

Накопление нитратов в почве свидетельствует о ее хорошем «санитарном» состоянии: те же величины рН, те же концентрации и состав почвенного раствора, степень аэрации, влажность и температура почвы, которые благоприятны для большинства культурных растений, способствуют и процессу нитрификации. Данные по динамике нитратов с успехом используются для характеристики азотного режима самых разнообразных почв, для суждения о целесообразности внесения азотных удобрений, о сроках и дозах их внесения; более того, динамика нитратов в почве в большой мере характеризует ее плодородие.

Количество нитратов, которое в данный момент находится в почве, представляет собой результат (алгебраическую сумму) ряда противоположных процессов: наряду с процессом нитрификации, приводящим к накоплению нитратов, в почве происходит поглощение нитратов растениями и микроорганизмами, вымывание их осадками, а также и денитрификации. Разнообразием этих процессов и их различной выраженностью в тех или иных условиях объясняется динамичность содержания нитратов в почвах.

Методы определения доступного растениям азота в почве

Нитраты определяются в водной вытяжке при отношении почвы к воде, как 1: 5. После трехминутного взбалтывания вытяжка фильтруется; в фильтрате нитратный азот определяется дисуль- фофеноловым методом (метод Грандваль-Ляжу).

Определение содержания нитратов ведется обычно в пробах, взятых из нескольких слоев почвы (например 0–20; 20–40; 40–60 см и т. д. ). Суммируя количества нитратов, найденных в разных слоях, получают общий их запас в исследованной толще почвы (0—60, 0—100 см), характеризующий обеспеченность растений азотом в данный момент.

Запас нитратного N в почве выражается в килограммах на гектар (кг/га); для вычисления его надо знать объемный вес почвы по отдельным слоям, в которых определялись нитраты. Для культур, у которых потребление азота в основном происходит в первый период вегетации (например, для яровой пшеницы), наличие в момент посева такого количества нитратов в почве (в кг! га), которое достаточно для получения высокого урожая, означает отсутствие необходимости в применении азотных удобрений. Для культур с растянутым периодом потребления азота одного предпосевного определения нитратов мало. Недостаток нитратного азота, обнаруженный анализом в тот или иной период вегетации, может быть компенсирован внесением удобрений в виде подкормки.

Аммоний. Поскольку аммоний в почве в большей части находится в поглощенном состоянии, определение ведется в солевой вытяжке, в которую переходят как обменный, так и воднорастворимый NH4. Для приготовления вытяжки используется раствор КС1 или NaCl в концентрации 1—3% (по разным авторам). В различных модификациях метода варьирует и соотношение между почвой и раствором (1: 10 и 1: 30) и время их взаимодействия (Турчин, 1960; Аринуш- кина, 1962). В отфильтрованной вытяжке NH4 определяется колориметрически при помощи реактива Несслера, который дает с ионом NH4 желто-окрашенный йодистый меркураммоний

Для вытеснения необменно поглощенного NH4 должны применяться более сильные реактивы, чем растворы нейтральных солей (например, кипящая 10%-ная HN03).

Нитрификационная способность. Как отмечалось выше, количество нитратов в почве весьма подвижно и в течение года подвергается резким колебаниям в зависимости от ряда факторов. Очевидно, проба почвы, взятая в поле в какой-то случайный момент, может содержать самые разнообразные количества минеральных форм азота и не позволит ни оценить обеспеченность растений азотом на данной почве, ни сравнить в этом отношении эту почву с другими.

В качестве показателя обеспеченности почвы азотом рядом исследователей было предложено определение нитрификационной способности почвы. Основной принцип метода заключается в следующем: навеска почвы ставится в лаборатории в определенные, благоприятные для нитрификации условия температуры (28 – 30° С) и влажности (50—60% от полной влагоемкости). По истечении некоторого срока при помощи водной вытяжки определяется количество образовавшихся нитратов. Таким образом, метод позволяет учесть способность почвы к накоплению нитратов в определенных условиях, одинаковых для всех исследуемых почв.

Гидролизуемый азот. Методом определения гидролизуемого азота учитывается азот, находящийся в почве в данный момент в минеральной форме, а также азот наиболее легко разлагаемой части органического вещества, которая в ближайшее время может быть минерализована. Так как первые стадии разложения связаны с гидролизом, то метод заключается в действии на почву слабой кислотой (0, 5 н. H2S04). При этом наиболее легко гидролизуемая часть органического азота переходит в раствор. Определение общего количества азота в фильтрате дает количество легкоподвижного азота в почве. Поскольку, помимо наличия легко гидролизуемого азота в почве, большое значение имеет и скорость минерализации, которая зависит от физико-химических свойств и биологической активности, данные по гидролизуемому азоту для различных почв неодинаково характеризуют обеспеченность растений азотом.

Практика

Избыточный азот накапливается в почве обычно в форме нитратов. Метод определения основан на взаимодействии нитратов с дисульфоновой кислотой с образованием тринитрофенола (пикриновой кислоты), который при подщелачивании раствора дает окрашенное в желтый цвет нитросоединение в количестве, эквивалентном содержанию нитратов. Определение ведется колориметрически.

20 г свежей почвы взвесить на технических весах, перенести в колбу объемом 150-200 мл и добавить 0, 5-3 г активированного угля. Прилить 100 мл дистиллированной воды и взбалтывать в течение 3 мин. Отфильтровать в сухую посуду через воронку с четырьмя слоями складчатых фильтров. Не следует наливать в воронку больше 1-2 ее объема.

Если фильтрат мутный, добавить 1 мл осадителя – смесь 13%-ного раствора сернокислого алюминия и 7%-ного раствора щелочи. После тщательного взбалтывания снова отфильтровать через ту же воронку с чистым фильтром. Взять для анализа 25-50 мл. Анализ азота нитратного в почве проводят так же, как и анализе его содержания в воде.

Рассчитать концентрацию азота нитратного С мг/100г абсолютно сухой почвы по формуле:

, где

C=a*p*100*K/H

где: а – содержание азота нитратного по графику, мг;

р – разведение 100/50;

К – коэффициент влажности почвы;

Н – навеска почвы, г.

Сделать выводы о загрязнении почв нитратами азота.

Контрольные вопросы

1. Перечень пестицидов и других веществ подлежащих контролю.

2. Загрязнение почв пестицидами. Наблюдение за загрязнением почв пестицидам.