CC BY
75МЕТОДЫ АГРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
НОВЫЕ СПОСОБ И МЕТОДИКА ПРЯМОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ФОСФОРА И КАЛИЯ В УГЛЕАММОНИЙНОЙ ВЫТЯЖКЕ ИЗ КАРБОНАТНЫХ ПОЧВ
Ю.М. Логинов, к.б.н., ВНИИА
Предложены новые способ и методика прямого определения подвижных форм фосфора и калия в углеаммонийной вытяжке из карбонатных почв. Способ не требует осветления окрашенной органическими соединениями почвенной вытяжки при определении фосфора. Диоксид углерода, выделяющийся при взаимодействии окрашивающего реактива (молибдат аммония) с почвенной вытяжкой, и, мешающий спектрофотометрированию при определении фосфора, удаляют вакуумированием. После вакуумирования спектрофо-тометрирование окрашенных в синий цвет растворов при определении фосфора проводят в спектральном диапазоне 898-900 нм. Почвенную вытяжку, оставшуюся после отбора аликвоты для определения фосфора, анализируют на содержание калия пламенно-фотометрическим методом в спектральном диапазоне 768 нм. Предложенный способ может с успехом применяться при проведении массовых анализов почв на указанные показатели.
Ключевые слова: почва, химический анализ, фосфор, калий, спектрофотометрия, пламенная фотометрия, вакуумирова-ние, углеаммонийная вытяжка из почв.
Извлечение подвижных форм фосфора и калия 1%-ной углеаммонийной вытяжкой из карбонатных почв [1] сопровождается извлечением гуминовых соединений, окрашивающих почвенную вытяжку в коричневые цвета. Это мешает спекто-фотометрированию при определении фосфора в спектральном диапазоне 710 нм, предписываемом при анализе указанного элемента по ГОСТ 26205-91 [1]. Поэтому предварительно вытяжку обесцвечивают перманганатом калия с серной кислотой при нагревании [2]. Однако в органической компоненте вытяжки содержится органически связанный фосфор, который при обесцвечивании вытяжки переходит в минеральную форму, завышая тем самым показатель обеспеченности растений этим элементом [3, 4]. Правильнее обесцвечивание указанной почвенной вытяжки проводить активированным углём, специально очищенным от примесей [5]. Однако процедура очистки длительна и кропотлива.
В середине 90-х годов прошлого века в ЦИНАО исследовали и установили [3], что окраска гуминовых соединений практически не мешает определению фосфора при спектофотомет-рировании фосфорно-молибденовой сини в спектральном диапазоне 898-900 нм. На основании этих работ был разработан и утверждён ОСТ 10 256-2000 [7], в котором описано измерение концентраций подвижных минеральных форм фосфора прямым способом без окисления органической компоненты углеаммо-нийной вытяжки из почв с использованием автоанализаторов проточного типа. Однако, применение предложенного способа при ручном или механизированном варианте определения фосфора не совсем удобно, так как при смешивании окрашивающего реактива, содержащего кислоту, с карбонатом аммония почвенной вытяжки выделяются пузырьки диоксида углерода, которые осаждаются на стенках оптической кюветы, искажая измерение оптической плотности раствора. В автомати-
зированном варианте определения фосфора эти пузырьки воздуха автоматически удаляются перед поступлением в проточную кювету спектрофотометра [4].
Цель исследования - разработать новый метод прямого определения подвижных форм фосфора и калия в карбонатных почвах.
Предложенные ниже способ и методика прямого определения подвижных форм фосфора и калия в углеаммонийной вытяжке из карбонатных почв в ручном варианте устраняют указанный недостаток.
Методика. Для устранения эффекта осаждения пузырьков диоксида углерода на стенках оптической кюветы при неавтоматизированном варианте анализа фосфора был предложен способ предварительного вакуумирования окрашенных фос-форно-молибденовой синью растворов и измерению их оптической плотности в спектральном диапазоне 898-900 нм.
Для этого была сконструирована новая технологическая кассета КТМ, совместимая с комплектом оборудования для поточных линий агрохиманализов (КОПЛА). Кассета (рис. 1) содержит 10 термостойких стаканов объёмом 100 см3 с шагом 45 мм.
подъёма стаканов; 3 - ручка гребёнки для фиксации стаканов;
4 - каркас кассеты
Она приспособлена для работы с десятипозиционным дозатором ДЖ-10 и десятипозиционным дозатором-отборником ДОАЖ-10. Ёмкости кассеты закрывают общей вакуумной крышкой ККВ (рис. 2), герметично уплотняющей каждую отдельную ёмкость. У крышки есть общий коллектор, имеющий вакуумное соединение с каждой отдельной ёмкостью, а также соединение с вакуумным насосом. Ёмкости кассеты легко вынимаются из гнёзд общей планкой, а при выливании жидкости жёстко фиксируются общей гребёнкой.
Рис. 2. Кассета КТМ и крышка ККВ в сборе: 1 - крышка; 2 - термостойкий стакан; 3 - кассета
Технология и методика прямого измерения концентраций подвижных минеральных форм фосфора и калия в углеаммо-нийной вытяжке из почв (не автоматизированный вариант). Получение вытяжки из почвы. На весах ВН-512 или аналогичных отвешивают пробы почвы массой 5 г с погрешностью взвешивания 0,1 г, пересыпают в емкости кассет КММ или КБМ и дозатором ДЖ-10 или аналогичным приливают 100 см3 экстрагирующего раствора (1 %-ный карбонат аммония с рН 9,0) , приготовленного по ОСТ 10 256-2000, п. 9.2.1. [6].
Для экономии реактивов массу навесок пробы почвы и объём экстрагирующего раствора можно пропорционально уменьшить.
Содержимое кассет закрывают крышками ККМ (при этом на резиновую ленту предварительно накладывают полиэтиленовую пленку) и взбалтывают в течение 5 мин. на взбалтыва-теле БЭ-1 или ВВ-1. Затем кассеты с содержимым оставляют в вертикальном положении на 18-20 ч. При невозможности обеспечения в лабораторном помещении температуры, указанной в ОСТ 10 256-2000, технологические кассеты с содержимым помещают на указанное время в термостат с автоматическим поддержанием температуры 24°С ± 0,12°С.
После этого их встряхивают вручную, и содержимое ёмкостей кассеты КММ или КБМ фильтруют через бумажные фильтры в технологические кассеты КСМ с использованием блока фильтрования БФМ-2.
Измерение концентраций фосфора. Для определения фосфора в ёмкости технологической кассеты КТМ дозатором Клычникова заливают 35 см3 реактива Б, приготовленного по ОСТ 10 256-2000, п. 9.2.2.2.
Десятипозиционным дозатором-отборником Д0АЖ-10 отбирают из ёмкостей технологической кассеты КСМ по 15 см3 почвенных фильтратов и заранее залитых в такие же кассеты КСМ градуировочных растворов, приготовленных по ОСТ 10 256-2000, п. 9.2.6. Отобранные дозы переносят в ёмкости технологической кассеты КТМ, содержащие реактив Б.
Далее кассету КТМ закрывают вакуумной крышкой ККВ и откачивают выделяющий диоксид углерода мембранным вакуумным насосом МВНК 2x2 в течение 5 мин.
Окрашенные растворы фотометрируют в спектральном диапазоне 900 нм не раньше чем через 15 мин и не позднее чем через 60 мин после добавления реактива Б, используя кювету с базой не менее 20 мм.
Если необходимо измерять концентрацию фосфора в почвенных вытяжках, сильно окрашенных гуминовыми соединениями, оптическая плотность которых превышает 0,200 Е (база кюветы 10 мм, X = 710 нм), вначале проводят фотомет-рирование раствора как указано выше, затем отбирают 15 см3 той же вытяжки и к отобранной пробе добавляют 35 см3 реактива, приготовленного по ОСТ 10 256-2000, п. 9.2.3.2. Этот реактив не содержит молибдат аммония и сурьмяно-виннокислый калий.
Фотометрирование второго раствора проводят так же, как и первого.
Разность между измерениями, полученными в первом и втором случаях, определит содержание подвижного минерального фосфора в исходной почвенной вытяжке.
Для экономии реактивов объёмы отбираемого на анализ фильтрата почвенной вытяжки и реактива Б можно пропорционально уменьшить.
Определение фосфора удобно проводить на фотоэлектрическом фотометре КФК-3-01-"З0МЗ" с проточной гидравлической системой и перистальтическим насосом НПМ-4, разработанными во ВНИИА (рис. 3). Градуировку прибора осуществляют по градуировочным растворам, приготовленным по ОСТ 10 256-2000, п. 9.2.6
Рис. 3. Фотоэлектрический фотометр КФК-3-01-"ЗОМЗ" (слева) с проточной гидравлической системой и перистальтическим насосом НПМ-4 (справа)
Измерение концентраций калия. Остаток фильтрата в технологических кассетах КСМ после отбора аликвоты для определения фосфора используют для определения калия пламенно-фотометрическим методом.
Для определения калия градуируют прибор с помощью градуировочных растворов, приготовленных по ОСТ 10 2562000, п. 9.2.6, которые предварительно залиты в ёмкости кассет КСМ.
В исходных почвенных вытяжках измеряют концентрацию калия согласно инструкции по работе прибора на спектральной длине X = 768 нм. Измерение калия удобно проводить на эмиссионном анализаторе "Плазмотрон".
Результаты и их обсуждение. Производственные испытания предлагаемого способа и методики прямого определения подвижных форм фосфора и калия в углеаммонийной вытяжке из карбонатных почв были проведены в агрохимической лаборатории ТОО "AgroComplexExpert" в Республике Казахстан (Акмолинская область, Жаксынский район, с. Жаксы) с 27 апреля по 11 мая 2010 г.
Результаты этих испытаний приведены в таблице.
Определения ]
Аттестованные значения по фосфору Оптическая плотность Концентрации по фосфору Среднее значение Аттестованные значения по калию Полученные данные по калию
14,8 11,1-18,5 0,078 12,10 12,35 450 377-511 433
0,082 12,20 444
0,084 13,00 447
0,078 12,10 441
16 12,0-20,0 0,088 13,50 12,55 334 284-384 347
0,081 12,60 340
0,078 12,00 338
0,079 12,10 341
12,6 9,45-15,75 0,079 12,10 12,55 398 338-457 407
0,081 12,60 407
0,086 13,00 396
0,080 12,50 403
90 76,5-125 0,805 122,5 83,6 156 125-187 151
0,748 111,0 142
0,719 106,0 143
0,672 95,0 145
21 15,75-26,25 0,142 20,05 19,7 468 368-538 452
0,140 20,00 456
0,143 20,08 477
0,130 18,50 462
Наименование стандартных образцов
Среднее значение
САЧюжП-01/1
ГСО 91192008
441,3
САЧкП - 06/4 ОСО № 39002
341,5
САЧкП - 05/3 ОСО № 39102
403,3
САСлП - 05/1 ОСО № 39103
145,3
САЧкП - 06/2 ОСО 38602
461,8
Результаты градуировки спектрофотометра для определения фосфора приведены ниже.
Концентрация Р2О5, мг/кг Оптическая плотность, Е
8,0 0,054
16 0,116
24 0,181
40 0,271
80 0,597
160 0,946
Приведённые результаты показывают хорошую сходимость с данными ГСО по фосфору и калию.
Предложенные способ и методика прямого определения подвижных форм фосфора и калия в карбонатных почвах значительно упрощают проведение химического анализа на указанные показатели. Организация поточной технологии для массового определения фосфора и калия предложенным способом позволяет выполнять анализ 200 проб почвы за рабочую смену.
Выводы. Предложены новый способ и методика прямого определения подвижных форм фосфора и калия в углеаммо-нийной вытяжке из карбонатных почв. Производственные
испытания показали хорошие метрологические показатели и производительность предложенного способа.
Представленная работа была выполнена коллективами специалистов ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова (г. Москва), ИБП РАН (г. Пущино), ТОО '^гоСотр1ехЕхрег1" (Республика Казахстан).
Литература
1.Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО. Почвы, ГОСТ 26205-91. 2. Пособие по проведению анализов почв и составлению агрохимических картограмм. -.: М.: Россельхозиздат, - 1965.-С. 92. 3. Ю.М. Логинов, Л.П. Похлёбкина, А.Н. Стрельцов, Ю.В. Фролов. Новая технология определения фосфора и калия// Агрохимический вестник.- 2001.-№ 3. 4. Ю.М. Логинов, А.Н. Стрельцов. Автоматизация аналитических работ и приборное обеспечение мониторинга плодородия почв и качества продукции растениеводства.- М.: Агробизнесцентр, 2010.- С. 102 - 108. 5. Н.М. Глазунова, Л.П. Похлёбкина, Е.Ф. Кривицкая. Сравнение методов определения подвижных фосфатов в почвах. Химия в сельском хозяйстве.- 1968.-№ 12. 6. Методика выполнения измерений концентраций подвижных минеральных форм фосфора и калия по технологии ЦИНАО в углеаммонийной вытяжке из почв по Мачи-гину. ОСТ 10 256-2000// Сборник отраслевых стандартов. "Почвы. Методы анализа. Методики выполнения измерений концентраций фосфора и калия".
NEW METHOD AND TECHNIQUE FOR THE DIRECT DETERMINATION OF MOBILE PHOSPHORUS AND POTASSIUM FORMS IN AN AMMONIUM CARBONATE EXTRACT FROM CALCAREOUS SOILS
Yu.M. Loginov
Pryanishnikov Ail-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences, ul Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia E-mail: loginov.vniia@mail. ru.
A new method and technique were proposed for the direct determination of mobile phosphorus and potassium forms in an ammonium carbonate extract from calcareous soils. The method does not require the clarification of soil extract colored with organic compounds in the test for phosphorus. Carbon dioxide, which is released during the interaction of the coloring agent (ammonium molybdate) with the soil extract and interferes with the determination of phosphorus at the spectrophotometric stage, is evacuated under vacuum. After vac-cumization, the blue solutions are analyzed photometrically in the spectral range 898-900 nm. The soil extract remaining after removing the aliquot for phosphorus determination is tested for potassium by flame photometry at 768 nm. The proposed method can be successively used in routine soil analyses for these parameters.
Keywords: soil, chemical analysis, phosphorus, potassium, spectrometry, flame photometry, vacuumization, ammonium carbonate extract from soil.
