Робота 1. Визначення структурного ( агрегатного ) складу грунту.

Принцип методу. Визначення структурного складу грунту проводять просіюванням наважки (зразка) грунту крізь сита з отворами різного діаметру. Для цього використовують спеціальний набір, який містить в собі сита з діаметром отворів 0,25, 0,5, 1, 2, 3, 5, 7 і 10 мм. Суму агрегатів, яка не пройшла крізь отвори сита, називають фракцією. Кожну фракцію зважують на терезах і обчислюють її частку від загальної наважки.

Практичне значення роботи.

Ступінь оструктуреності грунту, форма, розмір і міцність структурних агрегатів визначають його фізичні властивості і родючість. Ступінь оструктуреності виражають коефіцієнтом структурності грунту (К), який визначають за даними ситового аналізу. Всі агрегати поділяють на три групи: мікроагрегати (< 0,25 мм), мезоагрегати (0,25-7 мм) і макроагрегати (> 7 мм). Мезоагрегати вважають агрономічно цінними. Тому:

_{K =} ^а

^b

де а - кількість мезоагрегатів, b - сума макро- і мікроагрегатів. Наприклад, грунт містить макроагрегатів 6,2, мезоагргатів 81,5 і мікроагрегатів 12,3%.

_{K =} ^81,5 _{= 4,4}

^18,5

Чим вищий коефіцієнт структурності, тим кращі фізичні властивості і родючість грунту. Важливими в оцінці структури грунту є визначення її водоміцності (див. наступну роботу).

Крім цього, в агрономічній літературі є інший підхід до оцінки структурного складу грунту. Вважають, що з агрономічної точки зору найціннішими є структурні агрегати розміром від 1 до 5 мм. Відмінним структурним станом грунту вважають стан, коли даний грунт містить більше 80 % повітряносухих і більше 70% водоміцних агрегатів; добрим - 80-60% сухих і 70-55% водоміцних; задовільним - 60-40% сухих і 55-40% водоміцних; незадовільним - 40-20% сухих і водоміцних і поганим - менше 20% тих і тих агрегатів.

Необхідне приладдя: набір сит, терези і різноваги.

Хід роботи:

1. Перевірити комплектність і правильну послідовність розміщення сит в наборі. Зверху повинно бути сито з найбільшими отворами, а донизу діаметр отворів зменшується в такій послідовності: 10, 7, 5, 3, 2, 1, 0,5, 0,25 мм. Внизу колонки встановити піддонник.

2. Підготувати зразок грунту до аналізу. Видалити з нього коріння рослин, рештки тварин тощо. Взяти наважку 200-300 г грунту з точністю до 0,1 г.

3. Висипати наважку грунту на верхнє сито і прикрити його кришкою. Круговим рухом колонки просіяти грунт крізь сита.

4. Зважити на терезах всі фракції агрегатів, що залишились на ситах і фракцію, яка пройшла в піддонник. Вагу кожної фракції записати в таблицю, що додається.

5. Обчислити процентний вміст у грунті структурних агрегатів кожної фракції за формулою:

Х = ^{А · 100}

де Х - процентний вміст у грунті агрегатів даного розміру, %;

А - вага структурних агрегатів даного розміру, г;

Р - вага наважки грунту, взятої для аналізу, г.

Результати визначення структурного складу необхідно представити у вигляді цифрової таблиці і графічно.

 

Таблиця 1. Результати визначення структурного складу грунту.

Розмір фракції, мм	>10	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
Вага фракції, г
Вміст фракції, %

 

Дайте письмові відповіді на такі запитання:

1. Обчисліть коефіціент структурності зразка грунту, який Ви аналізували.

2. Які компоненти входять до складу структурних агрегатів грунту?

3. Яка залежність структурного стану грунту від складу увібраних катіонів? Навести приклади.

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

Принцип методу. Метод базується на визначенні кількості структурних агрегатів, які не розпадаються при намочуванні їх у спокійній воді.

Практичне значення роботи: (дивись попередню роботу).

Необхідне приладдя: набір сит, 14 скляних чашок, скляна паличка, дистильована вода.

Хід роботи:

1. Провести просіювання зразка грунту крізь колонку сит (див. роботу 1).

2. З кожної фракції (крім >10 і <0,25 мм) взяти дві проби по 20-30 агрегатів і помістити їх в чашки Петрі з дистильованою водою. Рівень води в чашках повинен бути вище шару агрегатів на 1-2 мм.

3. Залишити чашки стояти 20 хв.

4. Порахувати водоміцні агрегати. Для цього їх треба переміщувати скляною паличкою на відстань 1-2 см. Якщо на цьому шляху грудочка не розпалась - вона є водоміцною. Те саме зробити в чашечках другої проби.

5. Обчислити процент водоміцних агрегатів в двох пробах кожної фракції за формулою:

_{Х =} ^{a · 100},

^b

де Х - вміст водоміцних агрегатів у даній фракції, %;

а - кількість агрегатів, що збереглися, шт.;

b - кількість агрегатів узятих для аналізу, шт.

6. Обчислити середній вміст водоміцних агрегатів у кожній фракції.

Результати визначення водоміцності представити у вигляді цифрової таблиці і графіка.

 

Таблиця 2. Результати визначення водоміцності структурних агрегатів.

Розмір фракції, мм	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25
Взято агрегатів для визначення, шт.
Збереглося агрегатів після 20 хв. розмочування, шт.
Вміст водоміцних агрегатів, %.

Дайте письмові відповіді на такі запитання:

1. Користуючись результатами, одержаними в роботі 1 і 2, дайте оцінку структурного стану грунту (відмінний, добрий, задовільний, незадовільний, поганий).

2. Чому структурні грунти є високородючими?

3. Які є шляхи поліпшення структурного стану грунту?

 

Тема: Кислотність грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал, наведений в підручниках і конспекті лекцій. З’ясувати, що таке реакція грунтового розчину, якими одиницями виражають дану величину, які фактори зумовлюють кислу реакцію грунту, а які - лужну. Засвоїти визначення таких понять: грунтовий розчин, активна кислотність, гідролітична кислотність.

2. Визначити активну кислотність грунту.

3. Визначити обмінну кислотність грунту.

4. Обчислити дозу вапна на 1 га за величиною рН сольової витяжки.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, с. 86-91.

2. Добровольский В.В., 1989, с. 80 -82.

3. Добровольский В.В., 1982, с. 61-63.

4. Польский Б.Н., 1980, с. 17-22.

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

Принцип методу: Для визначення активної кислотності готують водну витяжку грунту, в якій міститься певна кількість протонів водню. При доливанні до такого розчину індикаторів нітрофенольного ряду він набуває певного забарвлення. Порівнюючи забарвлення дослідної витяжки з кольорами стандартної шкали, визначають рН водної або сольової витяжки (обмінну кислотність).

Практичне значення роботи: Кислі грунти є несприятливими для вирощування більшості сільськогосподарських рослин. З метою підвищення родючості такі грунти вапнують. За величиною рН сольової витяжки визначають потребу грунту у вапнуванні.

Необхідне приладдя і реактиви: зразок дерново-підзолистого грунту просіяного крізь сито з отворами 1 мм, технічні терези, важки, прилад Алямовського, дві колби, мірний циліндр, дистильована вода, лійка, фільтрувальний папір, піпетка на 10 мл, пробірка.

Хід роботи:

1. На технічних терезах відважити 10 г грунту і висипати його у колбу.

2. Долити в колбу 50 мл дистильованої води, після чого старанно збовтувати грунт з водою протягом 10 хв.

3. Вміст колби профільтрувати крізь складчастий фільтр. Якщо фільтрат буде каламутним, профільтрувати його ще раз крізь чистий фільтр.

4. З допомогою піпетки набрати 5 мл прозорого фільтрату і перенести його в пробірку.

5. До фільтрату в пробірці долити мікропіпеткою 0,3 мл універсального індикатора і старанно збовтать.

6. Забарвлену рідину в пробірці порівняти з забарвленими стандартними розчинами приладу Алямовського.

7. Знайти ампулу з кольором близьким до кольору досліджуваного фільтрату і визначити його рН.

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

Принцип методу: Дивись роботу 1.

Практичне значення роботи: Дивись роботу 1.

Необхідне приладдя і реактиви: зразок грунту, технічні терези з різновагами, прилад Алямовського, колби, мірний циліндр, лійка, фільтрувальний папір, піпетка на 5 мл, 1 н. розчин КСІ.

Хід роботи:

1. На технічних терезах відважити 20 г грунту і висипати його в колбу.

2. Долити в колбу 50 мл 1 н. розчину КСІ, після чого старанно збовтувати суспензію протягом 30 хв.

3. Вміст колби профільтрувати крізь складчастий фільтр. Якщо фільтрат буде каламутним, профільтрувати його ще раз крізь чистий фільтр.

4. Набрати піпеткою 5 мл прозорого фільтрату і перенести його в пробірку, долити 0,3 мл універсального індикатора і старанно збовтать.

5. З допомогою стандартних розчинів приладу М.І. Алямовського визначити рН сольової витяжки.

Пояснення до запису висновків:

Як активна, так і, значною мірою, потенціальна кислотність грунту негативно впливає на ріст і розвиток рослин. Тому величина рН грунтового розчину є однією з основних агровиробничих характеристик грунту. Залежно від цього вживають заходи щодо поліпшення родючості кислих грунтів. Таким заходом є внесення вапна в грунт (вапнування).

Різні агровиробничі групи грунтів вапнують неоднаково. Сильно кислі грунти (рН<4,5) потребують високих доз вапна, кислі (рН 4,5-5,5) - середніх, а слабокислі (рН 5,5-6,5) не потребують вапнування. У тих випадках, коли на слабокислих грунтах необхідно вирощувати такі культури як цукрові буряки, коноплі, ячмінь, стоколос та деякі інші, для яких оптимальною є нейтральна і слаболужна реакція (рН 6,5-7,5), їх також вапнують.

Входячи з цього і роблять відповідний висновок за результатами аналізу. Наприклад, рН водної витяжки досліджуваного грунту становить 5,1. В цьому випадку висновок має бути таким: Зразок грунту №3 належить до групи кислих грунтів, які потребують вапнування.

Робота 3. Розрахунок доз вапна на 1 га грунту.

В практиці сільського господарства конкретні дози вапна розраховують, здебільшого, за гідролітичною кислотністю (див. наступну роботу). Проте, вченими-агрохіміками встановлена чітка кореляція між гідролітичною кислотністю і рН сольової витяжки одного і того ж грунту. Виходячи з цього, розроблені спеціальні таблиці, які дають змогу визначити дозу вапна по рН сольової витяжки.

При визначенні доз вапна, крім кислотності грунту, враховують біологічні особливості культурних рослин (їх реагування на внесене вапно) і механічний склад грунту.

Такі культури як льон, картопля, рис, бруква та деякі інші негативно реагують на наявність надлишку вапна в грунті. Тому вносити вапно безпосередньо під ці культури не рекомендується.

З наведеної нижче таблиці видно, що при одному і тому ж значенні рН на важких грунтах потрібно вносити значно більше вапна, ніж на піщаних. Це пояснюється високою ємкістю вбирання катіонів глинистими грунтами.

Таблиця 1. Дози СаСО₃ в т/га.

Сівозміна	Механічний склад грунту	рН сольової витяжки
		<4,5	4,5	4,8	5,0	5,2	5,4-5,5	>5,5
З низьким процентом льону і картоплі	Супіщані і легкі суглинки	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	Вап-но
(тобто культур, яким шкодить надлишок	Середні суглинки	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0	3,0	не вно-
вапна)	Важкі суглинки	8,0	7,5	6,5	5,5	5,0	4,5	сять
З високим процентом льону, картоплі та	Супіщані і легкі суглинки	2,5	2,0	2,0	1,5	Не вно-
інших культур, яким шкодить надлишок вапна	Середні суглинки	3,5	3,0	3,0	2,5	сять

При визначенні дози (норми) вапна за цією таблицею слід мати на увазі, що в ній наведені дози хімічно чистої сполуки СаСО₃. А в практиці застосовують вапняні добрива, які містять значну кількість інших сполук, уламки мінералів, вологу тощо. Тому при обчисленні дози реального вапна вносять поправки до дози хімічно чистого вапна.

Наприклад, необхідно визначити дозу (норму) вапна на 1 га дерново-слабопідзолистого середньосуглинкового грунту, рН якого 5,2. Сівозміна господарства має низький процент льону і картоплі. Вапняне добриво, яке завезене в господарство містить 20% вологи і 23% домішок.

Норму чистого сухого вапна ми знаходимо в таблиці. Вона буде дорівнювати 4 т. Отже, нам треба внести на 1 га таку кількість вапняного добрива, в якій би містилось 4 т чистого і сухого вапна. Спочатку робимо поправку на вміст домішок. Для цього складаємо пропорцію:

4 - 77 %

х₁ - 100 % х₁ = 4 × 100: 77 = 5,2 т

 

5,2 т є сума чистого СаСО₃ і домішок в сухому стані. Норма вапна з урахуванням вологості (х₂) становитиме:

5,2 - 80 %

х₂ - 100 % Х₂ = 5,2 × 100: 80 = 6,5 т

Завдання 4: Розрахувати дозу вапна на 1 га за даними одержаними в ході аналізу зразка грунту та даними одержаними у викладача. Для цього залишити 0,5 сторінки чистого паперу.

Дати письмові відповіді на такі запитання:

Які фактори зумовлюють накопичення в грунті органічних кислот?

З якою метою визначають кислотність грунту?

Який меліоративний захід застосовують на кислих грунтах?

Напишіть хімічне рівняння нейтралізації кислої реакції грунтів.

Тема: Кислотність грунту

Завдання: 1. Вивчити основні поняття і терміни, які вживаються в темі «Кислотність грунтів». Засвоїти визначення поняття гідролітична кислотність. Ознайомитись з методикою обчислення дози вапна за гідролітичною кислотністю.

2. Визначити гідролітичну кислотність зразка грунту.

3. Обчислити дозу вапна на 1 га грунту за гідролітичною кислотністю.

Література: 1.Чорний І.Б., 1995, с.86-91.

2. Добровольский В.В., 1989, с.72-74.

3. Добровольский В.В., 1982, с.67-69.

Робота 4. Визначення гідролітичної кислотності грунту.

Принцип методу: Гідролітична кислотність - це кількість (концентрація) протонів водню, яка витісняється з грунтового вбирного комплексу (ГВК) катіоном гідролітичної лужної солі. При дії на грунт розчином такої солі в дифузному шарі колоїдної міцели з’являється більша кількість обмінного водню, ніж при дії розчином нейтральної солі. Крім того, з ГВК витісняються і катіони металів, які здатні до обміну на протони водню. В результаті в грунтовий розчин переходить більше водню і тому гідролітична кислотність є вищою від активної і обмінної.

Схема утворення гідролітичної кислотності буде такою:

_Н⁺ _Na⁺

^/ГВК/ _Н^{+ + 2СН}₃^{COONa = /ГВК/} _Na^{+ + 2CH}₃^COOH.

Концентрацією оцтової кислоти в сольовій витяжці грунту визначають шляхом титрування 0,1 н. розчином NаОН в присутності індикатору фенолфталеїну.

Практичне значення роботи: Величину гідролітичної кислотності визначають в наукових дослідженнях з грунтознавства, агрохімії, фізіології рослин і в практиці сільського господарства. ЇЇ використовують для обчислення дози вапна, що вносять у грунт з метою нейтралізації кислої реакції грунту, та при обчисленні ступеня насиченості грунту основами.

Необхідне приладдя і реактиви: технічні терези і різноваги, дві колби, два стакани, лійка, фільтрувальний папір, штатив з пробірками, бюретка на 50 мл, мірна піпетка на 50 мл, 1 н. розчин оцтовокислого натрію, 0,1 н. розчин їдкого натру (титрованого), фенолфталеїн.

Приготування розчинів:

1. 1 н. розчин оцтовокислого натрію: 136,0 г х.ч. солі СН₃СООNа×3Н₂О розчинити в 1 л дистильованої води. рН розчину повинно бути 8,0-8,2. Для перевірки рН необхідно взяти піпеткою 20 мл приготованого розчину солі і долити одну краплю фенолфталеїну. Забарвлення розчину повинно бути блідо-рожевим. Якщо забарвлення немає, долити краплями слабкого розчину NaOH до його появи. Якщо, навпаки, забарвлення занадто інтенсивне - долити краплями слабкого розчину оцтової кислоти. Розчин солі готують перед початком проведення аналізу.

2. 0,1 н. розчин їдкого натру: 4,0 г х.ч. NaОН розчинити в 1 л дистильованої води. Для встановлення титру використовують янтарну кислоту H₆C₄O₄, еквівалентна маса якої для даної реакції становить 59,04.

3. Фенолфталеїн: 0,1 г фенолфталеїну розчиняють в 100 мл 20%-ого етилового спирту.

Хід роботи:

1. На технічних терезах відважити 40 г повітряносухого грунту, розтертого в ступці і просіяного крізь сито з діаметром отворів 1 мм.

2. Висипати грунт у колбу і залити 100 мл 1 н. розчину СН₃СООNa. Колбу закрити гумовим корком.

3. Збовтати вміст протягом 5 хв. і залишити на 24 години або збовтувати протягом години.

4. Профільтрувати суспензію через складчатий фільтр. Весь грунт з колби необхідно перенести на фільтр. Для цього перед фільтруванням вміст колби треба ще раз збовтати. Якщо фільтрат буде каламутний, то необхідно пропустити його ще раз крізь той самий фільтр з грунтом.

5. Мірною піпеткою взяти дві проби по 50 мл прозорого фільтрату і вилити в два стакани.

6. Долити в стакан 3-4 краплі фенолфталеїну і титрувати фільтрат 0,1 н. розчином NaОН до блідо-рожевого забарвлення, яке не зникає протягом 1 хв.

7. Обчислити гідролітичну кислотність грунту за формулою:

Н=а× 5 ×1,75 ×0,1

де Н - гідролітична кислотність в мг-екв/100 г грунту,

а - кількість розчину NаОН, витраченого на титрування, в мл,

5 - множник для обчислення результатів на 100 г грунту,

1,75 - коефіцієнт, який вводять для поправки на неповне витіснення іонів водню при одноразовій обробці грунту розчином оцтовокислого натрію,

0,1 - нормальність розчину NaОН.

Результати досліду записати в таблицю.

Таблиця. Результати визначення гідролітичної кислотності зразка грунту.

 

№ зразка грунту	Наважка, г	Кількість лугу, витраченого на титрування, мл	Нормальність лугу, (титр)	Гідролітична кислотність на 100 г грунту, мг-екв

 

Робота 2. Обчислення дози вапна за гідролітичою кислотністю.

Встановлено, що для нейтралізації 1 мг-екв. водню на 100 г грунту необхідно 50 мг СаСО₃. В перерахунку на вагу орного горизонту грунту на одному гектарі (0-20 см), яка становить 3000 т, необхідно 1,5 т вапна. Для повної нейтралізації необхідно дану величину помножити на число мг-екв. водню гідролі-тичної кислотності.

Наприклад, гідролітична кислотність дерново-середньопідзолистого су-піщаного грунту на водно-льодовикових супісках описаного в околицях смп. Ди-мер Вишгородського району Київської області становить 2,9 мг-екв на 100 г грунту. Для повної нейтралізації такої кислотності необхідно внести на 1 га грунту 2,9 ×1,5=4,35 т вапна. Це норма хімічно чистого вапна, в яку слід внести поправку на вміст домішок і вологи.

Залежно від механічного складу грунту знайдену дозу зменшують на 0,25-0,5 для піщаних грунтів, а для глинистих збільшують на 0,25-0,33.

Завдання: Обчисліть дозу вапна на 1 га грунту, який Ви аналізуєте.

 

 

Тема: Грунтова волога і водні властивості грунту.

Завдання: 1. Вивчити теоретичний матеріал з цієї теми. Засвоїти основні поняття і терміни. Мати чітке уявлення про стан і форми води в грунті (хімічно-зв’язану, сорбційно-зв’язану і вільну воду). Знати водні властивості і види вологоємкості грунту.

2. Визначити польову вологість грунту.

3. Визначити гігроскопічну вологу грунту.

4. Визначити вологість в’янення грунту.

5. Визначити повну вологоємність грунту.

6. Визначити висоту капілярного підняття води в грунтах різного механічного складу.

Література: 1. Чорний І.Б., 1995, с.91-99.

2. Добровольский В.В., 1989, с.

3. Добровольский В.В., 1982, с.21-31.

4. Методичні розробки кафедри