Способ определения естественного потока со @ , выделяющегося из почвы

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для количественной оценки биологической активности, интенсивности минерализации органического вещества почвы и круговорота углерода в экосистемах. С целью повышения точности и расширения функциональных возможностей в способе, включающем изолирование поверхности почвы сосудом-изолятором с помещенной под ним чашкой, наполненной раствором щелочи, выдерживание почвы под сосудом-изолятором для поглощения раствором щелочи выделяющегося из почвы С02. титрование остатка щелочи в растворе кисИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для количественной оценки биологической активности, интенсивности минерализации органического вещества почвы и круговорота углерода в экосистемах. Цель изобретения - является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа. На чертеже изображен график зависимости величины потока СОа от площади полотой и определение количества поглощенного СОа, поглощение раствором щелочи СОа проводят до насыщения раствора не более 40% одновременно под сосудами-изоляторами с чашками разной площади и на открытом воздухе. После титрования полученных растворов кислотой в них определяют количество поглощенного СОа, соответствующего величине диффузионного потока СОа, по формуле: Q {a-{a/ e-(lna-lnb)T }-H-44-T, где Qg -диффузионный поток СОа с изолированной поверхности почвы, мг, а - количество кислоты, израсходованной на холостое титрование, мл; b - количество кислоты, израсходованной на бпытное титрование , м л, Н - нормальность кислоты, 44 - количество СОа. соответствующуее 1 мл 1 н кислоты; Т - время выдерживания Затем находят зависимости величины диффузионного потока СОа от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока СОа определяют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока СОа на открытом воздухе при одинаковой площади чашек . 1 ил. глотителя под сосудом-изолятором и на открытом воздухе. На участке почвы, свободном от растений , устанавливают на подставках чашки Петри или бюксы различной площади (достаточно 3 вариаций) и помещают в них точно отмеренное количество КОН или NaON определенной концентрации Объем и концентрацию щелочи выбирают в зависимости от предполагаемой экспозиции, принимая во внимание, что на связывание СОа должно (Л ON VJ О 00 VJ S3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (я)э G 01 N 33/24

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР »:—

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649049/15 (22) 13.02.89 (46) 23.09.91. Бюл. hh 35 (71) Институт почвоведения и фотосинтеза

АН СССР (72) Л. А. Иванникова (53) 631.433.3(088,8) (56) Шарков И. Н. Совершенствование абсорбционного метода определения выделения

COz из почвы в полевых условиях. "Почвоведение". 1987, N. 1, с. 127-133. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ПОТОКА COz, ВЫДЕЛЯЮЩЕГОСЯ ИЗ

ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для количественной оценки биологической активности, интенсивности минерализации органического вещества почвы и круговорота углерода в экосистемах. С целью повышения точности и расширения функциональных возможностей в способе, включающем изолирование поверхности почвы сосудом-изолятором с помещенной под ним чашкой, наполненной раствором щелочи, выдерживание почвы под сосудом-изолятором для поглощения раствором щелочи выделяющегося из почвы COz, титрование остатка щелочи в растворе кисИзобретение относится к сельскомухозяйству и может быть использовано для количественной оценки биологической активности, интенсивности минерализации органического вещества почвы и круговорота углерода в экосистемах.

Цель изобретения — является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа.

На чертеже изображен график зависимости величины потока СО2 от площади по„„5U;, 1679372 А1 лотой и опрЕделение количества поглощенного СО2, поглощение раствором щелочи COz проводят до насыщения раствора не более

40 одновременно под сосудами-изоляторами с чашками разной площади и на открытом воздухе. После титрования полученных растворов кислотой в них определяют количество поглощенного COz, соответствующего величине диффузионного потока COz, по, формуле: 0 =(а-(а/(е (1па — Inb)T)) н 44 Т, где Q -диффузионный поток COz с изолированной поверхности почвы, мг; а — коЛичество кислоты, израсходованной на холостое титрование, мл; Ь вЂ” количество кислоты, израсходованной на бпытное титрование,мл; н= нормальность кислоты; 44 — количество COz, соответствующуее 1 мл 1 н кислоты; Т вЂ” время выдерживания, Затем находят зависимости величины диффузионного потока COz от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока COz определяют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока COz на открытом воздухе при одинаковой площади чашек .

1 ил, глотителя под сосудом-изолятором и на открытом воздухе, На участке почвы, свободном от растений, устанавливают на подставках чашки

Петри или бюксы различной площади (достаточно 3 вариаций) и помещают в них точно отмеренное количество КОН или NaON определенной концентрации. Обьем и концентрацию щелочи выбирают в зависимости от предполагаемойэкспозиции, принимая во внимание, что на связы вание С02 должно

3 1679372 4

50 расходоваться не более 40% ее количества.

Затем чашки с поглотителем накрывают сосудами-изоляторами одинакового размера и врезают их в почву на 1,5-2 см, Одновременно в качестве контроля устанавливают бюкс с поглотителем на открытой поверхности почвы.

Для этого используют сосуд-изолятор без верхней крышки для устранения возможного влияния ветра, Площадь поглотителя в контрольном определении выбирается произвольно, но она должна быть небольшой, так как диффузия СО2 на открытом воздухе имеет прямо пропорциональную зависиMocTb от площади поглотителя, После заданной экспозиции сосуды-изоляторы снимают. Избыток щелочи оттитровываюткислотойпофенолфталеину, Определение величины диффузионных потоков к поверхностй производят по уравнению:

Qä= а 44 Т, (1) где Qä — диффузионныи поток COz с изолированной поверхности почвы, мг; а — количество кислоты, израсходованной на холостое титрование, мл, в — количество кислоты, израсходованной на опытное титрование, мл; н — нормальность кислоты;

44 — количество COz, соответствующее

1 мл 1 н кислоты;

Т вЂ” время экспозиции, ч.

Затем строят график зависимости диффундирующего С02 (мг) от площади поглотителя(см )(фиг. 1), Черезточки,соответствующие результатам определения, под сосудами-изоляторами проводят прямую линию, а результат контрольного определения соединяют с началом координат. На пересечении этих двух прямых находят величину естественного потока COz, выделяющегося из почвы.

Конкретно были использованы следующие параметры измерительных средств.

Площадь (см ) сосудов-изоляторов, — 225 ча2 шек Петри — 15,0; 27,5 и 43,7. Поглотитель—

20 мл 1н. КОН. Время экспозиции — 1, 3, 6 сут. С увеличением экспозиции от 1 до 6 суток среднесуточное количество фиксированного COz в поглотителях, находящихся в чашках одинаковой площади снижается в

1,3 — 1,4 раза. Случайный выбор площади при одинаковой экспозиции привносит разницу в результаты определения на одном и том же объекте, составляющую 40 — 50;/О.

Приведение скорости абсорбции и скорости диффузионного потока С02 по предлагаемому способу исключает зависимость результатов от времени экспозиции (наблюдаемая разница в 10-15% связана с колеба5

30 ниями биологической активности почвы под влиянием температуры), Однако, при этом сохраняется связь с площадью поглотителя.

С ее увеличением от 15 до 44 см2. скорость диффузионного потока СО с изолированной поверхности почвы {225 см ) увеличивается в

1,5-1,6 раза. Поэтому для определения скорости потока COz в естественных условиях (в мг СОг/сут) используется график, где прямые 1, 2 и 3 характеризуют зависимость потока СОг из почвы от площади поглотителя под сосудами-изоляторами в опыте 1. соответственно, экспозициям 1, 3 и 6 сут, а прямая 4 — в опыте 2 с суточной экспозицией. Результаты контрольных определений представлены на графике прямыми К1 (опыт 1) и К2 (опыт 2), которые проходят через начало координат. Найденные величины естественного потока СОг на пересечении прямых контрольного и опытных определений составляют 48,5; 43,0 и

42,0 мг СО2/сут (опыт 1) и 296 мг COg/сут (опыт 2).

Экспериментально установлено, что необходимость учета степени насыщения гуглотителя и приведения скорости абсорбции

C0z щелочью к скорости его диффузионного потока связаны с тем, что по мере насыщения поглотителя при постоянном диффузионном потоке СО2 скорость его абсорбции убывает, в результате чего измеряется не величина диффузионного потока, а величина абсорбции COz; скорость абсорбции СО2 щелочью соответствует скорости его диффузионного потока к ltosepxxoсти поглотителя, когда степень насыщения поглотителя составляет не более 10% от его исходного количества; при расходе 50% щелочи на связывание СОг реакция прекращается, а в диапазоне от 0 до 40% насыщения поглотителя абсорбция протекает по типу реакции первого порядка, что позволяет по результатам холостого (а) и опытного (в) титрования определить константу скорости абсорбции в конкретных условиях измерения и найти скорость поглощения в начале реакции (в момент времени Т=1), когда поглотитель не лимитирует диффузионный поток СО2. Эта величина соответствует средней скорости диффузии СО2 к по.верхности поглотителя. Умножая ее на время экспозиции Т, находят величину диффузионного потока к поверхности поглотителя.

Необходимость проведения измерений с разной площадью поглотителей под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе связана с тем, что по мере увеличения площади поглотителя относительно иэолируемой.поверхности почвы, концентрация СО2

1679372 в воздухе под сосудом-изолятором снижается, градиент концентрации COz.между почвой и сосудом-изолятором увеличивается и, соответственно, растет величина диффузионного потока СОр. в данной системе. 8еличи- 5 на потока СОг с изолированной поверхности почвы равна таковому в природных условиях, когда к равной поглотительной поверхности как-под сосудом-изолятором, так и на открытом воздухе диффунд.рует одинаковое 10 количество COz. Это условие определяетсяпутем построения на основе результатов измерения графика зависимости величины потока COz от площади сосуда с поглотителем под сосудом-изолятором и на открытом 15 воздухе. На пересечен ии п ря м ых контрольного(на открытом воздухе) и опытных (под сосудами) определений находится точка, в которой поток COz с изолированной поверхности почвы равен естествен- 20 ному. с

Использование предлагаемого способа определения естественного потока COz, выделяющегося из почвы, обеспечивает получение качественно новой информации, .25 определяющей важнейшие характеристики .функционирования почвы в природных условиях (биологическая активность, интенсивность минерализации органических веществ, степень аэрации почвы, вклад по- 30 чвы в процессы окисления (дыхания) в различных экосистемах при изучении круговорота веществ), повышение точности воспроизведения получаемых результатов, возможность получения обьективной информации 35 йезависимо от места и времени проведения исследований, Статическая обработка полученных экспериментальных данных показывает, что в предлагаемом способе, по сравне- 40 нию с известным, повышается точность воспроизведения результатов.

Формула изобретения

Способ определения естественного потока COz, выделяющегося из почвы, включающий изолирование поверхности почвы сосудом-изолятором с помещенной под ним чашкой, наполненной раствором щелочи, выдерживание почвы под сосудом-изолятором для поглощения раствором щелочи выделяющегося иэ почвы СО2, титрование остатка щелочи в растворе кислотой и определение количества поглощенного СОг. о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей способа, поглощение раствором щелочи

СО проводят до насыщения раствора не более 40 одновременно под сосудами-изоляторами с чашками разной площади и на открытом воздухе, после титрования полученных растворов кислотой в них определяют количество COz, соответствующее величине диффузионного потока СО, по формуле а=а — -„— — Н44Т, Т где Од — диффузионный поток COz с изолированной поверхности почвы, мг; а — количество кислоты, израсходованной на холостое титрование, мл; в — количество кислоты израсходованное на опытное титрование. мл; н — нормальность кислоты;

44 — количество СОг, соответствующее

1 Mll 1 H кислоты;

Т вЂ” время выдерживания, ч, затем находят зависимости величины диффузионного потока СО от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока COz определяют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока COz на открытом воздухе при одинаковой площади чашек.

1679372

ЭОО

5 IO I5 20 25 30 35 40 45 50 woa@gs поглотители, см

KI и К - контроль (опыт Т и 2)

Е, 2, Э - опыт 1 (экспозиция Ie 3 и 6 суток)

4 - опыт 2 (экспозиция ? сутки) Составитель С. Коновалов

Техред M.Ìîðråìòì . Корректор М. Кучерявая

Редактор О. Хриптэ

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3209 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5