Способ определения естественного потока со, выделяющегося из почвы

(5) 5 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕН ЫПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ ения и фотосинтеза Оь м бд 4 комухозяйдля количестктивности, органичеота углероповыше- циональк зависищади по(21) 4649049/15(71) Институт почвоведАН СССР(56) Шарков И. Н. Совершенствование абсорбционного метода определения выделенияС 02 из почвы в полевых условиях. Почвоведение", 1987, В 1, с. 127-133.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ПОТОКА С 02, ВЫДЕЛЯЮЩЕГОСЯ ИЗ ПОЧВЫ(57) Изобретение относится ксельскомухоэяйству и может быть использовано для количественной оценки биологической активности,интенсивности минерализации органического вещества почвы и круговорота углерода вэкосистемах. С целью повышения точности ирасширения функциональных возможностейв способе, включающем изолирование поверхности почвы сосудом-изолятором с помещенной под ним чашкой, наполненнойраствором щелочи, выдерживание почвы подсосудом-изолятором для поглощения раствором щелочи выделяющегося из почвы С 02,титрование остатка щелочи в растворе кисИзобретение относится к сельсству и может быть использовановенной оценки биологической аинтенсивности минерализацииского вещества почвы и круговорда в экосистемах.Цель изобретения - являетсние точности и расширение фунных возможностей способа.На чертеже изображен графмости величины потока С 02 от пл пв.Ы 2 по 1679372 А 1 лотой и опрЕделение количества поглощенного С 02, поглощение раствором щелочи С 02 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 СО 2, соответствующего величине диффузионного потока С 02, по, формуле: 0=(а-(а/(е (1 па - 1 пЬ)Т) н 44 Т, где 0 -диффузионный поток С 02 с изолированной поверхности почвы, мг; а - коЛичество кислоты, израсходованной на холостое титрование, мл; Ь - количество кислоты, израсходованной на бпытное титрование, мл; н= нормальность кислоты; 44 - количество С 02, соответствующуее 1 мл 1 З н кислоты; Т - время выдерживания, Затем находят зависимости величины диффузионного потока С 02 от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока С 02 опре- Я деляют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока С 02 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 йаОИ определенной концентрации, Обьем и концентрацию щелочи выбирают в зависимости от предполагаемойэкспозиции, принимая во внимание, что на связы вание С 02 должнорасходоваться не более 40 ее количества. Затем чашки 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 С 02 на открытом воздухе имеет прямо пропорциональную зависимость от площади поглотителя,После заданной экспозиции сосуды-изоляторы снимают, Избыток щелочи оттитровываюткислотойпофенолфталеину, Определение величины диффузионных потоков к поверхностй производят по уравнению:Од= а 44 Т, (1) где Од - диффузионныи поток С 02 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 С 02, соответствующее 1 мл 1 н кислоты; Т - время экспозиции, ч. Затем строят график зависимости диффундирующего С 02(мг) от площади поглотителя (см ) (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 С 02, выделяющегося из почвы.Конкретно были использованы следующие параметры измерительных средств. Площадь (см ) сосудов-изоляторов, - 225 ча 2 шек Петри - 15,0; 27,5 и 43,7. Поглотитель - 20 мл 1 н. КОН. Время экспозиции - 1, 3, б сут. С увеличением экспозиции от 1 до б суток среднесуточное количество фиксированного С 02 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 О/о.Приведение скорости абсорбции и скорости диффузионного потока С 02 по предлагаемому способу исключает зависимость результатов от времени экспозиции (наблюдаемая разница в 10-15% связана с колеба 5 10 15 20 ниями биологической активности почвы под влиянием температуры), Однако, при этом сохраняется связь с площадью поглотителя, С ее увеличением от 15 до 44 см 2. скорость диффузионного потока СОс изолированной поверхности почвы (225 см ) увеличивается в 1,5-1,6 раза. Поэтому для определения скорости потока С 02 в естественных условиях (в мг С 02/сут) используется график, где прямые 1, 2 и 3 характеризуют зависимость потока СОг 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 экспозицией. Результаты контрольных определений представлены на графике прямыми К 1 (опыт 1) и К 2 (опыт 2), которые проходят через начало координат. Найденные величины естественного потока СОг на пересечении прямых контрольного и опытных определений составляют 48,5; 43,0 и 42,0 мг СОг/сут (опыт 1) и 296 мгС 02/сут (опыт 2),Экспериментально установлено, что необходимость учета степени насыщения поглотителя и приведения скорости абсорбции С 02 щелочью к скорости его диффузионного потока связаны с тем, что по мере насыщения поглотителя при постоянном диффузионном потоке С 02 скорость егоабсорбции убывает, в результате чего измеряется не величина диффузионного потока, а величина абсорбции С 02; скорость абсорбции С 02 щелочью соответствует скорости его диффузионного потока к поверхности поглотителя, когда степень насыщения поглотителя составляет не более 10% от его исходного количества; при расходе 50 ощелочи на связывание С 02 реакция прекраща ется, а в диапазоне от 0 до 40 насыщенияпоглотителя абсорбция протекает по типу реакции первого порядка, что позволяет по результатам холостого (а) и опытного (в) титрования определить константу скорости аб сорбции в конкретных условиях измеренияи найти скорость поглощения в начале реакции (в момент времени Т=1), когда поглотитель не лимитирует диффузионный поток С 02. Эта величина соответствует 50 средней скорости диффузии С 02 к по.верхности поглотителя. Умножая ее на время экспозиции Т, находят величину диффузионного потока к поверхности поглотителя,55 Необходимость проведения измеренийс разной площадью поглотителей под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе связана с тем, что по мере увеличения площади поглотителя относительно иэолируемой.поверхности почвы, концентрация С 02в воздухе под сосудом-иэолятором снижается, градиент концентрации С 02.между почвой и сосудом-изолятором увеличиваетсяи, соответственно, растет величина диффузионного потока С 02 в данной системе. 8 еличина потока СОг с изолированной поверхностипочвы равна таковому в природных условиях, когда к равной поглотительной поверхности как под сосудом-изолятором, так и наоткрытом воздухе диффунд.рует одинаковое 1 Околичество СОг. Это условие определяетсяпутем построения на основе результатов измерения графика зависимости величины потока С 02 от площади сосуда с поглотителемпод сосудом-изолятором и на открытом 15воздухе. На пересечении прямых контрольного(на открытом воздухе) и опытных(под сосудами) определений находитсяточка, в которой поток СОг с изолированной поверхности почвы равен естественному,фИспользование предлагаемого способаопределения естественного потока С 02, выделяющегося из почвы, обеспечивает получение качественно новой информации, .25определяющей важнейшие характеристикифункционирования почвы в природных условиях (биологическая активность, интенсивность минерализации органическихвеществ, степень аэрации почвы, вклад почвы в процессы окисления (дыхания) в различных экосистемах при изучении круговоротавеществ), повышение точности воспроизведения получаемых результатов, возможность получения обьективной информации 35йезависимо от места и времени проведенияисследований,Статическая обработка полученныхэкспериментальных данных показывает,что в предлагаемом способе, по сравнению с известным, повышается точностьвоспроизведения результатов.Фо рмул а и зоб ре те н и яСпособ определения естественного потока С 02, 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 иэ почвы С 02, титрование остатка щелочи в растворе кислотой и определение количества поглощенного СОг. о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей способа, поглощение раствором щелочи С 02 проводят до насыщения раствора не более 407 ь одновременно под сосудами-изоляторами с чашками разной площади и на открытом воздухе, после титрования полученных растворов кислотой в них определяют количество С 02, соответствующее величине диффузионного потока С 02, по формуле О. = ь -Г- Г Н и т,Т где Од - диффузионный поток С 02 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 С 02, соответствующее 1 мл 1 н кислоты;Т - время выдерживания, ч, затем находят зависимости величины диффузионного потока С 02 от площади чашки под сосудами-изоляторами и на открытом воздухе, а величину естественного потока СОг определяют по величине диффузионного потока под сосудом-изолятором, равной величине диффузионного потока С 02 на открытом воздухе при одинаковой площади чашек.1679372 5 404 25 5 10 1 ОГлоти КЕ и К 2 - контроль (опыт 1Е, 2, Э - опыт 1 (экспозици4 - опыт 2 (экспозици 2 оставитель С. Коноваловехред М.Моргентэл орректор М Кучерявая едактор О, Хриптэ Тираж 385 Подписное осудэрственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5НТ ССС этельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 роизводствен Заказ 3209 ВНИИП