Приклад обчислення вмісту в грунті фракцій механічних часток та визначення різновидності зразка грунту

Зміст

Тема: Механічний (гранулометричний) склад грунту.____________________________

Робота 1. Підготовка зразка грунту до аналізу._________________________________________

Робота 2. Визначення механічного (гранулометричного) складу грунту за методом Рутковського.

Тема: Грунтовий перегній (гумус)._______________________________________________

Робота 1. Визначення вмісту перегною в грунті методом прожарювання._________________

Робота 2. Демонстраційне визначення наявності в грунтовому перегної різних груп органічних речовин за методом Б.М.Польського.________________________________________________________

Тема: Вбирна здатність грунту.________________________________________________

Робота 1. Демонстрування механічної вбирної здатності грунту._________________________

Робота 2. Демонстрування фізичної вбирної здатності грунту.___________________________

Робота 3. Демонстрування фізико-хімічної вбирної здатності грунту._____________________

Робота 4. Демонстрування коагуляції і пептизації грунтових колоїдів.____________________

Робота 5. Демонстрування хімічної вбирної здатності грунту.____________________________

Робота 6. Визначення суми увібраних основ за методом Каппена-Гільковиця.____________

Тема: Структура грунту.________________________________________________________ 16

Робота 1. Визначення структурного (агрегатного) складу грунту._____________________

Робота 2. Визначення водоміцності структурних агрегатів за методом М.М.Нікольського.__

Тема: Кислотність грунту._____________________________________________________ 18

Робота1. Визначення рН водної витяжки (активної кислотності грунту) колориметричним методом._________________________________________________________________________________

Робота 2. Визначення рН сольової витяжки (обмінної кислотності грунту) колориметричним методом._________________________________________________________________________________

Робота 3. Розрахунок доз вапна на 1 га грунту._______________________________________ 20

Робота 4. Визначення гідролітичної кислотності грунту._______________________________ 21

Тема: Грунтова волога і водні властивості грунту._____________________________ 23

Робота 1. Визначення польової вологості грунту._____________________________________ 23

Робота 2. Визначення вмісту в грунті гігроскопічної вологи.___________________________ 24

Робота 3. Визначення вологості в’янення.___________________________________________ 25

Робота 4. Визначення повної вологоємкості грунту.____________________________________ 27

Робота 5. Визначення висоти капілярного підняття води в грунтах різного механічного складу в скляних трубках._________________________________________________________________ 28

Тема: Хімічний склад грунту_____________________________________________________ 30

Робота 1. Приготування водної витяжки грунту.______________________________________ 30

Робота 2. Якісний аналіз водної витяжки.____________________________________________ 30

Робота 3. Приготування солянокислої витяжки грунту.________________________________ 32

Робота 4. Якісний аналіз солянокислої витяжки.______________________________________ 32

Робота 5. Визначення загальної суми водорозчинних речовин у грунті.___________________ 34

Тема: Механічний (гранулометричний) склад грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал теми. Засвоїти основні поняття і терміни: механічні елементи грунту, фракція механічних елементів, механічний склад грунту.

Знати фізичні властивості, які залежать від механічного складу, практичне значення механічного аналізу грунту та класифікацію грунтів за механічним складом.

2. Підготувати зразок грунту до аналізу.

3. Визначити механічний (гранулометричний) склад грунту.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, стр. 18-28.

2. Добровольский В.В., 1989, стр. 33-39.

3. Добровольский В.В., 1982, стр. 5-19.

Робота 1. Підготовка зразка грунту до аналізу.

100 г повітряносухого грунту розтерти у фарфоровій ступці і просіяти крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Просіяний грунт пересипати у пакет на якому написати номер зразка, звідки взято (поле, тип грунту, горизонт грунту, глибина взяття проби).

Робота 2. Визначення механічного (гранулометричного) складу грунту за методом Рутковського.

Принцип методу:

Визначення вмісту піску основане на швидкості осідання (падіння, седиментації) механічних часток в скаламучених (суспензованих) рідинах. Швидкість седиментації часток в рідині виражається законом Стокса:

V = K • r²,

де V - швидкість падіння у мм/сек.;

r - радіус часток;

К - константа, яка залежить від природи рідини і частки (щільність, в’язкість).

Ця величина дорівнює:

_{K =} 2 _{• g •} d -d ₁,

9 h

де g - прискорення сили тяжіння;

d - щільність частинки;

d₁ - щільність рідини;

h - коефіцієнт в’язкості рідини.

Отже, швидкість падіння часток в рідині прямо пропорційна квадрату їх радіуса.

В таблиці 1 наведена швидкість падіння часток різного розміру, яка розрахована за формулою Стокса.

 

Таблиця 1. Швидкість падіння у воді часток різного розміру (питома маса 2,55; t° +20° C).

 

Діаметр часток, мм	Швидкість падіння, мм/сек.
0,05 0,01 0,005 0,001	2,099 0,084 0,021 0,0008

 

Таким чином, за 90 секунд піщані частки розміром 0,05 мм і більше у водних суспензіях пройдуть відстань 18 см.

Визначення вмісту глинистих часток основане на їх здатності збільшувати свій розмір (набухати) у воді. Процентний вміст глинистих часток в пробі грунту розраховують за емпіричною формулою:

X = 22,7 · K,

де х - вміст глинистих часток у %;

К - приріст об’єму на 1 см³, взятого для аналізу грунту.

Для зручності розрахунку вмісту глинистих часток наводимо таблицю 2.

 

 

Таблиця 2. Вміст глинистих часток (< 0,005 мм) залежно від приросту об’єму набухання у воді.

Приріст об’єму на 1см^3	Вміст глинистих часток, %	Приріст об’єму на 1 см^3	Вміст глинистих часток, %
4,0 3,95 3,90 3,85 3,80 3,75 3,70 3,65 3,60 3,55 3,50 3,45 3,40 3,35 3,30 3,25 3,20 3,15 3,10 3,05 3,00 2,95 2,90 2,85 2,80 2,75 2,70 2,65 2,60 2,55 2,50 2,45 2,40 2,35 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10	90,70 89,55 88,42 87,29 86,16 85,03 83,88 82,75 81,62 80,49 79,36 78,23 77,09 77,95 74,81 73,67 72,54 71,40 70,27 69,14 68,01 66,88 65,75 64,62 63,49 62,35 61,21 60,07 58,94 57,81 56,68 55,54 54,41 53,28 52,14 51,07 49,88 48,74 47,61	2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15	46,48 45,34 44,20 43,07 41,94 40,80 39,68 38,53 37,39 36,26 35,13 34,00 32,87 31,74 30,61 29,48 28,34 27,70 26,07 24,93 23,80 22,67 21,52 20,41 19,26 18,13 17,00 15,86 14,73 13,60 12,46 11,32 10,19 9,06 7,93 6,79 5,66 4,53 3,40

Практичне значення роботи:

Визначення механічного складу грунтів має дуже важливе практичне значення. Це пояснюється тим, що від механічного складу залежать всі фізичні властивості грунту: загальні, фізико-механічні, водні, теплові та інші. Отже, знаючи механічний склад грунту, людина знатиме його фізичні властивості. Крім того, механічний склад впливає на хід елементарних процесів грунтоутворення і формування родючості грунту.

Легкі піщані грунти мають хорошу водопроникність, але погану водоутримуючу здатність, низьку ємність вбирання катіонів, погану теплопровідність, низьку ступінь оструктуреності тощо. Ці грунти легко обробляються, тому що вони чинять менший опір робочим органам грунтообробних машин, ніж глинисті.

Глинисті грунти, навпаки, важко обробляти, тому що вони мають високу пластичність і липкість, дуже набухають при зволоженні і дають значну усадку при висиханні. Водні властивості їх також погані.

Оптимальні фізичні властивості характерні для грунтів середнього механічного складу. Такі грунти мають вищу родючість порівняно з піщаними і важкоглинистими.

Механічний склад грунту і грунтоутворюючих порід потрібно визначати і при будівництві різних інженерних споруд. В цій галузі важливе значення мають такі властивості як набухання і усадка грунтової маси, водопроникність, водопідіймальна здатність. Не можна обійтися без визначення механічного складу при проектуванні та будівництві зрошувальних і осушувальних систем.

Необхідне приладдя і реактиви: фарфорова ступка з гумовим товкачиком, сито з діаметром отворів 1 мм, скляний циліндр місткістю 100 мл, дерев’яна або скляна паличка, хімічний стакан, секундомір, 4%-ний розчин CaCl₂.

Хід роботи:

Визначення вмісту піщаної фракції (частки крупніше 0,05 мм).

1. В мірний циліндр місткістю 100 мл насипати і утрамбувати 10 або 20 см³ підготовленої для аналізу грунтової маси. Для того, щоб утрамбувати пробу грунту необхідно дном циліндра постукати об долоні або об м’яку прокладку з будь-якого матеріалу (паралон, пенопласт, гуму, складчасту тканину тощо). Об’єм утрамбованого грунту повинен бути точно 10 або 20 см³.

2. Налити в циліндр 50 мл води і дерев’яною або скляною паличкою (з гумовою насадкою) ретельно розмішати грунт у воді. Розмішувати треба до тих пір, поки на стінках циліндру не буде мазків глини.

3. Долити води в циліндр до відмітки «100 мл» і знову розмішати паличкою. Суспензію відстояти 90 сек., після чого 70-75% її зливають в окрему посудину.

4. В циліндр знову налити води до відмітки «100 мл», знову розмішати суспензію паличкою, відстояти 90 сек. і злити каламутну воду до відмітки «25-30 мл». Цю операцію повторюють кілька разів. Припиняють відмулювання коли рідина в циліндрі після 90-секундного відстоювання стане прозорою.

Не зливаючи води визначають об’єм піску, який осів на дно циліндра. Якщо нижня частина циліндра не має поділок, то об’єм піску визначають з допомогою лінійки.

5. Процентний вміст піску в пробі грунту визначають за формулою

_{X =} b _{· 100},

a

де а - кількість грунту взятого для аналізу (см³);

b - кількість відмитого піску в циліндрі (см³ );

х - вміст піску в пробі грунту (%).

Одержаний результат записують у таблицю 3.

Визначення вмісту глинистої фракції (частки розміром < 0,005 мм).

1. В циліндр, місткістю 50 або 100 мл, насипають 10 см³ того ж самого грунту. Утрамбовують і доводять до потрібної мітки. Наливають 50 мл води і розмішують паличкою як вказано вище.

2. До суспензії доливають 3 мл 4-5 %-ного CaCl₂ для коагуляції колоїдів грунту. Суспензію розмішують, доливають води до відмітки «50 мл» або «100 мл» і ставлять циліндр на відстоювання на 24 години. Протягом цього часу відбудеться набухання глинистих мінералів.

3. Через 24 години заміряють об’єм грунтової маси яка набухла і обчислюють приріст на 1 см³ сухого грунту за формулою:

K_{V =} V₁ - V₀,

V₀

де K_V - приріст об’єму на 1 см³ грунту (коефіцієнт приросту);

V₀ - початковий об’єм грунту, взятого для аналізу;

V₁ - об‘єм грунтової маси після набухання (через 24 години).

4. Користуючись таблицею 2 визначають процентний вміст глинистої фракції в пробі грунту. Коефіцієнт приросту і процентний вміст глини записують в таблицю результатів (табл. 3).

Визначення вмісту пилуватої фракції (частки розміром 0,05-0,005 мм).

Вміст пилуватої фракції визначають шляхом віднімання від 100% суми глинистої і піщаної фракції.

Супісок Суглинок Глина

 

Рис. 1. Номограма для визначення різновидності грунту за даними гранулометричного аналізу (за В.В.Добровольським).

 

 

Тема: Грунтовий перегній (гумус).

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал теми. Засвоїти визначення основних понять і термінів: торф, перегній, гумус, гумінові кислоти, фульвокислоти, гумін, ульмін. Знати роль гумусу в грунтоутворенні та його екологічне значення.

2. Визначити вміст перегною в грунті.

3. Визначити наявність в грунтовому перегною різних груп органічних речовин.

Література:

1. Чорний І.Б., 1995, стор. 74-80.

2. Алещукин Л.В., Польский Б.Н., 1985, стр. 5-9.

Загальні поняття.

Гумус, як форма органічної маси грунту, є комплекс високомолекулярних сполук, специфічних для грунту. Здебільшого це азотисті ароматичні сполуки кислотної природи. До його складу входить три групи органічних речовин: гумінові кислоти, фульвокислоти і гуміни. Вони відрізняються між собою за хімічним складом, забарвленням і відношенням до розчинників.

Залежно від поєднання факторів грунтоутворення інтенсивність синтезу гумусних речовин та їх відносний склад є різними. Тобто, кількісний вміст і якісний склад гумусу в зональних грунтах неоднаковий. Це зумовлює різний вплив гумусних речовин на грунтоутворення і рівень родючості грунту.

Робота 1. Визначення вмісту перегною в грунті методом прожарювання.

Принцип методу. Як відомо, грунт складається з мінеральних і органічних речовин. Якщо його прожарювати при високій температурі (500-600°С), у ньому згоряють органічні речовини, випаровується гігроскопічна і хімічно зв’язана вода, а також зменшується вага деяких мінералів (карбонатів, хлоридів) в результаті їх розкладання. Зменшен-ня ваги вихідної наважки грунту визначають після його прожарювання і наступного охолодження. Речовина, яка залишилась після прожарювання грунту, є його мінеральна частина.

За різницею ваги вихідної наважки і мінеральної частини обчислюють процентний вміст органічних речовин в грунті. Але при цьому необхідно зробити поправку на вміст гігроскопічної вологи, яка випарувалась.

Слід пам’ятати, що цей метод дає можливість наближено визначити вміст органічних речовин у грунті. Щоб не допустити значного відхилення від величини реального вмісту гумусу, наважку грунту слід прожарювати при температурі 525°С (початок червоного розжарювання муфельної печі). При цій температурі згоряють всі органічні речовини грунту і випаровуються з нього всі форми води.

Практичне значення роботи.

У теоретичному курсі грунтознавства вказано, що гумусні речовини мають надзвичайно важливе значення у формуванні грунту і його родючості. Вони надають грунту певного забарвлення, беруть участь у формуванні його хімічного і структурного складу, підвищують ємність вбирання тощо. Гумінові кислоти позитивно впливають на всі фактори родючості грунту - на тепловий, поживний, водний і повітряний режими. Фульвокислоти навпаки - негативно впливають на родючість грунту. Вони легко вимиваються в нижні горизонти атмосферними опадами. Гумінові кислоти є слабкорозчинними сполуками і тому акумулюються у верхньому горизонті грунту.

Знаючи властивості гумусових речовин і їх роль у грунтоутворенні легко пояснити чому грунти з високим вмістом гумусу є високородючі. А звідси - щоб знати рівень родючості грунту на конкретній ділянці необхідно визначити в ньому вміст гумусу.

Необхідне приладдя: фарфоровий тигель, муфельна піч або газовий пальник, терези і важки до них; муфельні (тигельні) щипці, ексикатор.

Хід роботи:

1. Підготувати зразок грунту до аналізу як це вказано вище.

2. Визначити вміст гігроскопічної вологи за методикою наведеною в роботі №, стор..

3. Зважити на аналітичних терезах тигель без грунту і на зовнішній площині дна написати графітним олівцем номер зразка грунту (при масових аналізах). Вагу тигля з точністю до 0,01 г записати в зошит.

4. Насипати в тигель 5-7 г підготовленого грунту і провести точне зважування.

5. Поставити відкритий тигель з наважкою грунту в муфельну піч, яка набула червоного розжарювання. Через 20-30 хвилин тигель вийняти з печі, охолодити і, обережно постукуючи по його стінках, перемішати грунт. Після цього тигель знов поставити на прожарювання на 20-30 хвилин.

6. Охолодити тигель в ексикаторі і зважити.

7. Поставити тигель знову в піч і прожарювати 15-20 хв.

8. Охолодити тигель і знов зважити.

Якщо результати двох останніх зважувань значно розходяться, то прожарювання і зважування необхідно повторити до стабілізації маси мінеральної частини грунту.

9. Обчислити процентний вміст гумусу за формулою:

Х = ^{(А - Б) · 100},

^В

де А - втрата у вазі після прожарювання; Б - вага гігроскопічної води; В - вага абсолютносухої наважки; Х - вміст гумусу, в %; (А - Б) - вага органічних речовин, які згоріли при прожарюванні.

Вихідні дані та вміст гумусу записують у таблицю 1.

Обчислення вмісту гумусу проводять в такій послідовності (приклад):

Нехай вага тиглю без грунту становить 11,53 г.

вага тиглю з грунтом до прожарювання - 17,21 г.

вага тиглю з грунтом після прожарювання - 16,83 г.

вміст гігроскопічної вологи в грунті - 3,5 %

Спочатку визначаємо вагу наважки грунту до прожарювання. Для цього від ваги тиглю з грунтом до прожарювання віднімаємо вагу тиглю (17,21 - 11,53 = 5,68). Залишок мінеральної частини після прожарювання грунту становитиме 16,83 - 11,53 = 5,30 г. Різниця між вагою грунту до прожарювання і вагою грунту після прожарювання буде втрата ваги при прожарюванні (5,68 - 5,30 = 0,38 г).

Вагу гігроскопічної води розраховуємо за формулою:

Х = ^{а · b},

^103,5

де а - повітряносуха наважка грунту, г;

b - вміст гігроскопічної води, %.

Звідси, вага гігроскопічної води в грунті становитиме:

Х = ^{5,68 · 3,5} = 0,19 г.

^103,5

Віднявши вагу гігроскопічної води від ваги повітряносухого грунту ми знайдемо вагу абсолютно сухого грунту (5,68 - 0,19 = 5,49 г).

Записавши одержані дані у формулу:

Х = ^{(А - Б) · 100},

^В

обчислимо вміст гумусу:

Х = ^{(0,38 - 0,19) · 100} = 3,46

^5,49

Таблиця 1. Результати визначення вмісту перегною в грунті методом прожарювання.

№ зразка	Назва	Вага грунту, г	Втрата ваги	Вага	Вага абсо-	Вміст
грунту	грунту	до прожарю-вання	після прожа-рювання	після прожа-рюванння, г	гігроскопічної води в грунті, г	лютно сухого грунту, г	перегною,%
1	сірий лісовий	5,68	5,30	0,38	0,19	5,49	3,46

Загальні поняття.

Вбирна здатність грунту є найважливішою його властивістю. Вона проявляється в тому, що механічні частки грунту вбирають і утримують на своїй поверхні тверді, рідкі і газоподібні речовини, які містяться в грунтовому розчині і грунтовому повітрі. Вчення про вбирну здатність грунту розробив відомий російський вчений К.К.Гедройц. Залежно від природи вбирання він виділив такі її типи.

Механічне вбирання відбувається під час фільтрації води крізь грунт.

При цьому пори і капіляри затримують частки, розмір яких більший за діаметр капілярів. Завдяки механічному вбиранню людина одержує чисту джерельну воду.

Фізичне, або молекулярно-сорбційне вбирання проявляється в тому, що на поверхні колоїдів грунту вбираються молекули речовин, які мають полярну будову. Прикладом фізичного вбирання є адсорбція грунтом молекул води.

Фізико-хімічне, або іонно-сорбційне вбирання - здатність грунту вбирати на поверхі колоїдних часток іони і обмінювати їх на еквівалентну кількість іонів грунтового розчину.

Хімічне вбирання зумовлено утворенням в грунтовому розчині важкорозчинних сполук, які випадають в осад. Наприклад:

CaCl₂ + Na₂CO₃® CaCO₃¯ + 2NaCl.

Біологічне вбирання зумовлене здатністю живих організмів, що населяють грунт, засвоювати хімічні елементи. Після відмирання організмів засвоєні ними елементи акумулюються у верхньому шарі грунту у складі органічних речовин.

Хід роботи.

1. На лійку покласти паперовий фільтр і насипати 15-20 г грунту. Лійку поставити на колбу.

2. Кілька разів промити грунт дистильованою водою для того, щоб вимити з нього сполуки кальцію. Повне вимивання кальцію визначають якісною реакцією з оксалатом амонію. Для цього після чергового промивання грунту водою в пробірку беруть пробу фільтрату і доливають до нього кілька крапель оксалату амонію. Якщо при цьому випадає білий осад, то це вказує на те, що в грунті є вільний кальцій і промивання слід продовжувати. Якщо при доливанні оксалату амонію у фільтраті не з’являється помутніння чи осад, то це свідчить про те, що весь вільний кальцій вже вимито і в грунті залишився лише увібраний кальцій, який водою не вимивається.

3. Промитий водою грунт обробити розчином NaCl або КСІ і перші краплі фільтрату зібрати в чисту пробірку. При доливанні оксалату амонію до фільтрату в ньому випаде білий осад оксалату кальцію.

Таким чином, при завершенні промивання грунту водою ми виявили відсутність кальцію у фільтраті. Це означає, що вільний кальцій ми видалили з грунту. Проте після обробки грунту не водою, а розчином солі, у фільтраті знову з’являється кальцій. Це означає, що іони натрію витіснили з ГВК увібрані іони кальцію.

Аналогічний дослід можна провести з будь-яким іншим катіоном, застосувавши відповідну якісну реакцію.

Робота 4. Демонстрування коагуляції і пептизації грунтових колоїдів.

Необхідне приладдя і реактиви: лійка, фільтр, колба місткістю 300-500 мл, 0,05 н. розчин HCl, дистильована вода, циліндр місткістю 200-300 мл, 1 н. розчин NaOH, концентрований розчин CaCl₂.

Хід роботи:

1. Насипати в лійкуна фільтр 15-20 г безкарбонатного або малокарбонатного грунту (який не закипає при дії HCl). Під лійку поставити склянку або колбу місткістю 300-500 мл. Промити грунт 0,05н. розчином HCl з метою видалення з нього вільного і увібраного кальцію. Для цього необхідно витрати близько 300 мл розчину. Потім промити грунт невеликою порцією дистильованої води.

2. Промитий грунт перенести з фільтра в циліндр, обмиваючи фільтр дистильованою водою.

3. Влити в циліндр 20-25 мл 1 н. розчину NaOH, щоб викликати пептизацію колоїдів, і довести об’єм суспензії дистильованою водою до 150-250 мл (залежно від об’єму циліндра).

4. Ретельно збовтати вміст циліндра і залишити його стояти 30-40 хв. За цей час крупні частки грунту осядуть на дно, а колоїдні залишаться в завислому стані.

5. Долити в циліндр 2-3 мл концентрованого розчину СаСІ₂ і спостерігати за процесом коагуляції колоїдів грунту і утворенням гелю.

6. Після закінчення коагуляції долити в циліндр кілька см³ 1 н. розчину NaOH і простежити за пептизацією колоїдів.

Дати письмові відповіді на такі запитання:

Що таке коагуляція і пептизація колоїдів?

Чому дво- і тривалентні катіони зумовлюють коагуляцію колоїдів, а одновалентні - пептизацію колоїдів?

Чому колоїди засолених грунтів (солонець, солончак) дуже пептизовані, а чорноземів - зкоагульовані або слабо пептизовані?

Як залежить родючість та інші властивості грунту від коагуляції і пептизації (від складу увібраних катіонів)?

 

Тема: Вбирна здатність грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал з питань: «Ємкість вбирання грунту», «Екологічне значення вбирної здатності грунту». Засвоїти такі поняття і терміни: ємкість вбирання грунту, грунтовий вбирний комплекс, ємкість катіонного обміну, склад увібраних катіонів в основних зональних типах грунтів, грунти насичені і ненасичені основами, грам-еквівалент.

2. Визначити суму обмінних основ за методом Каппена-Гільковиця.

3. Продемонструвати хімічну вбирну здатність грунту.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, стор. 83-86.

2. Добровольский В.В., 1989, стр. 72-79.

3. Добровольский В.В., 1982, стр. 55-61.

Робота 5. Демонстрування хімічної вбирної здатності грунту.

Необхідне приладдя та реактиви: штатив з пробірками, лійка, фільтр, 5%-ний розчин ВаСІ₂, 1 н. розчин (NH₄)₂C₂O₄.

Хід роботи:

Встановити на штативі дві пробірки, на одну з яких поставити лійку з паперовим фільтром.

Насипати на лійку 1/2 її об’єму суглинкового грунту і зволожити його 5%-ним розчином ВаСІ₂.

Промивати на лійці грунт краплями 1 н. розчину (NH₄)₂C₂O₄ доки в пробірку не набереться 1/3 її об’єму фільтрату. В другу пробірку (контрольну) налити таку ж кількість 1 н. розчину (NH₄)₂C₂O₄.

В першу і другу пробірки долити по 3 мл 5%-ного розчину ВаСІ₂. Спостерігати за інтенсивністю випадання білого осаду в обох пробірках.

Дайте письмові відповіді на такі питання:

В чому проявляється хімічне вбирання грунту?

Напишіть хімічне рівняння взаємодії (NH₄)₂C₂O₄ i BaCl₂?

Чому в дослідному фільтраті осаду випало більше, ніж в контрольному?

 

Робота 6. Визначення суми увібраних основ за методом Каппена-Гільковиця.

Принцип методу: Суму увібраних основ витісняють з ГВК воднем титрованого розчину соляної кислоти і визначають їх кількість по залишку кислоти. Цей метод дає дуже наближені результати, тому що при одноразовому настоюванні грунту з кислотою обмінні основи не витісняються повністю. Крім того, частина кислоти витрачається на побічні реакції з твердою і рідкою фазами грунту.

Практичне значення роботи: Кількість, склад і співвідношення увібраних катіонів мають великий вплив на фізичні і фізико-хімічні властивості грунту. Від цього залежать структурний стан грунту, реакція грунтового розчину, буферність грунту тощо. Сума увібраних основ визначає взаємодію грунту з внесеними добривами. Їх міграція, закріплення грунтом, засвоєння кореневою системою рослин, участь в хімічних реакціях значною мірою залежать від процесів обмінної вбирної здатності грунту. Катіони металів внесених добрив повністю або частково вбираються ГВК і закріплюються в грунті. Певна їх частина вимивається в нижні горизонти. Увібрані основи, як відомо, є доступними для живлення рослин. Звідси, чим більше в грунті увібраних основ, тим вища його родючість.

Таким чином, визначення суми увібраних основ дає можливість зробити висновок про фізичні властивості і рівень родючості грунту. Показник суми обмінних основ використовують при обгрунтуванні системи удобрення грунтів в сівозміні, хімічної меліорації (вапнування) грунтів тощо.

Необхідне приладдя і реактиви: колба місткістю 200-250 мл, штатив з бюреткою на 100 мл, лійка, фільтри, мірна піпетка на 50 мл, 0,1 н. розчин НСІ (титрований), 0,1 н. розчин NaOH (титрований), фенолфталеїн, електрична плитка.

Хід роботи:

На технічних терезах зважити 20 г повітряносухого грунту розтертого і просіяного крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Наважку грунту висипають в колбу.

За допомогою бюретки або піпетки долити в колбу з грунтом 100 мл 0,1 н. розчину НСІ точно встановленого титру. Грунт з кислотою збовтують протягом години і залишають стояти на добу. (Примітка: цю частину роботи студенти виконують під керівництвом лаборанта напередодні занять.)

Через 24 години вміст колби збовтати і профільтрувати крізь складчатий фільтр, повністю переносячи на нього грунт. Якщо фільтрат каламутний - його вдруге фільтрують через той самий фільтр з грунтом.

Мірною піпеткою взяти з прозорого фільтрату пробу 50 мл і влити в чисту колбу.

Вміст колби довести до кипіння на електричній плитці і кип’ятити 2-3 хв. для видалення СО_2.

Долити в колбу 3-4 краплі фенолфталеїну і титрувати гарячий розчин 0,1 н. розчином NaOH точно встановленого титру до появи блідо-рожевого забарвлення, яке не зникає протягом одної хвилини.

Обчислити вміст у грунті увібраних основ за формулою:

S = 10 · (a · N_HCL - b · N_NaOH ),

де S - сума увібраних основ у мг-екв. на 100 г грунту;

а - кількість мл фільтрату, взятого для титрування;

N_HCL - точна нормальність соляної кислоти;

b - кількість мл розчину NaOH;

10 - коефіцієнт перерахунку результатів на 100 г грунту.

8. Результати аналізу записати в таблицю:

Таблиця 1. Результати визначення суми увібраних основ.

Наважка грунту, г	Кількість філь-трату взятого для титрування, мл	Нормальність НСІ	Кількість розчину NaOH, витраченого на титрування, мл	Нормаль-ність NaOH	Сума увібраних основ, мг-екв, на 100 г грунту
		0,1		0,1

Дайте письмові відповіді на такі запитання:

1. Користуючись даними таблиці 9 посібника Чорного І.Б. (1995, ст. 84) або таблицею 13 підручника Добровольського (1989, ст. 76), зробити висновок про рівень забезпеченості даного грунту поживними елементами.

2. Дайте визначення поняття «ємкість вбирання грунту» і вкажіть від яких факторів залежить ця величина.

3. Який зв’язок між величиною ємкості вбирання і рівнем родючості грунту?

4. Чому грунти сформовані на лесових породах мають високу ємкість вбирання, а грунти сформовані на льодовикових породах - низьку?

Тема: Структура грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал з даної теми. Засвоїти поняття і терміни: структурний агрегат грунту, структура грунту, структурність грунту, структурний (агрегатний) склад грунту, агрегація грунту.

Чітко уявляти процес формування структурних агрегатів. Знати під впливом яких факторів і при наявності яких компонентів формується водоміцна, агрономічно цінна структура грунту. Звернути увагу на роль грунтових колоїдів, гумусу і двохвалентних катіонів у формуванні грунтових агрегатів. Зрозуміти, що в основі формування структури грунту лежить процес коагуляції грунтових колоїдів.

2. Визначити структурний склад грунту.

3. Визначити водоміцність структурних агрегатів за методом М.М.Нікольського.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, стор. 67-70.

2. Добровольский В.В.,1989, стр. 115-118.

3. Добровольский В.В.,1982, стр. 20-21.

4. Польский Б.Н., 1980, стр. 22-27.

Зміст

Тема: Механічний (гранулометричний) склад грунту.____________________________

Робота 1. Підготовка зразка грунту до аналізу._________________________________________

Робота 2. Визначення механічного (гранулометричного) складу грунту за методом Рутковського.

Тема: Грунтовий перегній (гумус)._______________________________________________

Робота 1. Визначення вмісту перегною в грунті методом прожарювання._________________

Робота 2. Демонстраційне визначення наявності в грунтовому перегної різних груп органічних речовин за методом Б.М.Польського.________________________________________________________

Тема: Вбирна здатність грунту.________________________________________________

Робота 1. Демонстрування механічної вбирної здатності грунту._________________________

Робота 2. Демонстрування фізичної вбирної здатності грунту.___________________________

Робота 3. Демонстрування фізико-хімічної вбирної здатності грунту._____________________

Робота 4. Демонстрування коагуляції і пептизації грунтових колоїдів.____________________

Робота 5. Демонстрування хімічної вбирної здатності грунту.____________________________

Робота 6. Визначення суми увібраних основ за методом Каппена-Гільковиця.____________

Тема: Структура грунту.________________________________________________________ 16

Робота 1. Визначення структурного (агрегатного) складу грунту._____________________

Робота 2. Визначення водоміцності структурних агрегатів за методом М.М.Нікольського.__

Тема: Кислотність грунту._____________________________________________________ 18

Робота1. Визначення рН водної витяжки (активної кислотності грунту) колориметричним методом._________________________________________________________________________________

Робота 2. Визначення рН сольової витяжки (обмінної кислотності грунту) колориметричним методом._________________________________________________________________________________

Робота 3. Розрахунок доз вапна на 1 га грунту._______________________________________ 20

Робота 4. Визначення гідролітичної кислотності грунту._______________________________ 21

Тема: Грунтова волога і водні властивості грунту._____________________________ 23

Робота 1. Визначення польової вологості грунту._____________________________________ 23

Робота 2. Визначення вмісту в грунті гігроскопічної вологи.___________________________ 24

Робота 3. Визначення вологості в’янення.___________________________________________ 25

Робота 4. Визначення повної вологоємкості грунту.____________________________________ 27

Робота 5. Визначення висоти капілярного підняття води в грунтах різного механічного складу в скляних трубках._________________________________________________________________ 28

Тема: Хімічний склад грунту_____________________________________________________ 30

Робота 1. Приготування водної витяжки грунту.______________________________________ 30

Робота 2. Якісний аналіз водної витяжки.____________________________________________ 30

Робота 3. Приготування солянокислої витяжки грунту.________________________________ 32

Робота 4. Якісний аналіз солянокислої витяжки.______________________________________ 32

Робота 5. Визначення загальної суми водорозчинних речовин у грунті.___________________ 34

Тема: Механічний (гранулометричний) склад грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал теми. Засвоїти основні поняття і терміни: механічні елементи грунту, фракція механічних елементів, механічний склад грунту.

Знати фізичні властивості, які залежать від механічного складу, практичне значення механічного аналізу грунту та класифікацію грунтів за механічним складом.

2. Підготувати зразок грунту до аналізу.

3. Визначити механічний (гранулометричний) склад грунту.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, стр. 18-28.

2. Добровольский В.В., 1989, стр. 33-39.

3. Добровольский В.В., 1982, стр. 5-19.

Робота 1. Підготовка зразка грунту до аналізу.

100 г повітряносухого грунту розтерти у фарфоровій ступці і просіяти крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Просіяний грунт пересипати у пакет на якому написати номер зразка, звідки взято (поле, тип грунту, горизонт грунту, глибина взяття проби).

Робота 2. Визначення механічного (гранулометричного) складу грунту за методом Рутковського.

Принцип методу:

Визначення вмісту піску основане на швидкості осідання (падіння, седиментації) механічних часток в скаламучених (суспензованих) рідинах. Швидкість седиментації часток в рідині виражається законом Стокса:

V = K • r²,

де V - швидкість падіння у мм/сек.;

r - радіус часток;

К - константа, яка залежить від природи рідини і частки (щільність, в’язкість).

Ця величина дорівнює:

_{K =} 2 _{• g •} d -d ₁,

9 h

де g - прискорення сили тяжіння;

d - щільність частинки;

d₁ - щільність рідини;

h - коефіцієнт в’язкості рідини.

Отже, швидкість падіння часток в рідині прямо пропорційна квадрату їх радіуса.

В таблиці 1 наведена швидкість падіння часток різного розміру, яка розрахована за формулою Стокса.

 

Таблиця 1. Швидкість падіння у воді часток різного розміру (питома маса 2,55; t° +20° C).

 

Діаметр часток, мм	Швидкість падіння, мм/сек.
0,05 0,01 0,005 0,001	2,099 0,084 0,021 0,0008

 

Таким чином, за 90 секунд піщані частки розміром 0,05 мм і більше у водних суспензіях пройдуть відстань 18 см.

Визначення вмісту глинистих часток основане на їх здатнос