Способ рентгенографирования почв

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к почвоведению , агрохимии и минералогии, и дает возможность определить коллоидно-минералогические показатели способности почв к агрегации массы , мобилизации и закреплению элементов питания растений, а также вьщелить компоненты почв, участвующих в формировании почвенного профиля . Целью изобретения является увеличение выхода информации при определении минералогического состава илистого вещества и определении подвижности илистых частиц, оцеуке способности к микроагрегации почвенной массы и взаимодействия ила с вносимыми удобрениями. Из почвы с ненарушенным сложением последовательно получают серию проб-сливов, содержащих почвенные компоненты. Затем определяют количественный состав каждой из проб всей серии с помощью комплекса методов: рентгендифрактометрическим - кристаллическую фялу, химическим и термовесовым - содержание органических компонентов и подвижных растворимых форм. Затем из остатков вьщеляют водно-агрегированный и прочносвязанный ил, ро минералогическому составу которых судят о степени подвижности почвенного поглощающего комплекса , 1 нл. (С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (ю 4 С О l 1 1 33/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3982437/30-15 (22) 27. 11 . 85 (46) 30.11.88. Бюл. Р 44 (71) Почвенный институт им, В ° В. Докучаева (72) Б.П ° Градусов, Н.П. Чижикова, О.А. Иванова и Л.А. Айдабекова (53) 631.42(088.8) (56) Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. N.: Наука, 1978, с, 249-256. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОГРАФИРОВАНИЯ

ПОЧВ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к почвоведению, агрохимии и минералогии, и дает возможность определить коллоидно-минералогические показатели способности почв к агрегации массы, мобилизации и закреплению элементов питания растений, а также выделить компоненты почв, участвующих в формировании почвенного профиля. Целью изобретения является увеличение выхода информации при определении минералогического состава илистого вещества и определении подвижности илистых частиц, оценке способности к микроагрегации почвенной массы и взаимодействия ила с вносимыми удобрениями. Из почвы с ненарушенным сложением последовательно получают серию проб-сливов, содержащих почвенные компоненты. Затем определяют количественный состав каждой из проб всей серии с помощью комплекса методов: рентгендифрактометрическим — кристаллическую фазу, химическим и термовессвым — содержание органических компонентов и подвижных растворимых форм. Затем из остатков выделяют водно-агрегированный и прочносвязанный ил, по минералогическому составу которых судят о степени подвижности почвенного поглощающего комплекса. 1 ил.

1441310

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к почвоведению, агрохимии и минералогии почв.

Цель изобретения — увеличение вы5 хода информации прн определении минералогического состава илистого вещества и подвижности илистых частиц, оценке способности и микроагрегации почвенной массы и взаимодействия ила 10 с вносимыми удобрениями.

На чертеже показан график, отражающий выход водно-пептизируемого ила из верхних горизонтов различных типов почв, где 1 — горизонт А, ВПИ, черно- !5 зем; 2 — горизонт А, ВПИ, дерново-подзолистая почва;. 3 — горизонт В, ВПИ, дерново-подзолистая почва ; 4 — горизонт А, ВПИ, серозем; 5 — горизонт А„

ВПИ, пойменная почва, 6 — горизонт А, 20

ВАИ, пойменная почва.

Из нерастертой почвы в воздушносухом состоянии получают иэ водной суспензии последовательную серию из

12-30 проб-сливов ила, легко пепти- 25 зируемого в воде, количество которого определяют взвешиванием. Затем определяют количество каждой из проб всей серии с помощью рентгендифрактометрического метода; Остаток после вьщеления пептизируемого ила разминают в состоянии водной густой пасты пестиком и вьщеляют вторую серию проб. Это фракции водно-агрегированного ила, характеризующего менее подвижное илистое вещество почвы. Рент- .. генографически определяют минералогический состав проб. После полного выделения водноагрегированного ила с помощью предварительной обработки 40

Н О и буферной дитионит-цитрат-бикарбонатной вытяжки из остатка выделяют серию проб прочносвязанного ила, который можно рассматривать как часть глинистых минералов и смешано- 45 слойных образований, наименее подвижных в данном горизонте или профиле.

Полученные различные по минералогии, кристаллохимии и пептируемости в воде пробы фракций позволяют судит| о степени подвижности почвенного поглощающего комплекса, способности к вынОсу сОставных частей пОчвеннОЙ тонкодисперсной массы, в том числе и элементов питания растений. Характер подвижности почвенной массы позволяет анализировать более детально, чем при анализе валового ила, процесс формирования почвенных профилей, что важно для решения генетических вопросов, а также оценки уровня плодородия почв и тенденций его изменений.

Водно-агрегированный ил характеризует степень микроагрегации почвенной массы, является ее важным агрофизическим показателем. Минералогический состав проб этого или определяет взаимодействие с вносимыми удобрениями.

В частности, поведение калия, аммония и фосфора минеральных удобрений во многом определяется минералогическим составом и кристаллохимией главных минералов и смешанослойных образований.

Пример. Взята средняя проба образца пахотного горизонта (0-20 см) пойменной дерновой зернистой почвы реки Оки Московской области (Озерский район, совхоз Сосновский), которую делят на два образца. Один обра- зец почвы с беспорядочным расположением частиц (порошковый препарат} рентгенографируют. Второй образец почвы в количестве 20 г с ненарушенным сложением помещают в вегетационный сосуд и заливают 1 л дистиллированной воды. Содержимое сосуда раз.мешивают стеклянной палочкой, Через

24-ч сифоном сливают семисантимет- ровый слой суспензии, что позволяет согласно закону Стокса получить частицы диаметром менее 0,001 мм. Пробы фракции водно-пептируемого ила высушивают на водяной бане, затем окончательно — на воздухе и взвешивают.

Вес пробы составляет 0,0225 г. Проводят рентгеноструктурный анализ этой пробы в порошке и ориентированном препарате. Проба состоит из рентгеноаморфных компонентов, присутствуют легкорастворимые соли, в небольших количествах — тонкодисперсный кварц.

Остаток. почвы вновь заливают водой, содержимое стакана взмучивают,: а затем сливают новую пробу частиц из семисантиметрового слоя. Ее.рентгенографируют. Полученную последовательность из 30 проб всего водно-пептизированного ила обрабатывают аналогичным образом. Вес каждой пробы показан на оси ординат (график). В каждой пробе вьщеляется неодинаковое количество водно-пептизированного ила: в начале оно минимально, затем

его количество увеличивается, харакстановится гидрослюдиста-кварцевым.

После вьделения водно-агрегированного ила первого разминания почвы остаток образца рентгенаграфируют н виде порошка. Дистиллированной водой доводят до пастаабразнага состояния и разминают второй раз н течение

l5 мин, переносят в тот же вегетационный сосуд для размучивания, заливают водой и размешивают стеклянной палочкой. Через 24 .ч сифонам сливают семисантиметравый слой суспензии. Анализируют так же, как и водна-. агрегированный ил после первого разминания. Характер выхода водно-агрегированного ила после второго разминания аналогичен водно-агрегированному илу первого разминания. Анализ рентгендифрактаграмм показал, что водно-агрегированный ил второго разминания почвы также представлен хороша аструктуренными глинистыми минералами. Количество смектита и гид25 рослюды, в пробах водно-агрегированного ила после второго разминания почвы меньше, чем в пробах водно-агрегированного ила после первого разминания. По мере взятия проб доля смектита по сравнению с гидрослюдой возрастает. В последних пробах, когда вьделяется минимальное количество ила, на рентгендифрактаграммах ат этих образцов видна, чта преобладающими становятся гидрослюда H кварц. Остаток почвы после вьделения водно-агрегированного ила высушивают, определяют гигроскопическую влагу- н остатке и его рентгенаграфируют.

Полученный экспериментальный материал по пахотному горизонту пойменной почвы реки Оки Московской области позволяет предлагаемь1м способом определить следующие коллаидна-мичералагические показатели. В пахотном горизонте пойменной почвы водно †пептизираванный ил составляет 18% ат общего содержания илистой фракции.

Состав твердой фазы илов в воднопептизиронанном состоянии различен: в первых пробах преобладают рентгенааморфные компоненты и соли, в последующих - гидрослюда и кварц. Водноагрегированный ил, вьделенный после первого и второго разминания, составляет 82% от общего содержания ила, причем основную массу ила составляет материал, выделенный после первого разминания (68X). Характер выхода водно-аг1441310 тер вьделения ила приобретает скачкообразный тип. Данные реитгендифрактометрического анализа каждой пробы ила позволяют установить, чта илистый

5 материал водна-пептизированнага ила неоднороден. В четвертой пробе обнаружены гидраслюда, каолинит, тонкодисперсный кварц. Аналогичную картину наблюдают н следующих трех пробах. 1ð

В пробах 8-15, кроме перечисленных минералов, обнаружен кальцит. Па мере последовательного ньделения проб вод- но-пепетизиронанный ил становится все более глинистым. В последних пробах (28-30) преобладают гидраслюда, хларит, каолинит, тонкадисперсный кварц, небольшое количество смектитавога компонента. Через каждые 3-5 пробсливов определяют гигроскопическую 2р влажность пробы. По окончании выделения водно-пептизированного ила рентгенографируют в парашках и ориентиро. ванных препаратах суммарный воднопептизираванный ил. После вьделения водно-пептизиронаннога ила остаток почвы высушивают до воздушно †сухо состояния, рентгенаграфируют образец с беспорядочным расположением частиц.

Этот образец дистиллированной водой 3р доводят да пастаабразного состояния, размещают н течение 15 мин и перенбсят в вегетационный сосуд. Содержимое сосуда размешивают и через 24 ч сифоном сливают первую пробу водноагрегированного ила первого раэминания. Ил высушивают и взвешивают.

Вес первой пробы 1,934 r. Образец рентгенографируют в порошке и ориентированных препаратах. На рентген- 4р дифрактограмме обнаружены смектитоный компонент, гидрослюда, каолинит, хлорит, танкодисперсный кварц. Водно-агрегированный ил представлен хорошо оструктуренным глинистым мате- 45 риалом. Взятие проб илистой фракции продолжают до осветления слоя суспензии. Получают последовательность сливов из 12 проб водно-агрегированного ила после первого разминания бр почвы. Вес каждой пробы показан на оси ординат (чертеж). Для выхода водно-агрегированного ила характерно максимальное его количество в первых пробах с резким падением в последующих. Доля смектита возрастает в третьей пробе по сравнению с первой и еще больше — в седьмой. В последующих пробах илистый материал

1441 310 регированных илов неравномерный, с максимумом в начальной стадии выделения. Кристаллическая часть водноагрегированного ила также неодинако5 ва по пробам-сливам. Общим является преобладание слоистых минералов с хорошей оструктуренностью и появление набухающей фазы. Наибольшее количество набухающих компонентов появляется в первых пробах водно-агрегированного ила, выделенного после первого разминания. В последних пробах водно-агрегированного ила, выделенного после второго разминания, преобла- 15 дают гидрослюды, повышается количество высокодисперсного кварца.

Повышенное количество водно-arо регированного ила в пойменных почвах с хорошими естественными агрофизиче- 20 скими свойствами связано с внесением избыточно повышенных доз удобрений.

Последнее. констатируется наличием в первых сливах солей. Основную массу тонкодисперсной части почвы состав- 25 ляет водно-агрегированный ил, минералогический состав которого свидетельствует о высокой степени обеспеченности элементами минерального питания растений. 30

На.чертеже помещены кривые, отражающие выход водно-пептизируемого ила из верхних горизонтов нескольких типов почв: дерново-подзолистый, чер-. ,нозема и серозема Видно что каждая .35 из почв имеет свою динамику выхода водно-пептизированных илов. Сравнение выхода водно-пептизированньтк илов из горизонтов А и В дерново-подзолистой почвы свидетельствует о том, что предлагаемый метод выявляет различия, между генетическими горизонтами од-!

НОИ почвы э

По сравнению с рентгеноструктурными данными по известному методу полученные предлагаемым методом материалы свидетельствуют о преобладании в составе водно-пептизируемого ила рентгеноаморфного материала, в иле присутствуют минералы группы солей, а также карбонатные минералы.

Глинистые минералы, хорошо выраженные на рентгенограмме ила, выделенного по известному способу, на таковых всей последовательности проб водно-пептизированного ила дают слабые рефлексы. Илы проб-сливов отличаются и по соотношению глинистых минералов, в пробах по предлагаемому методу выше содержание гидрослюд и. кварца. Наиболее подвижная часть поп вы — водно-нептизированный нл — обогащена аморфными соединениями, среди минералов наблюдается повышенное количество кварца и гидрослюд по сравн нню с известным методом.

Предлагаемый способ позволяет определить характер пептизации почвенной массы, подвижность почвенных частиц, их состав. Характер подвижности почвенных частиц позволяет анализировать более детально (чем при анализе валового ила) процесс формирования почвенных профилей, что важно для решения генетических вопросов.

Эта информация также необходима для анализа способности почв к выносу составных частей почвенной массы, в том числе элементов питания расте:ний.

Последовательность выделений пептизированного ила раскрывает общую картину поведения высокодисперсной составляющей почв в естественных биогеоценозах, а также при применении мелиоративных мероприятий (орошение, внесение удобрений).

Способ позволяет определить микроагрегатное состояние почвенной массы и является важным агрофизическнм показателем. Минералогический состав проб этого ила позволяет прогнозировать взаимодействие почвы с вносимыми удобрениями. Так, поведение

К, Н и P минеральных удобрений во многом определяется минералогическим составом и кристаллохимией ( главных минералов и смешанослойных образований.

По предлагаемому способу получают качественно новую характеристику компонентов почвенного плодородия, позволяющую иметь довольно стабильные данные по преобразованию почвенного материала под влиянием интенсивного сельскохозяйственного использования почв.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ рентгенографирования почв, включающий взятие средней пробы из основных горизонтов почв, выделение водно-пептизируемой и агрегированной частей или с последующим рентгенографированием их ориентированных препаратов и порошков для идентификации фаз минералов и смешпнослoйнЫх

14413 образований, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения выхода информации при определении минералогического состава илистого

5 вещества и подвижности илистых частиц, оценке способности к микроагреации почвенной массы и взаимодействия ила с вносимыми удобрениями, среднюю пробу образца почвы делят на две части, при этом один образец рентгенографируют, а из второй части образца выделяют пробы-сливы методом седиментации и проводят рентгенографический анализ первой пробы-слива, при этом седиментацию осуществляют до осветления верхнего слоя суспензии и последующие пробы сливов рентгенографируют по максимальному количеству выхода пепти- рб зированного ипа и на конечной стадии выделения этого ила, остаток почвы высушивают до воздушно-сухого

10 8 состояния и также рентгенографируют, затем этот остаток доводят до пастообразного состояния, разминают и последовательно выделяют из него агрегированный ил методом седиментации, при этом рентгенографируют пробу перого слива и последующие пробы сливов до конечной стадии выделения агрегированного ила, остаток почвы вновь высушивают до воздушно-сухого состояния и рентгенографируют, по по- лученным рентгендифрактограммам рассчитывают значение межплоскостных расстояний, измеряют интенсивности пиков и определяют минералы и смешанослойные образования каждой из слитых. порций илов, по массовым показателям выхода ила судят о подвижности почвенно-поглощающего комплекса, а по минералогическому составу и крнсталлохимии главных фаз — î. его составе и свойствах °