Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ИЗУЧЕНИЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ДИАТОМИТА И ОБРАБОТАННОЙ ИМ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Козлов А.В. 1 Копосова Н.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный педагогический университет им. К. Минина»
В эксперименте установлена щелочная реакция диатомита Инзенского месторождения и наличие у него буферных свойств. Показано влияние диатомитового порошка на буферность светло-серой лесной легкосуглинистой почвы, которое проявляется в виде снижения буферной силы при подщелачивании почвы и увеличения буферной силы – при подкислении.
диатомит
кислотно-основные свойства почвы
буферность почвы
1. Козлов А.В. Экологическая оценка влияния диатомита на фитоценоз и состояние почвенно-биотического комплекса светло-серой лесной легкосуглинистой почвы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. – Москва, 2013. – 24 с.
2. Матыченков В.В. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву / В.В. Матыченков, Е.А. Бочарникова, Я.М. Аммосова // Агрохимия. – 2002. – № 2. – С. 86-93.
3. Надточий П.П. Эталонные величины кислотно-основной буферности дерново-подзолистых почв для фонового мониторинга / П.П. Надточий, Т.Н. Мыслыва // Агрохимия. – 2014. – № 3. – С. 83-89.
4. Никитин Б.А. Пахотные почвы Нижегородской области / Б.А. Никитин, Г.Д. Гогмачадзе. – Н.Новгород: тип. Ниж. Госун-та, 2003. – 176 с.
5. Никифорова С.А. Эффективность предпосевной обработки семян ячменя биопрепаратами и диатомитовым порошком в условиях Среднего Поволжья : Автореф. дис. канд. с.-х. наук. – Саранск, 2009. – 18 с.
6. Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Изд-во моск. ун-та, 1992. – 400 с.
7. Физико-химические методы исследования почв / Под ред. Н.Г. Зырина, Д.С. Орлова. – М.: Изд-во МГУ, 1980. – 382 с.

Одним из условий наиболее полной оценки состояния почвенного плодородия является определение совокупности показателей, характеризующих его со всех сторон имеющегося в почве вещества: твердого, жидкого, воздушного и живого. С другой стороны, существует ряд интегральных характеристик, позволяющих в комплексе оценить почву не только как средство питания сельскохозяйственных растений, но и как самостоятельный объект биогеоценоза, взаимодействующий с окружающей средой. В частности, к таким показателям относится содержание гумуса в почве, степень ее кислотности и щелочности, емкость обмена, буферная способность и другие. К последней относят свойство почвы оказывать сопротивление к изменению собственного состояния под влиянием какого-либо фактора окружающей среды [6].

Современные научные изыскания нетрадиционных кремнийсодержащих источников питания культурных растений описывают их положительное влияние на агрохимическую и микробиологическую характеристику почвы и, в том числе, позитивное влияние на обменную кислотность [1, 2, 5]. Известно, что диатомиты представляют собой преобразованные остатки диатомовых водорослей, обладающие емкостью поглощения и содержащие большое количество амфотерного элемента кремния (более 82 % SiO2). В связи с этим предполагается, что диатомиты могут проявлять буферные свойства и способны повлиять на буферность почвы.

Цель исследования. Изучение кислотно-основных свойств диатомита Инзенского месторождения Ульяновской области и светло-серой лесной легкосуглинистой почвы, обработанной диатомитовым порошком.

Материалы и методы исследования

В опыте № 1 образец Инзенского диатомита был проанализирован на определение кислотности его суспензий потенциометрическим методом. Определение рН водной и солевой (1 n раствор KCl) вытяжек порошка диатомита, предварительно размолотого и просеянного через сито с диаметром ячеек в 0,5 мм, проводилось с помощью ионометра PortLab-102, откалиброванного по трем буферным растворам – 4,01, 6,86 и 9,18 ед. рН. Результаты измерений представлены в таблице.

В опыте № 2 изучалась кислотно-основная буферность светло-серой лесной легкосуглинистой почвы и порошка диатомита. Буферность определялась потенциометрическим методом по Аррениусу [7] с определением площадей буферности в кислотном и щелочном интервалах [3], результаты которого представлены на рис. 1.

В опыте № 3 изучалось действие диатомита на буферные свойства светло-серой лесной легкосуглинистой почвы. для этого почва предварительно компостировалась с тонкоразмолотым порошком диатомита в течение 4-х месяцев в полиэтиленовых пакетах при t ≈ +25 ºС с еженедельным увлажнением до 60 % от ПВ и перемешиванием. Доза диатомита составила 1,5 г/кг почвы. В дальнейшем проводилось определение кислотно-основной буферности по Аррениусу, результаты которого представлены на рис. 2.

Результаты исследования и их обсуждение

Установлено, что водная вытяжка диатомита (табл. 1), независимо от его соотношения с водой, обладала слабощелочной реакцией. Такое явление можно объяснить наличием в составе диатомитовой породы около 50 мг-экв. ионов Ca2+ и Mg2+, способных к обменным реакциям, а также амфотерными свойствами кремния, входящего в состав диатомита в большом количестве. В частности, элемент кремний, проявляющий двойственные кислотно-основные свойства, в структуре исследуемого вещества образует, в том числе, и соединения основной природы типа Si(OH)4, которые, диссоциируя в растворе, подщелачивают его ионами ОН– [6].

При взаимодействии солевого раствора гидролитически нейтральной соли (1 n раствора KCl) с диатомитом в различных объемных соотношениях отмечалось снижение показателя рН относительно его определения в водной вытяжке диатомита. Предполагается, что диатомит обладает определенной емкостью поглощения, из которой, по-видимому, раствор хлористого калия вытесняет кислотные катионы. Например, такие катионы как Al3+ и Fe3+, содержание веществ которых в диатомовой агроруде превышает соответственно 5 % и 2 %, способны образовывать в растворе соединения кислотного характера, которые и подкисляют среду. В итоге выделяющиеся из диатомита катионы способствуют незначительному увеличению кислотности суспензии и, как следствие, снижению ее рН.

Повышение показателя рНводн. при увеличении соотношения экстрагирующего вещества и диатомита, очевидно, свидетельствует о повышении растворимости щелочных соединений, входящих в состав агроруды при разбавлении ее порошка. Увеличение же показателя кислотности (рНсол.) диатомита при разбавлении его солевым раствором, в свою очередь, может говорить о повышении степени вытеснения всех катионов из диатомита в раствор, большинство которых, очевидно, имеет щелочную природу.

На рис. 1 (опыт № 2) видно, что исследуемая почва обладает определенной буферной силой, причем ее площадь в кислотном интервале (рН 1-7) немного больше площади щелочного интервала (рН 7-14), что обусловлено присутствием большего количества кислотных ионов (H+, Al3+, Fe3+) в ППК почвы относительно щелочных (Ca2+, Mg2+). Поэтому в расчете полной дозы извести, необходимой для снижения кислотности светло-серой лесной легкосуглинистой почвы, берется увеличенная доля значения гидролитической кислотности почвы – 1,2 от НГ [4]. Кроме того, установлено, что диатомит Инзенского месторождения также обладает буферными свойствами. Причем, площадь буферной силы в щелочном интервале визуально несколько больше площади кислотного. Это явление также подтверждает слабощелочные свойства исследуемого вещества.

Определение актуальной и обменной кислотности диатомита

Показатель

Соотношение

«диатомит: экстрагент»

Экстрагент

дистиллированная вода

раствор KCl, 1 n

Lim

1 : 2,5

7,25 – 7,45

6,90 – 7,30

M ± m

7,33 ± 0,06

7,15 ± 0,13

V, %

1,4

3,1

Lim

1 : 25

7,35 – 7,85

7,45 – 7,65

M ± m

7,58 ± 0,15

7,58 ± 0,06

V, %

3,3

1,5

Lim

1 : 50

7,55 – 7,80

7,60 – 7,70

M ± m

7,70 ± 0,07

7,65 ± 0,03

V, %

1,7

0,7

Показатели: Lim – интервал между максимальным и минимальным значением показателя; M – среднее значение показателя; m – ошибка среднего значения; V – коэффициент вариации, %.

koz1.tif

Рис. 1. Кислотно-основная буферность светло-серой лесной легкосуглинистой почвы и порошка диатомита

koz2.tif

Рис. 2. Кислотно-основная буферность светло-серой лесной легкосуглинистой почвы, компостированной с диатомитом

При сравнении кривых буферности исходной почвы и почвы, компостированной с диатомитом (рис. 2, опыт № 3), видно, что в процессе компостирования почва претерпела изменения и кривая ее буферности сместилась. При этом сдвиг кривой визуально уменьшил буферную площадь в щелочном интервале и немного увеличил ее в кислотном. Отсюда следует, что буферная способность светло-серой лесной легкосуглинистой почвы, компостированной с диатомитом, будет сильнее проявляться при подкислении почвы и такую почву станет сложнее подкислить.

Можно предположить, что применение физиологически кислых удобрений на почвах пашни, обработанных диатомитом, не будет оказывать существенного влияния на ее кислотные свойства, по сравнению с почвами, которые не подвергаются ни известкованию, ни обработкой такими веществами как диатомиты.

Выводы


Библиографическая ссылка

Козлов А.В., Копосова Н.Н. ИЗУЧЕНИЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ДИАТОМИТА И ОБРАБОТАННОЙ ИМ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 5-2. – С. 242-245;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6719 (дата обращения: 25.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252