Способ определения содержания легко- или трудногидролизуемого азота в антропогенно-преобразованных торфяных почвах

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЛЕГКО- ИЛИ ТРУДНОГИДРОЛИЗУЕМОГО АЗОТА В АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ(71) Заявители Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии(72) Авторы Семененко Николай Николаевич Шкуринов Петр Иванович Жмачинская Станислава Ильинична Жабровская Наталья Юрьевна Каранкевич Елена Васильевна(73) Патентообладатели Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии(56)7903 1, 2006.705336, 1979.491892, 1976. ГОСТ 27753.7-88. Грунты тепличные. Методы определения нитратного азота. ГОСТ 26107-84. Почвы. Методы определения общего азота.292099, 1971.1043565 , 1983.1500933 1, 1989.(57) Способ определения содержания легко- или трудногидролизуемого азота в антропогенно-преобразованной торфяной почве, при котором отбирают навеску почвы, добавляют раствор серной кислоты с концентрацией 0,2657 М для извлечения легкогидролизуемого азота или 2,657 М для извлечения трудногидролизуемого азота при соотношении почвараствор серной кислоты 120, проводят гидролиз в течение 3 ч при равномерном кипячении, отфильтровывают, промывают остатки почвы горячей водой, к полученному гидролизату добавляют окрашивающий раствор, раствор гипохлорита натрия и дистиллированную воду, измеряют оптическую плотность полученного раствора не ранее чем через 1 ч и не позже чем через 2 ч после внесения раствора гипохлорита натрия с использованием светофильтра 670 нм, определяют содержание азота аммония по уравнению регрессии, описывающему зависимость оптической плотности раствора от концентрации азота аммония, и определяют содержание легкогидролизуемого азота почвы,вычитая из содержания азота аммония в соответствующем гидролизате содержание минеральных форм азота, или определяют содержание трудногидролизуемого азота, вычитая из содержания азота аммония в соответствующем гидролизате содержание минеральных форм азота и легкогидролизуемого азота. Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при определении содержания азотных соединений в почве. Азот в торфяных почвах в основном представлен органическими соединениями и частично минеральными нитратными, нитритными и аммонийными формами. Следует отметить,17740 1 2013.12.30 что процессы трансформации соединений азота в почве под влиянием антропогенных факторов (мелиорация, сельскохозяйственное использование, применение удобрений и др.) протекают постоянно. Для оценки почвообразовательного процесса и прогноза обеспеченности растений азотом наряду с минеральными формами важное значение имеет определение легко- и трудногидролизуемых соединений азота. Для их извлечения применяют кислотный и щелочной гидролиз (методы Бремнера, 1965 Воробьева в модификации Шконде и Королевой, 1975 Турчина, 1965) 1-3. Для агрохимической оценки состава азота почвы наиболее приемлемым является метод Шконде и Королевой 1, позволяющий объективно судить о качественных и количественных изменениях азотного фонда почвы, а также извлечь из нее фракции азота,различные по степени доступности растениям минеральные, легко-, трудно- и негидролизуемые соединения азота. По соотношению этих фракций также судят о подвижности азотного фонда почв. В результате применения метода двухступенчатого кислотного гидролиза общий азот разделяется на структурные части и следующие фракции 1) минеральный - азот нитратов, нитритов и обменного аммония 2) легкогидролизуемый - амиды, часть аминов, часть необменного аммония 3) трудногидролизуемый часть аминов, амиды, необменный аммоний, часть гуминов 4) негидролизуемый - большая часть аминов, гумины, меланины, битумы, остаток необменного аммония. Однако следует обратить внимание на следующее метод Шконде и Королевой разработан для минеральных, прежде всего, подзолистых и дерново-подзолистых почв. Применение данного метода для определения содержания азота в антропогенно-преобразованных торфяных почвах не представляется возможным, поскольку при узком (15) соотношении почвы к экстрагенту (24) данные почвы плохо смачиваются. Поэтому точное количественное содержание фракций легко-, трудно-, а значит и негидролизуемых соеденений азота в этих почвах по методу Шконде и Королевой определить невозможно. Кроме того, отгон аммиака легко- и трудногидролизуемых соединений из фильтратов суспензии по Кьельдалю производят в сильнощелочной среде при кипячении. Это приводит к дополнительному отщеплению аммония из органического вещества почвы и искажению результатов определения азота в торфяных почвах. Поставленная задача решается тем, что предложен способ определения содержания легко- и трудногидролизуемых соединений азота в антропогенно-преобразованных торфяных почвах, включающий взятие навески образца почвы, приготовление 0,2657 М или 2,657 М раствора серной кислоты в качестве экстрагента, получение гидролизата из суспензии при соотношении почваэкстрагирующий раствор 120 и гидролизе в течение 3 ч при равномерном кипячении на электрической плитке с закрытой спиралью, отфильтровывание суспензии с последующей промывкой почвы на фильтре малыми порциями горячей дистиллированной воды, измерение концентрации азота в фильтрате с использованием фотометрического метода при длине волны фильтра 670 нм и обработку результатов фотометрирования с помощью персонального компьютера. 1. Определение легкогидролизуемых соединений азота. 1.1. Подготовка к анализу. 1.1.1. Приготовление 0,2657 М раствора серной кислоты 14 см 3 концентрированной (уд. вес 1,84) серной кислоты помещают в мерную колбу емкостью 1000 см 3 и добавляют дистиллированную воду, доводя объем до метки. Дальнейшие операции по подготовке реактивов для проведения анализа аналогичны общеизвестным методам 4. 1.1.2. Приготовление образцовых растворов, содержащих азот в виде аммония. 1.1.2.1. Приготовление исходного образцового раствора 17740 1 2013.12.30 0,955 г хлористого аммония, высушенного при температуре 100-105 С до постоянной массы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Полученный раствор содержит 0,25 мг азота в одном см. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более 1 месяца. 1.1.2.2. Приготовление шкалы образцовых растворов. В мерные колбы вместимостью 250 см помещают указанные в табл. 1 объемы раствора, приготовленные по п. 1.1.2.1., добавляют по 100 см 3 0,2657 М раствора серной кислоты и дистиллированной воды, перемешивают. Таблица 1 Показатели Объем исходного образцового раствора, приготовленного по п. 1, см 3 Концентрация азота аммония в растворе сравнения, мг/дм 3 в пересчете на почву, мг/кг Номер раствора сравнения 3 4 5 6 Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними. 1.2. Получение вытяжки из почвы. В коническую колбу емкостью 200-250 см 3 помещают 5 г просеянный через сито с диаметром ячеек 2 мм воздушно-сухой почвы, добавляют 100 см 3 0,2657 М 24 и закрывают стеклянной воронкой или обратным холодильником. Гидролиз проводят в течении 3 ч на электрической плитке с закрытой спиралью. Следят за равномерным кипением содержимого колб. Затем суспензию отфильтровывают в мерную колбу на 250 см 3. Почву на фильтре промывают малыми порциями горячей воды. Затем общий объем фильтрата доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Параллельно проводят холостое определение для оценки чистоты реактивов. 1.3. Проведение анализа. Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по п. 1.2. В технологические емкости или в мерные колбы емкостью 50 см 3 отбирают по 1 см 3 фильтратов и растворов сравнения. В колбы приливают до половины объема дистиллированной воды, 5 см 3 окрашивающего раствора и 2 см 3 гипохлорита натрия и доводят общий объем дистиллированной водой до метки. Раствор перемешивают после каждого добавления реагентов. Окрашенные в зеленый цвет растворы не ранее чем через 1 ч и не позже чем через 2,5 ч после прибавления раствора гипохлорита натрия фотометрируют при длине волны 670 нм 4. 1.4. Обработка результатов. По результатам фотометрирования растворов сравнения массовую долю азота аммония в анализируемой почве определяют с помощью персонального компьютера путем расчета зависимости показаний прибора (оптическая плотность растворов) от концентрации определяемых стандартных растворов азота, описываемой соответствующими уравнениями регрессии. Для этого в программестроится точечная диаграмма. В электронную таблицу заносятся данные по оси- показания прибора оптической плотности исследуемых стандартных растворов, из которых предварительно вычитают результат холостого опыта, а по оси- соответствующее им содержание (концентрация) азота в почве, мг/кг (табл. 1). Затем к полученной кривой добавляют линию тренда, определяют уравнение регрессии и величину достоверности аппроксимации . Для определения со 3 17740 1 2013.12.30 держания азота в почве в полученное уравнение вместоподставляют значения показаний прибора оптической плотности испытуемых растворов, из которых также предварительно вычитают результат холостого опыта. Применимость уравнения для определения содержания легкогидролизуемых соединений азота в исследуемых почвах в пределах от 100 до 1550 мг/кг почвы при (2)0,8. За результат анализа принимают значение единичного определения азота аммония, результат анализа выражают в мг на 1 кг почвы с округлением до целого числа или в процентах. Допускаемое отклонение от среднего арифметического при повторных анализах проб почв составляет 10 . 2. Определение трудногидролизуемых соединений азота. 2.1. Подготовка к анализу. 2.1.1. Приготовление 2,657 М раствора серной кислоты. 140 см 3 концентрированной (уд. вес 1,84) серной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и приливают дистиллированную воду, доводя объем до метки. Дальнейшие операции по подготовке реактивов для проведения анализа аналогичны как и при определении аммонийного азота 4. 2.1.2. Приготовление образцовых растворов, содержащих азот в виде аммония. 2.1.2.1. Приготовление исходного образцового раствора. 0,955 г хлористого аммония, высушенного при температуре 100-105 С до постоянной массы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Полученный раствор содержит 0,25 мг азота в одном см 3. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более 1 месяца. 2.1.2.2.Приготовление шкалы образцовых растворов. В мерные колбы вместимостью 250 см 3 помещают указанные в табл. 2 объемы раствора, приготовленные по п. 2.1.2.1., добавляют по 100 см 3 2,657 М раствора серной кислоты и доводят объемы до меток дистиллированной водой, содержимое колб перемешивают. Таблица 2 Показатели Объем исходного образцового раствора, приготовленного по п. 2.1.1., см 3 Концентрация азота в виде аммония в растворе сравнения, мг/дм 3 в пересчете на почву, мг/кг Номер раствора сравнения 2 3 4 5 6 Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними. 2.2. Получение вытяжки из почвы. В коническую колбу емкостью 200-250 см помещают 5 г просеянный через сито с диаметром ячеек 2 мм воздушно-сухой почвы, добавляют 100 см 3 2,657 М 24 и закрывают стеклянной воронкой или обратным холодильником. Гидролиз проводят в течение 3 ч на электрической плитке с закрытой спиралью. Следят за равномерным кипением содержимого колб. Затем, после охлаждения, суспензию отфильтровывают в мерную колбу на 250 см 3. Почву на фильтре промывают малыми порциями горячей воды. Затем общий объем фильтрата доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Параллельно проводят холостое определение для оценки чистых реактивов. 4 17740 1 2013.12.30 2.3. Проведение анализа. Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по п. 2.2. В технологические емкости или в мерные колбы емкостью 50 см отбирают по 0,5 см фильтратов и растворов сравнения. В колбы приливают до половины объема дистиллированной воды,5 см 3 окрашивающего раствора и 2 см 3 гипохлорита натрия и доводят общий объем дистиллированной водой до метки. Раствор перемешивают после каждого добавления реагентов. Окрашенные в зеленый цвет растворы не ранее чем через 1 ч и не позже чем через 2,5 ч после прибавления раствора гипохлорита натрия фотометрируют при длине волны 670 нм 4. 2.4. Обработка результатов. По результатам фотометрирования растворов сравнения массовую долю азота аммония в анализируемой почве определяют с помощью персонального компьютера путем расчета зависимости показаний прибора (оптическая плотность растворов) от концентрации определяемых стандартных растворов азота, описываемой соответствующим уравнением регрессиив, где- содержание легкогидролизуемых или трудногидролизуемых соединений азота в мг на 1 кг почвы- величина отсчета на приборе оптической плотности испытуемых растворови в - параметры линейного уравнения, устанавливаемые компьютером. Для этого в программестроится точечная диаграмма. В электронную таблицу заносятся данные по оси- показания прибора оптической плотности исследуемых стандартных растворов, из которых предварительно вычитают результат холостого опыта, а по оси- соответствующее им содержание (концентрация) азота в почве, мг/кг. Затем к полученной кривой добавляют линию тренда, определяют уравнение регрессии и величину достоверности аппроксимации (2). Для определения содержания азота в почве в полученное уравнение вместоподставляют значения показаний прибора оптической плотности испытуемых растворов, из которых также предварительно вычитают результат холостого опыта. За результат анализа принимают значение единичного определения азота аммония. Результат анализа выражают в мг на 1 кг почвы с округлением до целого числа или в процентах. Допускаемое отклонение от среднего арифметического при повторных анализах проб почв составляет 10 . Применимость уравнения для определения содержания трудногидролизуемых соединений азота в исследуемых почвах в пределах от 500 до 7000 мг/кг почвы при (2)0,8. В связи с тем, что при определении разных форм азота каждый раз берут новую навеску почвы, то при расчетах легкогидролизуемого азота из азота гидролизата (0,2657 М 24) вычитают содержание минерального азота. При расчетах содержания в почве трудногидролизуемых форм азота из азота гидролизата (2,657 М 24) вычитают содержание минерального и легкогидролизуемого азота. Пример 1. Определение легкогидролизуемого азота в остаточно-торфяной почве оптическая плотность раствора- 0,185, коэффициент, установленный компьютером,- 2899 и в - 182,8,содержание азота в почве составило 354 мг/кг почвы. При извлечении легкогидролизуемого азота одновременно извлекается и азот минеральных соединений, который в нашем примере составляет 70 мг/кг почвы. Следовательно, содержание легкогидролизуемой фракции азота составляет 35470284 мг/кг почвы. Пример 2. Определение трудногидролизуемого азота в остаточно-торфяной почве оптическая плотность раствора- 0,198, параметры, установленные компьютером,- 8846 и в равно 52, содержание азота в почве составило 1804 мг/кг почвы, которое включает легкогидролизуемую фракцию и азот минеральных соединений. Следовательно, содержание трудногидролизуемой фракции азота составляет 1804354(28470)1450 мг/кг почвы. 5 17740 1 2013.12.30 Источники информации 1. Шконде Э.И., Королева И.Е. Определение фракционного состава азота в почвах // Агрохимические методы исследования почв. - М. Наука, 1975. - С. 94-95. 2. Турчин Ф.В. Методы определения соединений азота в почве // Агрохимические методы исследования почв. -М. Наука, 1975. 3.. 2... (.) , . . ., ., 1965. 4. Методы определения содержания доступных растениям соединений азота, фосфора и калия в деградированных торфяных почвах. - Минск, 2005. - С. 24. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6