Способ определения типа почвы
Сущность изобретения: в способе, включающем отбор контрольных известных типов почв и исследуемых почвенных проб, подготовку их путем измельчения, просеивания и взвешивания/анализ подготовленных проб и определение типа почвы исследуемых проб путем сравнения анализируемых характеристик с характеристиками контрольных проб, новым является то, что для ускорения способа перед взвешиванием пробы высушивают и охлаждают до заданной температуры, анализ осуществляют путем обработки проб раствором химического реагента и определения величин максимального приращения температуры термохимической реакции взаимодействия почвы и .химического реагента, при этом обработку контрольных проб проводят растворами химического реагента различной концентрации с определением градуировочных зависимостей величин максимального приращения температуры от концентрации для каждого типа почвы, а обработку исследуемых проб проводят раствором химического реагента задалной концентрации и по величине максимального приращения температуры с помощью градуировочной зависимости определяют тип почвы . В качестве химического реагента можно использовать серную, соляную или азотную кислоты или гидроксид натрия. При установлении типа почвы рекомендуется использовать не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с раствором химического реагента разной концентрации или не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с растворами разных химических реагентов заданной концентрации. 3 з.п. ф-лы, 5 ил, 2 табл. ел 00 кэ JV 00 XI
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 N 33/24
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844809/15 (22) 29.06,90 (46) 30.04.93. Бюл. N. 16 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) T.M.Êåðèìoâ, Ф.M.Àëëàõâåðäîâ, С.B.Óñåéíîâý, С.Б.Мамедзаде, В.К.Каграманова и Р.P.Mèðèåâà (56) Вадюнина А.Ф. и др. Методы исследования физических свойств почв: M.. Агропромиздат, 1986. с. 12-46. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ПОЧВ (57) Сущность изобретения: в способе, включающем отбор контрольных известных типов почв и исследуемых почвенных проб, подготовку их путем измельчения, просеивания и взвешивания, анализ подготовленных проб и определение типа почвы исследуемых проб путем сравнения анализируемых характеристик с характеристиками контрольных проб, новым является то, что для ускорения способа перед взвешиванием пробы высушивают и охлаждают до заданной температуры, анализ осуществляют путем обработки проб раствором химиИзобретение относится к почвоаедению, агрохимии, мелиорации сельского хозяйства и может быть использовано в болотоведении, геоботанике, грунтоведении, археологии и экологии.
Цель изобретения — сокращение времени определения типа почв (не более 6 ч) и повышения эффективности способа за счет сокращения энергоемкости, трудоемкости и Ы,, 1812487А1 ческого реагента и определения величин максимального приращения температуры термохимической реакции взаимодействия" почвы и химического реагента, при этом обработку контрольных проб проводят растворами химического реагента различной концентрации с определением градуировочных зависимостей величин максимального приращения температуры от концентрации для каждого типа почвы, а обработку исследуемых проб проводят раствором химического реагента заданной концентрации и по величине максимального приращения температуры с помощью градуировочной зависимости определяют тип почвы, В качестве химического реагента можно испольэовать серную, соляную или азотную кислоты или гидроксид натрия. При установлении типа почвы рекомендуется использовать не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с раствором химического реагента разной концентрации или не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с растворами разных химических реагентов заданной концентрации. 3 з.п. ф-лы, 5 ил, 2 табл. численности квалифицированного персонала, Поставленная цель достигается тем, что в способе определения типа почв, включающем подготовку пробы почвы путем измельчения, просеивания и взвешивания, согласно изобретению, пробу почвы перед взвешиванием высушивают и охлаждают до заданной температуры, одноразово
1812487 получают градуировочные зависимости максимальных приращений температур ре. акций взаимодействия проб различных типов почв с различными реагентами, затем анализируемую пробу почвы обрабатывают дозированной порцией реагента и по максимальному приращению над заданной температурой реакционной смеси и соответствующей реагенту градуировочной зависимости судят о типе почвы.
Поставленная цель достигается также тем, что осуществляют обработку в идентичных условиях не менее двух анализируемых проб почвы реагентом разной концентрации; а также тем, что в качестве реагента используют раствор серной кислоты, что в качестве реагента используют раствор соля.ной кислоты; что в качестве реагента используют раствор азотной кислоты; что в качестве реагента используют раствор гидроксида натрия.
С целью повышения точности определения типа почв анализируемую пробу обрабатывают разными реагентами не менее двух типов, На фиг. 1 приведена принципиальная схема лабораторной установки используемой для реализации заявляемого способа; на фиг. 2 — экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций серной кислоты с сухими почвами шести типов (с 1 по 6) от изменения концентрации кислоты при t» = юг=20 С;п)д=3г;Ч»=20мл; твп1с;n=
=600 об/мин; на фиг. 3 - экспериментальные градуировочные зависимости макси. мальных приращений температур реакций соляной кислоты с сухими почвами шести типов от изменения концентрации кислоты при 1п = tn 20 С; а " 3 г; V» =. 20 мл; te =
=1 c; n = 600 об/мин; на фиг.4-экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций азотной кислот 5 с сухими почвами шести типов от изменения концентрации кислоты при t» = тп 20 С; п)п = 3 г; V» = 20 мл; ге -1с; и 600об/мин.
На фиг. 5 — экспериментальные градуировочные зависимости максимальных приращений температур реакций гидроксида натрия с сухими почвами шести типов от измерения концентрации щелочи при т» =
tn = 20 Сс п3п 3 г Ч» 20 мл Tgg I с и
=600 об/мин, Установка по фиг. 2 состоит из съемного калориметра представляющего собой цилиндрический фторопластовый стакан 1 с реагентом герметично установленный в стальную термостатируемую рубашку 2, хромель-копелевой термопары 3, покрытой тонким слоем фторопласта, механической мешалки 4, изготовленной из фторопласта, поджильного устройства 5, стальной крышки 6 с отверстием 7 и пробкой 8, электродвигателя 9 типа ДПМ, связанного с мешалкой
4, штатива 10 с фиксатором 11, переносного шприца для пробы почвы П, состоящего из металлической трубки 12, пробки 13, термостатируемой рубашки 14 и поршня 15, ультратермостата 16 с точностью поддержания температуры +. 0,1 С, источника постоянного тока и переменного напряжения 17 для питания электродвигателя 9, вторичного из"5 мерительного прибора 18 типа КСП-4 (кл. 2, шкала 20 — 50 С), измерительного цилиндра
19 для дозирования реагента, аналитических весов 20 для взвешивания пробы почвы с точностью 0,001 г.
Рубашка 2 калориметра и рубашка 14 шприца с помощью резинового шланга по-. следовательно соединены с ультратермостатом 16, заполненным дистиллированной водой. Предварительно были исследованы шесть типов почв, по 4 образца каждая (hh 1 — песчаная, % 2 — супесчанная, hL 3 -легкая суглинистая, М 4 — средняя суглинистая, hL . 5 — тяжелая суглинистая и М 6 — легкая глинистая) на основе экспериментальных
30 данных химического анализа которых была одноразово получена классификационная табл. 1.
Приготовлены реагенты — растворы серной кислоты (50, 60, 72, 82 и 94 мас, ), 35 соляной кислоты (10, 15, 20, 25 т 35 мас), -азотной кислоты(20, 30,40, 50 и 59 мас) и гидроксида натрия (10, 20, 30, 40 и 50% мас) соответственно табл. 2.
Для приготовления проб почвы исполь- .
"0 зуют суховоздушные почвы, которые измельчают с помощью ступы, просеивают через сито с отверстиями равными 1 мм, высушивают в печи при температуре 120130 С в течение 4 ч, охлаждают в эксикаторе
45 до заданной (например 20ОС) температуры, взвешивают в бюксах с притертыми пробками на аналитических весах (по 3 г пробы в бюксе) и помещают в эксикатор.
Затем проводят анализы на лаборатор50 ной установке по определению приращения температуры реакций пробы выбранного типа почвы с дозированной порцией реагента, Для этого берут бюксу с пробой почвы из эксикатора и быстро вводят в трубку 12 пе55 реносного шприца и закрывают пробкой 13.
В калориметр заливают 20 мл реагента (P), включают в работу механическую мешалку установив ей скорость вращения (n>) равную 600 об/мин, и с помощью термостата 16 добиваются равенства температур реагента
1812487 (tK, t®) в калориметре и пробы почвы (тл) в градуировочными(см. фиг. 2) и определяют, шприце (Ь tUj - tn 20 + 0,01 С). Затем что анализируемая почва-3 но не М5, если включают лентопротяжный механизм вто- бы измерение было только по одной точке в ричного прибора 18, снимают пробки 8 и 13 6 или 6,5 C). и быстро (т п - 1 с) вводят пробу почвы из 5 Аналогично определяют тип почвы с исшприца через отверстие 7 в калориметр и пользованием других реагентов (см. фиг. 3— закрывают отверстие 7 пробкой 8, а трубку 5).
12 — пробкой 13. В результате взаимодейст- Для более точного определения типа вия реагента с пробой почвы выделяется почвы (идентификации почв) предлагается тепло. Максимальное изменение темпера- 10 использовать разные реагенты, не менее туры реакции в калориметре фиксируют на двух типов, поочередного анализа одинакодиаграммной ленте вторичного прибора 18. вых анализируемых проб почвы с раствораРеакционную массу из калориметра слива- ми серной кислоты и гидроксида натрия или ют, а сам калориметр, мешалку и термодат- в других сочетаниях. чик промывают, очищают и высушивают. 15 В конструктивном исполнении можно
Ilo этой методике проводились анализы создать установку, содержащую два и более (в четырех повторностях) с каждой из 6 ти- одинаковых дозаторов для реагентов и, сопов почв, смешивая их с растворами разных ответственно, два и более калориметра с концентраций вышеперечисленных кислот мешалками и термодатчиками. Это позвои щелочи. Время одного такого анализа не 20 лит получить результат за один анализ. превышает 5 минут. Полученные таким об- Данный способ может быть реализован разом экспериментальные точки сведены в как в полуавтоматическом, так и автоматиградуировочные зависимости максималь- ческом режимах работы. ных приращений реакций образцов почв ре- Таким образом, предлагаемое изобре.агентом, показанные на фиг. 2, 4, 5. Такие 25 тение по сравнению со способом-прототиэависимости также получают одноразово. пом по механическому составу позволяет
Для. непосредственного определения типа упростить способ определения типа почв, почв берут пробу почвы, подготавливают ее сократить время анализа не менее чем в 8 к анализу (измельчают, просеивают, высу- раз, с 48 — 60до 6 ч, сократить энергоемкость шивают, охлаждают до заданной темпера- 30 и трудоемкость проведения анализов и снитуры, взвешивают в бюксе и помещают в зить стоимость анализа одной пробы до 5р, эксикатор) и обрабатывают, например, сер- 50 коп, вместо 9 р. 44 к. ной кислотой 60 концентрации при усло-, Формула изобретения вии равенства исходных температур пробы 1. Способ определения типа почвы, почвы и реагента заданной. Получают мак- 35 включающий отбор контрольных известных симальное приращение температуры реек- типов почв и исследуемых почвенных проб, ции, равное 3,7 С. Сравнивают это подготовку их путем измельчения, просеизначение с градуировочными (см. фиг. 2) и вания и взвешивания, анализ подготовленопределяют, что анализируемая почва - ных проб и определение типа почвы
Ь 2, супесчанная, основные характери- 40 исследуемых проб путем сравнения аналистики которой известны и приведены в эируемых характеристик с характеристикаклассификационной таблице 1. Аналогич- ми контрольных проб, отличающийся но определяют тип почвы с использованием тем, что, с целью ускорения способа, перед в качестве реагента раствор соляной кисло- взвешиванием пробы высушивают и охлажтн (см, фиг. 3), азотной кислоты (см. фиг. 4), 45 дают до заданной температуры, анализ осугидроксида натрия(см. фиг. 5). ществляют путем обработки проб
При возникновении спорных ситуаций (на- раствором химического реагента и определожениеградуировочныхэависимостей,ошибок ления величин максимального приращения измерения) целесообразно проводить ана- температуры термохимической реакции лизы с двумя и более пробами почвы с ис- 50 взаимодействия почвы и химического реапользованием реагентов двух и более гента, при этом обработку контрольных концентраций. Для этого берут, например, проб проводят. растворами химического ретри анализируемых пробы почвы (одинако- агента различной концентрации с определевых), также подготавливают их к анализу и нием градуировочных зависимостей обрабатывают в условиях примера 1 сер- 55 величин максимального приращения темпеной кислотой концентрацией, например, ратуры от концентрации для каждого типа
72, 82 и 94®-ной. Получают приращения почвы, а обработку исследуемых проб протемператур реакции, равные 6; 6,5 и водят раствором химического реагента за- о
107 С. Сравнивают полученные данные с данной концентрации и по величине максимального приращения температуры с
1812487
8 за исследуемой пробы с раствором химического реагента разной концентрации, 4. Способ по и. 1, отличающийся
5 тем, что при установлении типа почвы используют не менее двух результатов анализа исследуемой пробы с растворами разных химических реагентов заданной концентрации.
Таблица 1
Экспериментальные данные химического анализа почвы
Карбонатность, мас.
Почвы
Гумус, мас.
Гигроскопическая влага,мас.
Поглощение основания мг/экв на 100 г почвы почвы
СаСОз
Са
Мян
СОг
0,60
0,60
0,60
0,60
0,51
0,51
0,51
0,51
2,84
Песчаная
4,0
2,5
4,5
2,83
2,84
2,83
2,65
2,64
2,66
2,65
3,78
3,78
5,5
4,0
4,5 .
5,0
1,0
2,6
3,5
Супесчаная
4,5
4,0
4,5
4,0
4,7
3,8
Легкая суглини1,56
6,0
3,5 стая
1,56
4,5
2,5
1,56
1,56
1,72
5,5
5,3
4,5
3,5
Средняя суглинистая
1Ч
7,5
1,0
1,72
7,0
1,5
0,5 1,0
8,0
3,0
4,00
5,0
17,5
22,5
13,0
17,8
1,72
8,5
1,72
3,50
7,6
10,5
10,0
9,00
9,8
26,0
35,5
37,0
32,6
Тяжелая суглинистая
3,50
3,50
7,00
7,00
4,35
3,50
2,56
2,56
2,56
2,56
Легкая глини-
4,35
4,35
4,35 помощью градуировочной зависимости определяют тип почвы.
2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют серную, соляную или азотную кислоту, или гидроксид натрия.
3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что при установлении типа почвы используют не менее двух результатов анали1,40
1,40
1,40
1,40
1,75
1,75
1,75
1,75
4,64
4,64
4,64
4,64, 5,29 5,29
5,29
5,29
7,00
7,00
3,78
3,78
3,02
3,01
3,01
3,01
4,73
4,73
4,73
4,73
4,73
4,73
4,73
4,72
6,44
6,43 .6,44
6,43
6,01 6,02
6,04
6,02
8,59
8,59
8,59
85,9
6,87
6,86
6,86
6,86
10,74
10,74
10,74
10,74
10,73
10,74
10,74
10,73
1,60
1,60
1,60
1,60
1,70
1.60
1,70
1,67
1,70
1,70
1,65
1,70
1,90
1,80
1,80
1,83
2,0
2,0
2,0
2,0
2,30
2,20
2,20
2,23
1812487. Продолжение табл.
Механический состав, мас. ф, Почвы
0,01- 0,005- 0,001
0,005 0,001
1-0 25
0,050,25сумма частиц
0,01
0,05
5,68
Песчаная
5,76
Супесчаная
Легкая суглинистая (Ч
42,26
52,26
44,85
65,52
66,08
66,12
65,84
Легкая глиниЧ(стая
Средняя суглинистая
Тяжелая сугли. нистая
14,30
10,27
9,31
11,29
26,36
24,90
9,44
20,23
16,32
16,05
10,20
14,19
4,50
4,40
4,30
4,40
0,30
0,43
0,33
0,35
0,43
0,54
0,33
0,44
2,32
3,24
3,76
3,11
3,32
5,76
4,22
4,43
21,16
22,24
36,35
26,58
18,00
20,20
18,12
18,78
27,70
21,80
27,30
25,60
11,38
8,48
9,65
9,84
77,70
81,73
82,07
80,40
57,06
51,22
69,14
59,13
35,39
35,03
27,93
32,79
40,66
38,80
36,74
38,74
19,98
30,08
20,11
23,39
22,67
24 90
25,90
24,49
3,04
0,56
1,02
1,54
9,44
3,88
3,32
5,55
13,04
14,12
12,08
12,56
9,92
11,96
14,00
11;96
24,92
20,88
24,38
23,42
25,32
25,00
23,03
24,45
0,12
3,52
1,56
1,73
1,92
6,96
7,44
5,44
14,08
12,55
13,44
13,26
16,84
16,04
17,92
16,93
16,50
16,50
19,00
17,33
22,00
25,00
21,09
22,70
2,52
1,68
2,88
2,34
3,96
6,36
5,44
5,25
0,003
0,010
0,001
0,002
9,04
9,60
4,92
7,85
9,12
4,78
8,88
7,59
18,20
16,08
40,00
24,76
5,46
5,63
15,32
17,20
16,20
16,24
27,12
26,68
25,52
6,44
26,80
26,60
26,84
26,41
52,02 о Р
3 х и
o P о о о
В»
Ю
Ю
З
Cl, с
CO
LA и о ь
CV
%С
С«Э
СЧ
С »
Сб
OI
%«С
Ф и о
Ф cO с
С, СЧ
%0
С«
Фб
0%I
%3
1 о
S О о
Я о
® с с к
l о
X о о с
C ь
С9
СЧ
СЧ
Ю
%
% «
CO
О 0 о к
Ф р
З е е
00I
Ю
СО
D) % °
Ю
° Ф о
З х ° х ц(IO . с IO о Ф о с с с I» с о о < о
S х а е о а
Ф о
Ю о
S з о
CL 1
EO я X
L»
Ф
X
Х о
X
Ф
Ф
CI.
К
S о.
46
CL
Щ х
Ф
S х о
Ф
%С
Ф
0f о
О и
S о.
Q. о
I»
S а х
1Ф
6. с о
«Б
О
О с.
r
Ф
C и х а
О Ф S
О С» X
LO К
Z к а
a. P D о m с т.
1812487
«дф %
Ю; СС
O i Dl
IO %= СЧ
Ф % Ф
С OI С
Q ьФ В
V CO g g
IQ Ф.0 0+I Jl
1812487
I3 I I
Фиг. 1
I6 е
С3 о
J4
Ь
72
В
r и
8
Р. е о х
В
2 к и
it Я 2
Ионцеитреция серной мислоты, ф иаэс.
Фиг.2
1812487 о
В
З, 6 Й
В
5 о
Ф
«i
Я
Щ 1
О
Концентрация соляной кислотам, Ф май.
Фиг.З (. Б е 2
И 30 40 50 60
Хонцентрацнл азотной анолотм,". мао.
1812487
2,2
2,0
I,8
О,б
Фиг.5
Редактор
Заказ 1573 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Ф
I,2
I„0 о х
4 O,з
E0 20 30 40 50 60
Ноицентрация щелочи, ь нас
Составитель Т, Каримов
Техред М. Моргентэл Корректор Н, Ревская
