Способ определения естественного потока СО @ , выделяющегося из почвы Советский патент 1991 года по МПК G01N33/24 

расходоваться не более 40% ее количества. Затем чаш/и 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 С02 на открытом воздухе имеет прямо пропорциональную зависимость от площади поглотителя.

После заданной экспозиции сосуды-изо-. ляторы снимают. Избыток щелочи оттитровыва- ют кислотой по фенолфталеину. Определение величины диффузионных потоков к поверхности производят по уравнению:

Од аеIna - №

Т

н-44-Т, (1)

где Од - диффузионный поток С02 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 С02, соответствующее 1 мл 1 н кислоты;

Т - время экспозиции, ч.

Затем строят график зависимости диффундирующего С02(мг) от площади поглотителя (см2)(фиг. 1). Через точки, 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 С02, выделяющегося из почвы.

Конкретно были использованы следующие параметры измерительных средств. Площадь (см2) сосудов-изоляторов, - 225 чашек 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 С02 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%.

Приведение скорости абсорбции и скорости диффузионного потока С02 по предлагаемому способу исключает зависимость результатов от времени экспозиции (наблюдаемая разница в 10-15% связана с колебаниями 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 CNT) увеличивается в 1,5-1,6 раза. Поэтому для определения скорости потока СОа в естественных условиях (в мг СОа/сут) используется график, где пря0 мые 1, 2 и 3 характеризуют зависимость потока СО2 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 экспози5 цией. Результаты контрольных определений представлены на графике прямыми Ki (опыт 1) и К2 (опыт 2), которые проходят через начало координат. Найденные величины естественного потока С02 на

0 пересечении прямых контрольного и опытных определений составляют 48,5; 43,0 и 42,0 мг С02/сут (опыт 1) и 296 мг С02/сут (опыт 2). ,

Экспериментально устансвлено, что не5 обходимость учета степени насыщения поглотителя и приведения скорости абсорбции С02 щелочью к скорости его диффузионного потока связаны с тем, что по мере насыщения поглотителя при постоянном

0 диффузионном потоке С02 скорость его абсорбции убывает, в результате чего измеряется не величина диффузионного потока, а величина абсорбции С02; скорость абсорбции С02 щелочью соответствует ско5 рости его диффузионного потока к поверхности поглотителя, когда степень насыщения поглотителя составляет не более 10% от его исходного количества; при расходе 50% щелочи на связывание С02 реакция прекраща0 ется, 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 аб5 сорбции в конкретных условиях измерения и найти скорость поглощения в начале реакции (в момент времени ), когда поглотитель не лимитирует диффузионный поток С02. Эта величина соответствует

0 средней скорости диффузии С02 к поверхности поглотителя. Умножая ее на время экспозиции Т, находят величину диффузионного потока к поверхности поглотителя.

5 Необходимость проведения измерений с разной площадью поглотителей под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе связана с тем, что по мере увеличения площади поглотителя относительно изолируемой поверхности почвы, концентрация С02

в воздухе под сосудом-изолятором снижается, градиент концентрации С02 между почвой и сосудом-изолятором увеличивается и, соответственно, растет величина диффузионного потока СО в данной системе. Величина потока С02 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 количество СОа. Это условие определяется путем построения на основе результатов измерения графика зависимости величины потока С02 от площади сосуда с поглотителем под сосудом-изолятором и на открытом воздухе. На пересечении прямых контрольного (на открытом воздухе) и опытных (под сосудами) определений находится точка, в которой поток CU2 с изолированной поверхности почвы равен естественному.

Использование предлагаемого способа определения естественного потока С02, выделяющегося из почвы, обеспечивает получение качественно новой информации, определяющей важнейшие характеристики функционирования почвы в природных условиях (биологическая активность, интенсивность минерализации органических веществ, степень аэрации почвы, вклад почвы в процессы окисления (дыхания) в различных экосистемах при изучении круговорота веществ), повышение точности воспроизведения получаемых результатов, возможность получения объективной информации независимо от места и времени проведения исследований.

Статическая обработка полученных экспериментальных данных показывает, что в предлагаемом способе, по сравнению с известным, повышается точность воспроизведения результатов.

Формула изобретения Способ определения естественного потока СОа. 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 из почвы С02, титрование остатка

щелочи в растворе кислотой и определение количества поглощенного С02, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей способа, поглощение раствором щелочи

С02 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 С02, соответствующее величине диффузионного потока С02, по формуле

5

0

5

0

Од аIna - Inb

Т

Н-44-Т,

где Од - диффузионный поток С02 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 С02, соответствующее 1 мл 1 н кислоты;

Т - время выдерживания, ч, затем находят зависимости величины диффузионного потока С02 от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока С02 определяют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока С02 на открытом воздухе при одинаковой площади чашек.

IOO

-ц1111 -н11i-i

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 площадь яоглотителя, oir

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

К j и Kg - контроль (опыт I и 2)

I. 2, 3 - опыт I (экспозиция I, 3 и 6 суток) 4 - опыт 2 (экспозиция I сутки) .