CONTINUTUL DE HUMUS IN SOL

Se considera drept humus acea fractiune din componenta organica a solului care este caracterizata prin:

- absenta completa a structurii tesuturilor organismelor animale sau vegetale, prin a caror transformare a luat nastere;

- starea coloid - amorfa;

- culoarea variaza de la negru la brun - inchis;

- insusirile de "acidoid" ( complex de substante coloide cu caracter de acizi, capabili de a lega baze prin neutralizare);

- continut apreciabil de azot ( 3 - 5 %).

Substantele humice au o deosebita importanta in procesul de solidificare si in formarea fertilitatii solului.Datorita functiei sale de acidoid, humusul contribuie nemijlocit la sporirea concentratiei de hidrogen in solutie ceea ce duce la intensificarea proceselor de alterare. Substantele humice pot intra in reactii cu partea minerala a solului si duc la formarea unor solutii obisnuite sau coloidale care pot sa fie deplasate pe profilul solului.

Humusul, datorita capacitatii sale de adsorbtie si de retinere a bazelor evita levigarea unor cationi ( calciu, magneziu, sodiu, potasiu) pe care apoi prin reactii de schimb ii poate pune in libertate pentru aputea fi folositi in hrana plantelor si microorganismelor.

Humusul este un factor important de care depinde in mare masura capacitatea de tamponare a solului, relatiile acestuia cu apa si aerul, regimul termic al solului precum si alte proprietati.

In humusul din sol se gaseste concentrata o mare cantitate de energie ce provine din energia solara. Energia impreuna cu substantele nutritive din humus, pun in libertate cantitatile necesare plantelor de azot, fosfor, potasiu si bioxid de carbon.

1. Determinarea cotinutului de humus din sol dupa metoda Tiurin (Lucrarea nr. 8)

1.1.Principiul metodei

Consta in oxidarea carbonului din humus cu o solutie de anhidrida cromica sau bicromat de potasiu in prezenta acidului sulfuric. Oxidarea se desfasoara dupa urmatoarele reactie:

2 K₂Cr₂O₇ + 8 H₂SO₄ = 2 K₂SO₄ + 2 Cr₂(SO₄)₃ + 8 H₂O + 3O₂

3O₂ + 3C = 3 CO₂

Excesul se determina prin titrare cu solutie de sare Mohr rezultand astfel cantitatea de reactiv consumata, precum si cantitatea de humus necesara [17].

1.2 Aparatura si materiale:

- vas conic de 100 ml;

- vas conic de 300 ml;

- biureta de 20 - 25ml; biureta de 50ml;

- para de sticla;

- balanta analitica;

- instalatie de incalzire.

1.3. Reactivi:

- sulfat de argint ( de mercur sau de aluminiu);

- solutie oxidanta;

- acid ortofosforic 85%;

- solutie sare Mohr 0,1n.

1.4. Modul de lucru:

Din proba de sol uscat la aer se iau 5 - 10 g, dupa care cu o penseta se indeparteaza toate resturile organice vizibile cu lupa. Se cerne apoi solul prin sita cu ochiuri de 1 mm in diametru, se elimina resturile organice ramase cu o penseta dupa care proba de sol se intinde pe o coala de hartie lucioasa in strat subtire, se trece pe deasupra la o inaltime de 10 cm cu o bagheta de sticla electrizata prin frecare cu o panza textila pentru indepartarea resturilor organice foarte fine, se repeta operatia de cateva ori, dupa care solul se mojareaza si apoi se cerne prin sita cu ochiuri de 0,25 mm in diametru.

Din proba astfel pregatita se cantaresc 0,1 - 0,5 g sol, la balanta analitica, aceasta se introduce apoi intr-un vas conic termorezistent de 100 ml, dintr-o biureta se trateaza apoi cu 10 ml solutie de acid cromic 0,4 n, se adauga 0,1g sulfat de argint, care are rol de catalizator. Vasul se acopera cu o para de sticla, se agita usor pentru omogenizare, dupa care se pune la fiert la flacara mica exact 5 minute.

Cantitatea de sol care se ia in analiza trebuie sa fie invers proportionala cu continutul de humus din sol, care se apreciaza dupa tipul genetic si culoarea solului.

Se ia vasul de pe instalatia de incalzire, se lasa la racit, dupa care se spala para de sticla cu apa distilata, care se colecteaza in acelasi vas, dupa care intregul continut trece in alt vas conic de 300 ml, prin spalare cu apa distilata, se completeaza apoi volumul solutiei pana la cca. 200 - 250 ml.

Se adauga 2 ml acid ortofosforic 85% si 8 - 10 picaturi solutie de difenilamina sau cateva picaturi solutie de acid feniantranilic.

Se titreaza cu solutie sare Mohr 0,1n care neutralizeaza excesul de acid cromic ramas dupa oxidarea humusului. Culoarea solutiei devine mai intai rosu - violeta, apoi albastra, dupa care trece brusc in verde, ceea ce indica sfarsitul titrarii.

In paralel se titreaza si o proba martor, in trei repetitii, pregatita in acelasi fel dar fara sol si fara a mai fierbe solutia.

1.5.Calculul rezultatelor

Continutul de humus al unei probe se poate calcula astfel:

unde:

V - volumul de solutie sare Mohr 0,1n consumata la titrarea probei martor , ml;

V - volumul de solutie sare Mohr 0,1n consumata la titrarea excesului de acid cromic din proba de sol analizat, ml;

f - factorul sarii Mohr;

0,0005181 - continutul de humus, in g oxidat de 1 ml acid cromic 0,1n;

- factor pentru raportarea procentuala;

m - masa probei de sol analizata , g;

K - coeficient care se calculeaza pentru raportarea rezultatului fata de solul complet uscat.

Coeficientul 0,0005181 rezulta astfel: 1ml solutie sare Mohr 0,1n este echivalent cu 1ml solutie oxidanta 0,1n si corespunde la 0,0003 g carbon organic. Aceasta cantitate de carbon organic este continuta de 1,724 ·0,0003 = 0,0005181 humus.

2 Metoda de determinare indirecta a continutului de humus (Lucrarea nr.9)

2.1.Principiul metodei

Carbonul organic este oxidat de catre anhidrida dicromica in exces, in prezenta acidului sulfuric, la temperatura de 100 sC, timp de 30 minute [15].

Excesul de anhidrida dicromica se titreaza cu o solutie de sare Mohr 0,2 n, in prezenta unui indicator de oxidoreducere.

Continutul de carbon organic este calculat dupa cantitatea de anhidrida dicromica consumata pentru oxidarea lui.

Continutul de humus se apreciaza indirect, in functie de continutul de carbon organic, principalul constituent al humusului, prin multiplicarea lui cu un coeficient care reflecta continutul mediu de carbon din humus (58%).

2.2. Aparatura

balanta analitica cu precizie de 0,0002 g;

microbiurete de 10 - 20 cm³, cu valoarea diviziunii de 0,01cm³;

baie de apa sau etuva termoreglabila la 100 ± 5 sC;

agitator magnetic sau cu fluture (cu magnet imbracat in sticla sau material plastic sau fluture de sticla sau material plastic);

baloane cotate de 100 si 1000cm³;

nacela de cantarire;

mojar de agat;

capsula de portelan, cu diametru de 20 - 30 cm;

vase Erlenmeyer de 200 - 300 cm³;

cilindru gradat de 50 cm³;

sticle de ceas, cu diametru de 4 - 5 cm;

- pipete cu bula, de 10cm³.

2.3. Reactivi

bicromat de potasiu, solutie 1n: 49,032 g bicromat de potasiu (K₂Cr₂O₇), in prealabil uscat la 105 sC, se dizolva in apa intr-un balon cotat de 1000 cm³ si se aduce la semn cu apa;

- acid sulfuric d = 1,84. Daca proba de sol de analizat contine clor, se vor adauga 15 g sulfat de argint la 1000 cm³ acid sulfuric d = 1,84;

- sare Mohr, solutie 0,2 n: se dizolva 80 g sare Mohr [(NH4)₂Fe(SO4)₂·6H2O] in apa, intr-un balon cotat de 1000 cm³. Se adauga 20 cm³ acid sulfuric d = 1,84 si dupa racire se aduce la semn cu apa; factorul solutiei de sare Mohr se determina fata de o solutie 0,1 n de permanganat de potasiu cu factor cunoscut, verificandu-se zilnic;

Indicatori:

- difenilamina: se dizolva 0,5 g de difenilamina [(C₆H₅)₂NH] in 20 cm³ de apa si se adauga apoi 100 cm³ de acid sulfuric d = 1,84;

- ortofenantrolina: se dizolva 1,485 g ortofenantrolina (C₁₂H₈N₂·H₂O) si 0,695 g sulfat de fier II (FeSO₄ ·7H₂O) in apa si se aduce la semn cu apa, intr-un balon cotat de 100 cm³;

acid ortofosforic 85% - se foloseste numai in cazul

cand indicatorul utilizat la titrare este difenilamina.

2.4. Modul de lucru

a. Oxidarea carbonului organic

Se cantaresc intr-o nacela, la balanta analitica 0,1 - 1 g de proba de sol ( care sa contina 15 - 20 mg carbon organic) si care trec cantitativ intr-un vas Erlenmeyer. Se adauga 10 cm³ de solutie de bicromat de potasiu ( picatura cu picatura), masurati cu o pipeta cu bula sau cu o microbiureta.

Se agita usor vasul pentru amestecarea probei de sol cu solutia de bicromat. Se adauga apoi 20 cm³ de acid sulfuric.

Adaugarea celor doi reactivi se face astfel incat eventualele particule de sol, aflate pe peretele vasului sa fie antrenate in solutia de oxidare.

Se agita din nou, usor, pentru a realiza o amestecare intima intre particulele de sol si cei doi reactivi si se acopera vasul cu o sticla de ceas. Se pune vasul pe o baie de apa, adusa in prealabil la fierbere, unde se tine timp de 20 minute. Timpul poate fi scurtat la 15 minute , cand solurile analizate sunt nisipoase si se prelungeste la 30 minute, cand solurile analizate sunt argiloase.

In lipsa baii de apa, incalzirea se poate face prin introducerea vasului intr-o etuva termoreglabila, incalzita in prealabil la 100 sC.

Dupa trecerea perioadei de incalzire, se lasa vasul sa se raceasca la temperatura camerei, apoi se adauga in vas 100 cm³ apa, se acopera din nou cu sticla de ceas si se lasa pana a doua zi, la temperatura camerei.

La fiecare serie de probe analizate se efectueaza in mod identic si o proba martor, care contine 10 cm³ solutie de bicromat de potasiu si 20 cm³ de acid sulfuric.

b. Dozarea carbonului organic

Continutul vasului Erlenmeyer se trece cantitativ intr-o capsula de portelan.Dupa transvazare, vasul si sticla de ceas se spala cu apa de doua sau de trei ori, colectand apa de spalare in aceeasi capsula.

Se adauga cinci sau sase picaturi de solutie de difenilamina sau 1 cm³ solutie de ortofenantrolina ( daca indicatorul folosit este difenilamina atunci se mai adauga 1 cm³ acid ortofosforic). Se agita continutul capsulei cu ajutorul agitatorului. In cazul in care nu exista agitator, agitarea se poate face manual cu ajutorul unei baghete de sticla.

Se titreaza cu solutie de sare Mohr, adaugata picatura cu picatura, dintr-o biureta, pana la realizarea virajului culorii indicatorului. Virajul este de la albastru - violaceu la verde murdar in cazul difenilaminei sau de la albastru verzui la rosu caramiziu cand se foloseste ca indicator ortofenantrolina.

Se considera ca determinarea carbonului organic este corecta, atunci cand excesul de reactiv oxidant titrat este de minim 25 % din cantitatea adaugata. Cand excesul de oxidant titrat este mai mic de 25 % din cantitatea adaugata, procentul de carbon organic recuperat scade si de aceea este necesara repetarea determinarii cu o cantitate mai mica de sol.

2.5. Calculul si exprimarea rezultatelor

Continutul de humus se exprima in % si se determina cu formula:

H = C _organic x 1 [%]

in care:

1,7241 - cantitatea de humus, in g, corespunzatoare la 1 g carbon organic (corespunzator continutului procentual mediu de carbon din humus este de 58 %);

C_organic - continutul de carbon organic, in %, calculat cu formula:

   [ % ]

in care:

V - volumul solutiei 0,2 n de sare Mohr folosit la titrarea probei martor, in cm³;

V₁ - volumul solutiei 0,2 n de sare Mohr folosit la titrarea probei de analizat, in cm³;

f - factorul solutiei 0,2 n de sare Mohr;

0,0006 - cantitatea de carbon organic, in g, corespunzatoare la 1 cm³ solutie 0,2 n de sare Mohr;

1,16 - factor de corectie ( cantitatea de carbon organic, in g, corespunzatoare la 1g carbon organic, tinand seama ca recuperarea carbonului organic astfel determinat este de 86 %);

m - masa probei de sol folosita la analiza.

3. Determinarea oxidimetrica a humusului prin metoda Walkley si Blanck ( modificarea Gogoasa)

Imbunatatirea adusa de acesta metoda consta in faptul ca elimina utilizarea sursei externe de caldura, oxidarea producandu-se la temperatura degajata de reactia exoterma dintre acidul sulfuric concentrat si bicromatul de potasiu, solutie normala [17].

Gogoasa a modificat aceasta metoda recomandand ca pentru realizarea unei oxidari complete sa se foloseasca si surse externe de caldura ( baie de apa sau etuva) si a introdus un factor de corectie raportat la procentul de recuperare al carbonatului.

3.1.Modul de lucru

Se cantaresc 0,2 - 0,6 g sol din proba special pregatita pentru determinarea humusului, care se introduc intr-un vas Erlemeyer de 500 ml, peste care se adauga 10 ml solutie normala de bicromat de potasiu si 20 ml de acid sulfuric concentrat (datorita densitatii foarte mari se pune treptat, picatura cu picatura dintr-o biureta). Se pune balonul pe o baie de apa in fierbere si se incalzeste 15 minute pentru solurile nisipoase, 20 minute pentru solurile lutoase si 30 minute pentru solurile argiloase. Temperatura realizata in balon ajunge la 92 - 97 sC. Baia de apa in fierbere poate fi inlocuita cu o etuva, unde baloanele se tin acelasi timp la 92 - 97 sC.

Se raceste balonul la temperatura camerei, dupa care se adauga in vas aproximativ 20 ml apa distilata si se raceste din nou, deoarece prin dilutie temperatura creste. Se adauga 5 g de fluorura de sodiu, sau 10 ml de acid ortofosforic 85 % si se agita. Se titreaza continutul paharului cu o solutie de sare Mohr 0,2 n la inceput fara indicator, pana ce culoarea devine galben - brun. Apoi se continua in prezenta difenilaminei ca indicator, 5-7 picaturi, pana cand culoarea vireaza la albastru inchis, apoi albastru deschis iar cand apare culoarea verde inchis se opreste titrarea. Se citeste cantitatea de sare Mohr folosita la titrare.

Concomitent cu probele de analizat se executa si doua sau trei probe martor, pregatite in aceleasi conditii, dar fara sol in pahare.

3.2.Continutul de humus

Continutul de humus se calculeaza cu relatia:

in care:

M₁ - cantitatea de sare Mohr 0,2 n folosita la titrarea probei martor, ml;

M₂ - cantitatea de sare Mohr 0,2 n folosita la titrarea probei de analizat, ml;

0,0010362 - continutul de humus care este oxidat de 1 ml solutie K₂Cr₂O₇ 1n, g;

m - cantitatea de sol luata in analiza, g;

- factor de corectie in raport cu procentul de recuperare a carbonatului.

4. Interpretarea rezultatelor

Modul de apreciere a continutului de humus din stratul superior al solurilor se face astfel folosind datele din tabelul urmator:

Continutul de humus la soluri (%) Tabelul 2

Continutul de humus este maxim la suprafata solului si descreste odata cu adancimea.

Rezerva de humus (t/ha) pentru o anumita adancime se poate calcula cu formula:

Humus = H · DA · h · 100

unde :

H - reprezinta continutul de humus in stratul de sol, %;

DA - densitatea aparenta la acelasi strat de sol, t / m³;

h - grosimea stratului de sol ,m.

Aprecierea rezervei de humus pe adancimea de 0 - 50 cm se face folosind tabelul 3.

Rezerva de humus din sol pe adancimea 0 - 50 cm    Tabelul 3