Материалы и оборудование

Газовый хроматограф с пламенно-ионизацинным детектором. Питание к хроматографу: азот сжатый (или аргон, или гелий), водород (в баллонах или генератор водорода типа СТС-2), воздух сжатый (или компрессор). Шприцы медицинские на 1,5, 10 и 15 мл с резиновым уплотнителем, кольцом на поршне (типа «Рекорд»). Флаконы «пенициллиновые» на 25, 50, 100 мл. Этилен в газометре, ацетилен в баллоне или газометре.

РАБОТА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОБИЛИЗУЕМЫХ ЗАПАСОВ ФОСФОРА И КАЛИЯ В ПОЧВЕ ПО МЕТОДУ БУТКЕВИЧА

Цель опыта - определить мобилизуемые запасы фосфора и калия в разных почвах, используя гриб как индикатор фосфора или калия в среде. При отсутствии подвижных фосфора или калия в субстрате гриб развиваться не сможет, однако если вместо недостающих элементов в среду добавить почву, содержащую эти элементы, то гриб будет развиваться и его клеточная масса отразит содержание фосфора или калия. На этом принципе и основан метод Буткевича.

Ход работы

Для определения мобилизуемых запасов фосфора или калия в почве с помощью гриба Aspergillus niger необходимо подготовить основную питательную среду без фосфора и калия следующего состава (в %): сахароза - 10,0; (NH₄)₂SО₄ - 0,6; пептон - 0,1; MgSО₄ - 0,05; FeSО₄ - 0,001; ZnSО₄ - 0,001; CuSО₄ - 0,001; лимонная кислота - 1,0.

Благодаря наличию в среде лимонной кислоты она становится настолько кислой, что развитие в ней микроорганизмов помимо Aspergillus niger становится невозможным. В связи с этим используемая в опыте среда не стерилизуется.

В эрленмейеровские колбы емкостью 70-100 мл наливают по 30 мл питательной среды. Для определения доступных запасов фосфора в почве (в виде Р₂О₅) к среде в колбах добавляют 0,05% -ный K₂SО₄, для определения доступных запасов калия (в виде К₂О) приливают 0,12%-ный NH₄H₂PО₄.

В субстрат без фосфора вносят почву из расчета 1 г на каждые 6 мл, без калия -1 г на каждые 10 мл среды.

Среду в колбах заражают 1-2 каплями суспензии гриба Aspergillus niger или же иглой берут немного спор из культуры этого гриба на агаре и помещают в колбу с питательным субстратом. Для обоих случаев следует поставить контрольные колбы без почвы. Повторность опыта 2-4-кратная. После заражения колбы ставят в термостат с температурой 28-30⁰ на 6-7 сут.

Стеклянным крючком пленку гриба извлекают на часовое стекло и складывают ее вдвое так, чтобы споры оказались внутри складки. С поверхности пленки тщательно отмывают почвенные частицы и удаляют из нее свободную воду (пленку отжимают сначала газетной, а потом фильтровальной бумагой до исчезновения следов воды на бумаге).

Для определения абсолютно сухой массы в отжатой сырой пленке ее помещают в бюкс и сушат сначала при температуре 60⁰, затем при 85⁰ и 105⁰ до постоянного веса. Содержание абсолютно сухой массы можно установить путем вычисления, так как известно, что в сырой пленке гриба находится 80% воды и 20% абсолютно сухого вещества.

В абсолютно сухой пленке рассчитывают содержание фосфора или калия. По данным В. С. Буткевича, в 1 г ее находится 4 мг Р₂О₅ и 2 мг К₂О. Полученное количество фосфора и калия приравнивают ко взятой навеске почвы (к 5 г почвы при определении фосфора и к 3 г - при определении калия) и пересчитывают содержание Р₂О₅ и К₂О на 100 г почвы.

Пример расчета для определения доступных запасов фосфора в почве: допустим, что вес сырой пленки равен 0,4 г, тогда вес абсолютно сухой пленки составит

(0,4 г * 20%)/ 100% = 0,08 г

1 г абсолютно сухой пленки содержит 4 мг Р₂О₅, а 0,08 г абсолютно сухой пленки содержит Х мг Р₂О₅, отсюда

Х= (0,08 г·* 4 мг) / 1 г = 0,32 г Р₂О₅

Так как количество Р₂О₅ было взято грибом из 5 г почвы, то в 100 г будет содержаться

(0,32*100)/5 = 6,4 мг

Так же вычисляют содержание К₂0 на 100 г почвы.

Результаты определения доступных запасов фосфора в почве, как правило, получаются несколько завышенными, потому что гриб Aspergillus niger выделяет лимонную кислоту, высвобождающую фосфорную кислоту из труднорастворимых фосфатов. Однако эти результаты дают возможность агрономам ориентироваться в том, какие почвы больше нуждаются в фосфорных удобрениях и под какими культурами.

Более точные данные можно получить, используя культуру гриба Aspergillus niger при наличии образца «стандартной» почвы с известным содержанием доступных запасов фосфора или калия. Для этого пленку гриба выращивают в стандартной и исследуемой почвах. Затем путем сравнения веса сухих пленок, выросших на почве с известным содержанием фосфора или калия, с пленками (сухими), выросшими на исследуемой почве, рассчитывают количество этих элементов.

Пример. На стандартной почве, содержащей 6 мг Р₂О₅ в 100 г, выросла пленка весом 0,2 г, а на исследуемой - 0,15 г. Для определения количества Р₂О₅ в 100 г данной почвы составляется пропорция:

6 мг Р₂О₅ на 100 г почвы - 0,2 г,

Х мг Р₂О₅ на 100 г почвы - 0,15 г,

отсюда Х= (6*0,15)/ 0,02 =4,5 мг Р₂О₅ на 100 г исследуемой почвы.