Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

w Warszawie

Wydział Rolnictwa i Biologii

Mariusz Moczkowski

Sprawozdanie

Oznaczenie zawartości węglanów w glebie metodą Scheiblera

1. Wiadomości ogólne

Metodami najczęściej stosowanymi do oznaczeń węglanów glebach są: orientacyjna metoda Passona oraz stosunkowo dokładana metoda Scheiblera. Obie są metodami objętościowymi, polegającymi na objętościowym pomiarze wywiązującego się w czasie reakcji CO_2.

2.Zasada i metody

Podstawą do oznaczenia zawartości węglanów w glebie jest ich rozkład za pomocą kwasów na H₂O i CO₂

3. Próba wstępna

Wsypujemy około 1g gleby do porcelanowej parowniczki, dodajemy pipetą kilka kropel 10% HCl., na podstawie intensywności burzenia ustalamy potrzebną naważkę gleby do analizy, korzystamy z poniższej tabelki

Tab. 1. Wyliczenie odpowiedniej naważki

Objawy reakcji z 10% HCl	CaCO3 [%]	Naważka gleby do analizy [g]
Brak burzenia	< 1	20
Słabe nietrwałe burzenie	1 - 2	10
Wyraźne nietrwałe burzenie	2 - 4	5
Silne długotrwałe burzenia	> 5	2 - 1

Źródło: Opracowanie własne na podstawie przewodnika do ćwiczeń z gleboznawstwa melioracyjnego - Stefan Borek

4. Metoda Scheiblera

Aparat Scheiblera do oznaczenia węglanów jest zbudowany z dwóch szklanych rurek. Prawa jest połączona wężem gumowym, w którym znajduje zbiorniczek z HCl. Dwutlenek węgla przechodzi przez trójdzielny kran do następnej równoległej rurki, wyskalowanej w cm³. W górnej części wyskalowanej rurki znajduje się punkt zerowy, do którego doprowadzamy płyn - roztwór CuSO₄. Z lewej strony na ruchomej części statywu jest umocowany zbiorniczek, w którym również znajduje się roztwór CuSO₄. Zbiorniczek ten połączony jest od dołu wężem gumowym z wyskalowaną rurką pomiarową. Przed przystąpieniem do oznaczenia manipulujemy zbiorniczkiem na ruchomej dźwigni, tak aby w rurce pomiarowej płyn doprowadzić do zera. Następnie zamykamy za pomocą trójdzielnego kranu wlot do rurki pomiarowej, a otwieramy wylot na zewnątrz, aby powietrze sprężone podczas zamykania korkiem słoika z glebą mogło uchodzić, nie zmieniając punktu zerowego w rurce pomiarowej. Glebę odważamy w ilości 2,53g.

Odważoną próbkę umieszczamy w słoiku. Słoik z glebą zatykamy korkiem, w którym znajduje się zbiorniczek napełniony uprzednio 10% HCl. Przekręcamy znajdujący się u góry trójdzielny kranik, tak aby wydzielający się z gleby CO₂ mógł swobodnie przejść do rurki pomiarowej. Słoiczek z glebą i HCl przechylamy, wylewając zawartość HCl na glebę i wstrząsamy energicznie tak długo, aż ustanie wydzielanie się CO₂. Wówczas wyrównujemy ruchomym zbiorniczkiem poziom płynów w rurce pomiarowej z poziomem w zbiorniczku i odczytujemy objętość CO₂ (w cm³) oraz temperaturę w pokoju i ciśnienie atmosferyczne na barometrze.

Odczytaną objętość CO₂ w cm³ sprowadzamy do warunków normalnych, tj. 0⁰C (lub 273 K) i 760mm (1013 hPa).

Gdzie:

Vo - objętość CO₂ w cm³ sprowadzona do warunków normalnych,

Vt - objętość CO₂ odczytana z aparatu Scheiblera,

Px - ciśnienie odczytane na barometrze w czasie pomiaru,

Po - ciśnienie normalne, tj. 760mm (1013 hPa)

T - (273 + t); t - temperatura panująca w pokoju w czasie oznaczenia węglanów, T - temperatura zera bezwzględnego (273 w stosunku do temp.^oC).

Wiemy, że z jednej cząstki CaCO₃ uwalnia się w wyniku reakcji (CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O) jedna cząsteczka CO₂. W związku z tym możemy przyjąć, że 1 cm³ CO₂ odpowiada 1 cm³ CaCO₃, gdybyśmy węglan przekształcili w stan gazowy. Stąd też można obliczyć, ile waży 1 cm³ CaCO₃, posługując się prawem Avogadro, które mówi, że jedna gramocząsteczka zajmuje objętość 22,41. Gramocząsteczka CaCO₃ 100g.

100g zajmuje 22,4 cm³

X g zajmuje cm³

Stąd 1cm³ CO₃ w warunkach normalnych odpowiada 0,00446g CaCo₃. Znalezioną ilość cm³, sprowadzoną do warunków normalnych, mnożymy przez obliczony współczynnik i otrzymujemy liczbę gramów CaCO₃ w naszej naważce. Ostateczny wzór na obliczenie zawartości węglanu wapniowego w glebie jest następujący:

Gdzie:

100 - przeliczenie na procent,

a - naważka gleby pobranej do oznaczenia w gramach.

Klasyfikacja gleby od względem zawartości CaCO₃; 4,0%-10% CaCO₃ - gleba średnio węglanowa.

Sprzęt i odczynniki;

• Parowniczka

• Aparat Scheiblera

• Waga z dokładnością do 0,1g

• Pipeta

• Termometr

• Barometr10% HCl

5. Wnioski

W przedstawionej przeze mnie glebie zawartość %CaC0₃ wynosi 8,46%, co świadczy o tym że moja gleba jest średnio węglanowa, ponieważ z klasyfikacji gleb pod względem zawartości CaCO₃ znajduje się w przedziale 4%-10%.

W glebach zawartość wapnia najczęściej waha się w granicach od 0,07% do 3,6% (2100 - 108000kg Ca/ha), a w mojej glebie zawartość czystego wapnia wynosi 3,38% wyliczona z prostej proporcji:

M_CaCO3 = 40 + 12 + 48 = 100g/mol

M_Ca = 40g/mol

100g/mol - 8,46%

40g/mol - Ca%

Ca% = 3,38%

Tak duża zawartość węglanów w mojej glebie przeciwdziała zakwaszeniu, ma ona odczyn zbliżony do obojętnego i nie wymaga na dzień dzisiejszy wapnowania.

Taka duża zawartość procentowa wapnia świadczy o tym, że to jest gleba gliniasta lub ilasta o dużej zawartości próchnicy. Dzięki takiej zawartości polepszone są właściwości fizyczne: w badanej przeze mnie próbie zwiększona jest przepuszczalność, możliwe jest tworzenie się struktury gruzełkowatej, ponieważ powoduje koagulacje koloidów glebowych. W wyniku tego oddziaływania w badanej na ćwiczeniach glebie ulegają poprawie stosunki wodno-powietrzne. Zawartość 8,46% CaCO₃ zmniejsza kwasowość gleby, zwiększa przyswajalność molibdenu, a obniża żelaza, glinu, boru i manganu. Tak duża zawartość wapnia w glebie stwarza najlepsze środowisko dla większości bakterii. Wpływa to na zahamowanie wielu korzystnych przemian związków azotowych - nitryfikacji i wiązania wolnego azotu.

Występująca w mojej glebie duża zawartość wapnia ma znaczący wpływ na odczyn gleby, co ma decydujące znaczenie dla wzrostu i plonowania roślin uprawnych. Trzeba uważać żeby tak zasobnej gleby nie przewapnować, ponieważ to nie zwiększa już żyzności gleby ani plonów roślin, może natomiast utrudniać pobieranie składników i zwiększać gazowe straty azotu z gleby w formie amoniaku.

Moja gleba jest glebą ciężką, więc optymalna dawka wapna dla niej jest wysoka, ponieważ im cięższa gleba, tym wyższe są optymalne dawki wapna w tym samym przedziale potrzeb wapnowania ze względu na ich większą buforowość utrzymującą odczyn i konieczność wyższej dawki CaO dla uzyskania określonego wzrostu pH_KCL.

Na takich glebach jak moja można uprawiać rośliny wrażliwe i bardzo wrażliwe na na kwaśny odczyn. Do grupy tej zaliczamy: jęczmień jary, pszenicę, buraki, bobik, groch, kapustę, rzepak i konopie.

Taka wartość wapnia hamuje hydrolizę związków glinu i uwalnianiu tego pierwiastka do roztworu glebowego. Glin aktywny już w niewielkich ilościach staje się toksyczny dla roślin, uszkadza korzenie roślin, powodując zaburzenia w pobieraniu składników pokarmowych przez rośliny.

8,46% CaCO₃ sprzyja rozwojowi wielu grup mikroorganizmów glebowych, takich jak bakterie nitryfikacyjne, symbiotyczne i wolno żyjące bakterie asymilujące azot z powietrza. Ponadto zwiększa się aktywność wielu innych grup mikroorganizmów glebowych, biorących udział w procesach mineralizacji i humifikacji materii organicznej, dzięki takiej sytuacji procesy są znacznie przyspieszone.

Zwiększa się ilość materii organicznej w glebie na skutek zmniejszenia rozpuszczalności i zahamowanie wymywania w głąb profilu glebowego kwasów fulwowych, hamuje powstawaniu soli kwasów próchnicznych., polepsza się struktura agregatowa gleby.

Wapń w takiej ilości jak wyżej przedstawiony odpowiada za poprawne funkcjonowanie błon cytoplazmatycznych oraz stabilność koloidów komórek roślinnych, zwiększa także efektywność wszystkich procesów agrotechnicznych.

---