Способ рентгенографирования почв Советский патент 1988 года по МПК G01N33/24 

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

Цель изобретения - увеличение вы- хода информации при определении минералогического состава илистого вещества и подвижности илистых частиц, оценке способности и микроагрегации почвенной массы и взаимодействия ила с вносимыми удобрениями.

На чертеже показан график, отражающий выход водно-пептизируемого ила : из верхних горизонтов различных типов почв, где 1 - горизонт А, ВПИ, чернозем , 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, ВАИ, пойменная почва.

Из нерастертой почвы в воздушно- сухом состоянии получают иа водной суспензии последовательную серию из 12-30 проб-сливов ила, легко пепти- зируемого в воде, количество которого определяют взвешиванием. Затем определяют количество каждой из проб всей серии с помощью рентгендифрак- тометрического метода-. Остаток после выделения 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 минералоги- ческий состав проб. После полного выделения водноагрегированного ила с помощью предварительной обработки . и буферной дитионит-цитрат-би- карбонатной вытяжки из остатка выделяют серию проб прочносвязанного ила, который можно рассматривать как часть глинистых минералов и смешано- слойных образований, наименее подвижных в данном горизонте или профиле.

Полученные различные по минерало- гии, кристаллохимии и пептируемости в воде пробы фракций позволяют судит о степени подвижности почвенного поглощающего комплекса, способности к вьшосу 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, процес формирования почвенных профилей, что важно для решения генетических вопросов , а также оценки уровня плодородия почв и тенденций его изменений. Водно-агрегированный ип характеризуе степень микроагрегации почвенной массы, является ее важньпч 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 (Озер- ский район, совхоз Сосновский), которую делят на два образца. Один образец почвы с беспорядочным расположением частиц (порошковый препарат) рентгенографируют. Второй образец почвы в количестве 20 г с ненарушенным сложением помещают в вегетаьрюн- ный сосуд и заливают 1 л дистиллированной воды. Содержимое сосуда размешивают 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 высу- шивают на водяной бане, затем окончательно - на воздухе и взвешивают. Вес пробы составляет 0,0225 г. Про.водят рентгеноструктурный анализ этой пробы в порошке и ориентированном препарате. Проба состоит из рентгё- ноаморфных 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-пепти- зированного 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, харак314

тер вьреления ила приобретает скачкообразный тип. Данные реитгендифракто- метрического анализа каждой пробы ила позволяют установить, что илистый материал водно-пептизированного ила неоднороден. В четвертой пробе обнаружены гидрослюда, каолинит, тонкодисперсный кварц. Аналогичную картину наблюдают в следующих трех пробах. В пробах 8-15, кроме перечисленных минералов, обнаружен кальцит. По мере последовательного вьделения проб водно-пепетизированньт ил становится все более глинистьм. В последних пробах (28-30) преобладают гидрослюда, хлорит, каолинит, тонкодисперсньй кварц небольшое количество смектитового компонента. Через каждые 3-5 проб- сливов определяют гигроскопическую влажность пробы. По окончании выделения водно-пептизированного ила рент генографируют в порошках и ориентированных препаратах суммарный водно- пептизированный ил. После выделения водно-пептизированного ила остаток почвы высушивают до возд Т1ШО-сухого состояния, рентгенографируют образец с беспорядочным расположением частиц Этот образец дистиллированной водой доводят до пастообразного состояния, размещают в течение 15 мин и перенб- сят в вегетационный сосуд. Содержи- - мое сосуда размешивают и через 24 ч сифоном сливают первую пробу водно- агрегированного ила первого разминания i Ил высушивают и взвешивают. Вес первой пробы 1,934 г. Образец рентгенографируют в порошке и ориентированных препаратах. На рентген- дифрактограмме обнаружены смектито- вый компонент, гидрослюда, каолинит, хлорит, тонкодисперсный кварц. Водно-агрегированный ил представлен хорошо оструктуренным глинистым мате- риалом. Взятие проб илистой фракции продолжают до осветления слоя суспензии. Получают последовательность сливов из 12 проб водно-агрегированного ила после первого разминания почвы. Вес каждой пробы показан ни 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

10,

становится гидрос-людисто-квариевым. После выделения водно-агрегиронан- ного ила первого разминания почвы остаток образца рентгенографируют в виде порошка, Дистиллированной водой доводят до пастообразного состояния и разминают второй раз в течение 15 мин, переносят в тот же вегетационный сосуд для размучивания, за- ливают водой и размешивают стеклянной палочкой. Через 24 .ч сифоном сливают семисантиметровый слой суспензии. Анализируют так же, как и водно- агрегированный ил после первого раз- минан йя. Характер выхода водно-агрегированного ила после второго разминания аналогичен водно-агрегированному илу первого разминания. Анализ рентгендифрактограмм показал, что водно-агрегированный ил второго разминания почвы также представлен хо- рошо оструктуренными глинистыми минералами. Количество смектиТ(1 и гидрослюды , 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 выделяется минимальное количество илу на рентгендифрактограммах от этих образцов видно, что преобладающими становятся гидрослюда и кварц. Остаток почвы после вьщеления водно-агрегированного ила высушивают, определяют гигроскопическую влагу в остатке и его рентгенографируют.

Полученный экспериментальный материал по пахотному горизонту пойменной почвы реки Оки Московской области позволяет предлагаемьСм способом определить следующие коллоидно-минералогические показатели. Б пахотном горизонте пойменной почвы водно-пеп- тизированный ил составляет 18% от общего содержания илистой фракции. Состав твердой фазы илов в водно- пептизированном состоянии различен: в первых пробах преобладают рентгено- аморфные компоненты и соли, в последующих - гидрослюда и кварц. Водно- агрегированный ил, ввделенный после первого и второго разминания, составляет 82% от общего содержания ила, причем основную массу ипа составляет материал, выделенный после первого разминания (68%). Характер выхода водно-агрегированных илов неравномерный, с максимумом в начальной стадии вдае- ления. Кристаллическая часть водно- агрегированного ила также неодинакова по пробам-сливам. Общим является преобладание слоистьк минералов с хорошей оструктуренностью и появление набухающей фазы. Наибольшее количе-

ство набухающих компонентов появляется в первых пробах водно-агрегированного ила, вьиеленного после первого разминания. В ПОСЛЕДНИХ пробах

водно-агрегированного ила, вьщеленно

методу выше содержание гидрослтд и кварца. Наиболее подвижная часть поч вы - водно-пептизиро1 анный ил - обогащена аморфными соединениями, среди минералов наблюдается повышенное количество кварца и гидрослюд по сравнс ниш с известным методом.

Предлагаемый способ позволяет определить характер пег1тизации почвенной массы, подвижность почвенных частиц, их состав. Характер подвижности почвенных частиц позволяет анализировать более детально (чем при анали

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: рентгендифрактомет- рическим - кристаллическую фялу, химическим и термовесовым - содержание органических компонентов и подвижных растворимых форм. Затем из остатков вьщеляют водно-агрегированный и проч- носвязанный ил, ро минералогическому составу которых судят о степени подвижности почвенного поглощающего комплекса, 1 нл. (С

го после второго разминания, преобла- ig зе валового ила) процесс формировадают гидрослюды, повьшается количество высокодисперсного кварца.

Повышенное количество водно-аг- регированного кла в пойменных почвах с хорошими естественными агрофизическими свойствами связано с внесением избыточно повышенных доз удобрений. Последнее, констатируется наличием в первых сливах солей. Основную массу тонкодисперсной части почвы составляет водно-агрегированный ил, минера- логический состав которого св1едетель- ствует о высокой степени обеспеченности элементами минерального питания растений.

На.чертеже помещены кривые, отражающие выход водно-пептизируемого ила из верхних горизонтов нескольких типов почв: дерново-подзолистый, чернозема и серозема. Видно, что каждая из почв имеет свою динамику выхода водно-пептизированных илов. Сравнение выхода водно-пептизированнык илов из горизонтов А и В дерново-подзолистой почвы свидетельствует о том, что предлагаемьш метод выявляет различия jмежду генетическими горизонтами одной почвы.

По сравнению с рентгено.структур- ными 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 минералй. Гли.нистые минералы, хорошо выраженные на рентгенограмме ила, вьщелен- ного 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

ния почвенных профилей, что важно для решения генетических вопросов. Эта информация также необходима для анализа способности почв к вьшосу составных частей почвенной массы, в :том числе элементов питания расте- :ний.

Последовательность вьделений 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 агрофизическим показателем. Минералогический состав проб этого ила позволяет прогнозировать взаимодействие почвы с вносимыми удобрениями. Так, поведение К, N и Р минеральных удобрений во многом определяется минералогическим составом и кристаллохимией н;

главных минералов и смешанослойных образований.

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

Фор.мула изобретения

Способ рентгенографирования почв, включающий взятие средней пробь из основных горизонтов почв, выделение водно-пептизируемой и агрегированной частей или с последующим рентге- нографированием их ориентированных препаратов и порошков для идентификации фаз минералов и сме.шлнослойных

образований, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения выхода информации при определении минералогического состава илистого вещества и подвижности илистых частиц, оценке способности к микроагре ации почвенной массы и взаимодействия ила с вносимыми удобрениями, среднюю пробу образца почвы делят на две части, при этом один образец рентгенографируют, а из второй ча- ст(€ образца вьщеляют пробы-сливы ме тодом седиментации и проводят рентгенографический анализ первой пробы-слива, при этом седиментацию осу ществляют до осветления верхнего слоя суспензии и последующие пробы сливов рентгенографируют по максимальному количеству выхода пепти- зированного нла и на конечной стадии вьщеления этого ила, остаток почвы высушивают до воздушно-сухого

W

:А л .; -ч- /V-.-. /

1 : / .

:.

V ; . :- :

/ : V -. :

%: .

и 5 -

,..,и.,/ ;

ИЛТ|д| Л111«ИУ1 |

5 10 Щ 10 25 30

Коли ество сливов

состояния и также рентгенографирутот, 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

0 агрегированного ила, остаток почвы вновь высушивают до воздушно-сухого состояния и рентгенографируют, по по- лученным рентгендифрактограммам рассчитывают значение межплоскостных

15 расстояний, измеряют интенсивности пиков и определяют минералы и сме- шанослойные образования каждой из - слитых порций илов, по массовым показателям выхода ила судят о подвиж20 ности поч.венно-поглощающего комплекса, а по минералогическому составу и кристаллохимии главных фаз - о его составе и свойствах.

;