Метод проростков Нейбауэра - Шнейдера
Метод состоит в извлечении из почв питательных веществ корнями молодых растений. Чтобы добиться быстрого извлечения из почвы корнерастворимых питательных веществ, в опытах по Нейбауэру на малое количество почвы (100 г) берется большое число растений (100 экземпляров).
Опытным растением в методе Нейбауэра — Шнейдера служит озимая рожь из семян урожая последнего года. Семена должны быть хорошо высушены, обладать высокой всхожестью (не менее 95%) и большой энергией прорастания. Вес 1000 зерен должен быть около 40 г и не менее 37 г. Сорт ржи не имеет большого значения для результатов опыта, но все сравниваемые опыты должны иметь посевной материал из зерен одного сорта. Весьма важно следить за однородностью посевного материала. Отсутствие выровненно-сти посевного материала может привести к большому расхождению между параллельными определениями и сделать результаты опыта недостоверными.
Перед протравливанием семена должны быть тщательно отобраны. Все легкие, мелкие и поврежденные семена отбрасываются. Протравливание семян производят раствором хлорфеноловой ртути или протравителем, успулуном, в котором действующим началом является тоже хлорфеноловая ртуть. Раствор протравителя приготовляют следующим образом: 0,5 г протравителя растирают с раствором 0,15 г NaOH (или с 37 мл 0,1 н. NaOH), после чего раствор переносят в мерную колбу на 500 мл и доводят водой до метки. При протравливании необходимое для постановки опытов количество семян всыпают в стакан и заливают раствором протравителя, слегка взбалтывают и оставляют на 1,5 часа. По окончании указанного срока жидкость сливают, а семена раскладывают на фильтровальной бумаге для просушивания. Сушка семян продолжается от 2 до 7 дней.
Для опытов берут партии семян по 100 зерен, которые могут быть легко отсчитаны при помощи счетной доски Мюллера. Каждую сотню взвешивают и вес записывают на пакете, в который ее всыпают. Расхождение в весе для навесок зерна желательно иметь небольшое — не более 0,1 г; хотя в методе Нейбауэра — Шнейдера при вычислениях и вносится поправка на вес семян, все же желательно иметь навески семян, близкие по весу, так как семена различной крупности могут быть в различной мере обеспечены P2O5 и K2O.
Сосудами для опытов служат стеклянные кристаллизаторы диаметром 11—11,5 см и высотой 7 см; кристаллизаторы должны быть хорошо промыты перед посевом 5 %-ным раствором соды, а затем горячей дистиллированной водой. При заполнении сосуда в середину его вставляют короткую стеклянную трубку, оплавленную с двух концов, длиной немного меньше 7 см. Через эту трубку происходит поливка сосудов. Сосуды с трубками взвешивают и при массовой работе тарируют до одинакового веса битым стеклом, промытым 5%-ным раствором соды.
Для опытов берут кварцевый песок, который используется при постановке вегетационных опытов с песчаными культурами. Песок должен быть промыт соляной кислотой и отмыт сначала водопроводной, а затем дистиллированной водой до конца реакции на Cl (проба с AgNO3).
Почва должна быть пропущена через сито с диаметром отверстий в 1 мм. Влажность почвы должна быть определена до постановки опыта, так как в сосуд вносится навеска почвы, соответствующая 100 г абсолютно сухой почвы. Набивку сосудов производят следующим образом: навеску почвы смешивают с 50 г песка, полученную смесь высыпают в кристаллизатор, в середине которого устанавливают трубочку для поливки сосудов. Поверхность смеси выравнивают и сверху насыпают 250 г песка, смоченного водой с таким расчетом, чтобы общее количество воды было равно 80 г на сосуд (вода почвы + вода, добавленная к песку, всего 80 г). Вес, до которого производится поливка сосудов, должен быть равен сумме: общий вес сосуда + вес трубки + вес почвы (100 г) + вес песка (300 г) + вес воды (80 г) + вес 100 зерен.
Для гумусных почв рекомендуется давать воды не 80 мл, а несколько-больше; для песка можно установить и более низкую норму, в 60 мл. Контрольные сосуды без почвы набивают так же, как опытные, только сначала насыпают на дно сосуда 150 г сухого песка, а затем 250 г песка, смоченного-80 мл воды.
При посеве семян сажальной доской делают 100 ямочек глубиной около 1,5 см. После этого пинцетом укладывают в ямки ростком вниз 100 зерен, которые заделывают стеклянной палочкой. В дневник опыта записывают номера сосудов и точный, до 1,0 мг, вес 100 посаженных в них зерен. По окончании посадки сосуды закрывают стеклом; между стеклом и краем сосуда, вставляют кусок спички или бумаги для усиления вентиляции. Сосуды остаются закрытыми стеклом до тех пор, пока проростки растений не достигнут его и не начнут изгибаться.
Поливку производят ежедневно, в начале опыта один раз в день через трубку, а в конце опыта два раза в день опрыскиванием сверху через маленько» сито и через трубку. Во время роста растений сосуды должны находиться на рассеянном свету; прямого солнечного света следует избегать. Температура помещения должна быть около 20°. Максимальные колебания температуры допускаются в пределах ± 2°. Колебания температуры от 13 до 23° приводят к изменению выноса более чем на 50%. Наиболее правильным будет помещение сосудов в специальную комнату или в специальный термостат со стеклянной стенкой.
Уборку урожая производят на 14-й день после посева растений. Содержимое сосуда переносят на сито диаметром 26 см и высотой 7,5 см, с размером отверстий в 1 мм. При легком постукивании по стенкам сосуда удается всю массу целиком сразу перенестина сито. После этого, придерживая рукой ростки, начинают отмывать песок струей водопроводной воды. Когда песок и часть почвы будут смыты, переносят растения на тарелку и обрезают побеги ножницами непосредственно под зернами. Количество проростков должно быть не менее 94; если проростков меньше, сосуд выбраковывают. Ростки обмывают дистиллированной водой, а корни растений отмывают далее на сите сначала водопроводной, а затем два раза дистиллированной водой.
Если к анализу приступают непосредственно после уборки, то весь растительный материал разрезают ножницами, помещают в платиновую чашку, добавляют 15 мл известковой воды или раствора Ca(CH3COO)2 и выпаривают на водяной бане. Раствор Ca(CH3COO)2 готовится следующим образом: 2 г CaCO3 растворяют в небольшом количестве уксусной кислоты и доводят до 1 л. Сожжение производят осторожно, нагревая чашку на горелке с грибком и доводя дно чашки только до слабого покраснения. После сожжения добавляют в чашку 10 мл 10 %-ного раствора HCl и немного горячей воды, растворяют золу и выпаривают раствор на водяной бане. По окончании выпаривания оставляют чашку еще на некоторое время на водяной бане для полноты отделения кремнекислоты. Золу, растворенную в горячей воде, подкисленной 4 каплями 10%-ного раствора HCl, переносят в мерную колбу на 100 мл. Последнюю наполняют примерно на три четверти. После этого в колбу добавляют одну каплю фенолфталеина и приливают известковое молоко (приготовленное из чистой окиси кальция, полученной из мрамора) до появления устойчивой красной окраски. Доводят водой раствор в колбе до метки, встряхивают и фильтруют через 9-сантиметровый сухой фильтр (белая обмотка) в сухой стакан. В фильтрате определяют калий, в осадке — P2O5.
Ход вычисления результатов опыта можно видеть из следующего примера, приводимого Нейбауэром. Повторность в опыте была двухкратная.
Контрольные сосуды:
а) 4,109 г семян, 21,58 мг K2O и 24,05 мг P2O5;
б) 4,327 г семян, 23,41 мг K2O и 25,91 мг P2O5.
Следовательно, на 1 г семян урожаи ростков содержали:
а) 5,253 мг K2O и 5,853 мг P2O5;
б) 5,411 мг K2O и 5,989 мг P2O5; в среднем 5,33 мг K2O и 5,92 мг P2O5.
Опытные сосуды со 100 г почвы:
а) 4,240 г семян, 49,32 мг K2O и 31,24 мг P2O5;
б) 4,415 г семян, 49,56 мг K2O и 32,79 мг P2O5.
В урожае контрольных сосудов при соответственном весе семян было бы:
а) 22,60 мг K2O и 25,11 мг P2O5;
б) 23,50 мг K2O и 26,15 мг P2O5.
Следовательно, за счет внесения 100 г почвы может быть отнесено:
а) 26,72 мг K2O и 6,13 мг P2O5;
б) 26,03 мг K2O и 6,64 мг P2O5; в среднем 26,4 мг K2O и 6,4 мг P2O5.
При четырехкратной повторности, которую следует применять, и подборе навесок семян с расхождением их по весу не более чем на 0,1 г вычисление может быть упрощено. Берут среднее содержание K2O и P2O4 в контрольных сосудах и вычитают его соответственно из количества K2O и P2O5 в урожаях опытных сосудов. Ошибку опыта вычисляют по общим правилам, принятым при обработке результатов вегетационных опытов.
В основе вычисления предельных чисел (лимитов) по методу Нейбауэра лежит ряд условных допущений. В вегетационном опыте по методу Нейбауэра корни растений извлекают из почвы питательные вещества при наличии хорошего снабжения их водой и воздухом и легкой проницаемости почвы. В поле растения находятся в худших условиях; они менее густо пронизывают почву своими корнями и берут поэтому из почвы меньшее количество питательных веществ. Нейбауэр считает, что растения в течение вегетационного периода могут взять только некоторую часть находящихся в почве корнерастворимых веществ, которая различна для разных видов растений.
Размер усвоения калия растениями в течение вегетационного периода определяется следующими величинами (в процентах от общего количества корнерастворимых веществ почвы):
Степень усвоения P2O5 составляет для всех растений, кроме ячменя, 33%, для ячменя — 20%.
Усвоение питательных веществ из минеральных удобрений принимается: для калийных солей — 60%, для усвояемых фосфатов — 33%, кроме ячменя, для которого величина усвоения принимается в 20%.
При пересчетах Нейбауэр принимает, что 1 мг вещества на 100 г почвы соответствует 30 кг на 1 га (принимая вес пахотного слоя в 3 млн. кг). Ho этот пересчет тоже весьма условен: объемный вес почвы в нем принят равным 1,5, тогда как обычно для пахотного слоя он ближе к 1,2.
Вычисление необходимой дозы удобрения на основе определения количества корнерастворимых P2O5 и K2O весьма несложно. Приведем два примера. Растение — кормовая свекла, предполагаемый урожай 600 ц/га. Кроме минеральных удобрений, под свеклу вносится навоз в количестве 300 ц/га. Нейбауэр считает, что 100 ц навоза содержат в пересчете на минеральные удобрения 30 кг P2O5 и 50 кг К2О. Требуется рассчитать необходимые количества калийных удобрений. Определение корнерастворимого K2O дало соответственно 20 мг K2O на 100 г почвы.
Вычисление предельных чисел (лимитов), т. е. того минимального содержания в почве усвояемых веществ, при котором еще возможно получение определенной величины урожая, производится на основании тех же коэффициентов. Например, при урожае ячменя в 35 ц зерна с урожаем выносится 85 кг K2O и 35 кг P2O5. Использование корнерастворимого K2O для ячменя — 12%, для P2O5 — 20%; 30 кг на 1 га соответствуют 1 мг на 100 г почвы. Отсюда получаем лимиты: для K2O
В таблице приведены лимиты для различных урожаев.
Во многих случаях пользуются только таблицей лимитов, не производя детального вычисления доз удобрений. Для разных почв и районов лимиты оказываются различными, поэтому необходимо районирование лимитов. Вначале (1923 г.) Нейбауэр установил только два предельных числа: для K2O — 24 мг и для P2O5 — 8 мг.
Недостатком метода Нейбауэра, как и всякого физиологического опыта, является его меньшая воспроизводимость, чем химического анализа почвы. Для повышения точности опыта необходимо строгое соблюдение деталей методики и увеличение повторностей. Двукратная повторность недостаточна и поэтому заменена четырехкратной; 18-дневный срок, который был установлен ранее, был затем заменен более коротким — 14-дневным. Химические методы анализа золы (Лоренца для фосфора и хлорплатинатный и перхлоратный для калия) заменяют теперь физико-химическими. Определение калия производят спектральным анализом фотометрически, определение P2O5 — фотоэлектроколориметром.
