Агрономический анализ

Агрономический анализ, лабораторное исследование химического состава различных сельскохозяйственных продуктов, а также веществ, употребляемых в сельском хозяйстве; распадается на следующие главные отделы: 1) анализ почв, 2) удобрений, 3) растительных продуктов (семян, корней и клубнеплодов, сена и т.д.), 4) животных продуктов (молока, масла и т.п.). Кроме того, в сельскохозяйственных лабораториях производится исследование некоторых «отбросов» технических производств, связанных с сельским хозяйством, с целью выяснения их кормового или удобрительного достоинств, например, жмыхов, пивной дробины, дефекационной грязи и т.п.

I. Анализ почв. С точки зрения узко-агрономической, исследование почв можно было бы ограничить изучением их только, как среды для укоренения и питания культурных растений, но в настоящее время на вопрос смотрят несколько шире и считают необходимым исследовать почву, как естественноисторическое тело само по себе (см. почва), полагая, что общая химическая и генетическая характеристика почвы поможет оценить ее со специальной — технической стороны. С сельскохозяйственной же точки зрения важно знать как «богатство» данной почвы, так и ее «плодородие» (см. почва) и, кроме того, необходимо выяснить, не содержатся ли в ней вредные для жизни растений соединения, обусловливающие ее «бесплодие». Для выяснения «богатства» почвы определяют общее содержание в ней азота и количество фосфорной кислоты и кали, растворимых в 10%-ной соляной кислоте. Наряду с этим необходимо принимать во внимание количество гумуса и общую массу так называемых цеолитных веществ почвы, которые составляют наиболее выветренную часть почвы; характерно также большее или меньшее содержание извести среди цеолитных веществ: оно свидетельствует о степени выщелоченности почвы. Для определения «плодородия» почвы был предложен целый ряд способов обработки почвы различными слабыми растворителями, которые, как предполагалось, извлекали бы из почвы то самое количество питательных веществ, которое поглощается растением в течение вегетационного периода. Для определения фосфорной кислоты и отчасти кали в этом случае применяют вытяжки 2%-ной уксусной кислотой, 1%-ной и 2%-ной лимонной кислотой, слабой щавелевой кислотой, водой, насыщенной углекислотой и т.п.; количество же азота в виде селитры определяют из водной вытяжки. Американские исследователи для определения плодородия почвы вообще исключительно прибегают к приготовлению водных вытяжек, так как они считают установленным, что растения могут усваивать только вещества, находящиеся в почвенном растворе. В числе приемов определения плодородия почв весьма важным также считалось, да и теперь отчасти считается, определение поглотительной способности почвы (см. почва). При этом имеют в виду выяснить, в какой степени поглощаются почвою важные для питания растений кали и аммоний из их хлористых солей или же фосфорная кислота из фосфорнокислого натра и азотная из азотнокислого кальция; определение поглотительной способности можно производить по методу взбалтывания или по методу фильтрования; в последнем случае получаются сравнительно высокие результаты. Наиболее употребительны способы Кноппа и Вольфа. Бесплодие почвы может обусловливаться соединениями закиси железа, для определения которых почву обрабатывают слабой соляной кислотой, которая растворяет соли железа. Кроме того, весьма вредно действуют на культурные растения легкорастворимые хлориды, сульфаты или отчасти карбонаты натра и извести, количество которых определяется в водной вытяжке из почв. Что касается механического анализа почв (см. почва), то для целей агрономии он имеет лишь косвенно-вспомогательное значение: обыкновенно считают, что «богатство» почвы возрастает соответственно содержанию мелкозема (то есть частиц, имеющих в диаметре менее 0,1 мм); поэтому глинистые почвы будут наиболее, а песчаные наименее богатыми.

II. Анализ удобрений. При анализе удобрений (см. удобрение) очень важным условием надо считать взятие для анализа образца, который являлся бы средним для всей партии исследуемого тука. Для отбирания контрольных образцов тех туков, которые продаются с гарантией содержания определенного процента питательного вещества (например, фосфорной кислоты, когда дело идет о томасшлаке и суперфосфате), выработаны известные правила, которых необходимо строго придерживаться. Рекомендуется составление среднего образца путем отделения в несколько приемов все меньших и меньших проб. Из питательных элементов, вносимых в виде удобрений, наиболее важными являются азот, фосфорная кислота и кали; далее следует известь и др.

1. В азотистых удобрениях, прежде всего, важно определение количества азота. При исследовании селитры азотную кислоту переводят в аммиаки действием водорода в момент выделения (например, способ Ульша) или восстанавливая ее до окиси азота и по формулам перечисляя на азот и т.д.; кроме того, в селитре определяют количество нерастворимых веществ, хлора, серной кислоты и особенно хлорнокислых и хлорноватокислых солей, присутствие которых выше известных пределов считается вредным для культурных растений (оба соединения выражаются в виде перхлората). В сернокислом аммонии аммиак отгоняют в титрованном растворе серной кислоты с добавлением свежепрокаленной магнезии или едкого натра. При анализе навоза отдельно исследуют вещества, растворимые в воде, и нерастворимую часть: в сухой части, тщательно измельченной на мельнице, помимо воды определяют азот, серную кислоту, фосфорную кислоту и золу, в растворе, кроме того, еще хлор; азот водной вытяжки находится в виде: а) свободного аммиака и летучих его солей, б) нелетучих аммиачных солей, в) азотнокислых солей, г) органических соединений; все эти соединения определяются отдельно.

2. Из фосфорнокислых удобрений на первый план нужно поставить исследование томасшлака и суперфосфата, затем костяной муки и фосфоритов. В томасшлаках (см.) помимо общего содержания фосфорной кислоты отдельно определяют еще количество лимонно растворимой фосфорной кислоты (в 2%-ной лимонной кислоте), а в суперфосфатах (см.) — водно-растворимой. Вместо обыкновенного, несколько кропотливого способа определения фосфорной кислоты (молибденового метода) при массовых контрольных анализах этих туков применяют так называется прямые — компенсационные методы, основанные на том предположении, что некоторая неполнота осаждения фосфорнокислого соединения в них компенсируется увеличением примерно соответствующих количеств посторонних веществ. Методы эти, конечно, условны и требуют строгого соблюдения тождественности условий осаждения для того, чтобы результаты получались сравнимыми, но в виду большого практического значения, какое им принадлежит, они всесторонне разрабатываются и совершенствуются. Для томасшлака, помимо содержания фосфорной кислоты, определяют еще влажность его и тонину помола. При исследовании костяной муки, прежде всего, необходимо установить природу ее; поэтому, кроме фосфорной кислоты, в костяной муке следует определять еще азот, жир и золу, а также влажные и посторонние примеси в виде песка и т.п. В фосфоритах, которые изредка употребляют для удобрения в виде фосфоритной муки, а иногда анализируются в качестве предполагаемого материала для приготовления суперфосфатов, исследуют содержание фосфорной кислоты, углекислоты, железа, глинозема, извести, магнезии и фтора. При определении железа и глинозема, в виду присутствия большого количества фосфорной кислоты, применяются несколько особые приемы.

3. К калийным удобрениям должны быть отнесены зола и стасфуртские соли, как-то карналит, каинит и т.п. Для определения кали готовяют водную вытяжку и далее анализ ведут по обычному или несколько сокращенному способу.

4. При исследовании известковых удобрений, например, при анализе известняков и мергелей, довольствуются обыкновенно определением углекислоты и нерастворимого остатка; по углекислоте вычисляют содержание извести; в случае присутствия магнезии является необходимым определение извести.

III. Исследование растительных продуктов производится обычно по так называемой Веендовской схеме, выработанной еще Геннебергом, Штоманном и др. При этом определяют количество воды, золы, сырых жиров (экстрактивных веществ), сырых белков, углеводов (безазотистых экстрактивных веществ) и сырой клетчатки. С течением времени эту схему дополняют различными определениями в связи с задачами исследования и характером анализируемого продукта. При определении воды в растительных продуктах нужно иметь в виду легкую окисляемость многих веществ, благодаря чему они меняются в своих свойствах и увеличиваются в весе; поэтому высушивание часто производят в атмосфере какого-нибудь индифферентного газа (например, светильного газа или водорода) или же в разреженной атмосфере более быстро и при низшей температуре. При озолении для точного определения золы необходимо избежать потерь (фосфора и серы) и образования нерастворимых силикатов, а потому его сначала нужно производить при возможно низшей температуре; кроме того, иногда прибавляют окисляющие вещества для предупреждения восстановительных процессов. Количество сырого жира определяется путем извлечения его из исследуемого продукта эфиром или сернистым углеродом. Для этого конструированы особые приборы (например, аппарат Сокслета), в которых экстрагирующая жидкость непрерывно промывает обезжириваемое вещество. В других случаях применяют метод продолжительного настаивания. При определении «нечистой» клетчатки навеска последовательно обрабатывается слабой серной кислотой и едким кали. Первая переводит нерастворимые углеводы в растворимые, растворяет алколоиды и т.п.; едкое кали способствует растворению белковых веществ и обмыливанию жиров; одновременно, конечно, из навески извлекаются все растворимые в воде вещества. Остаток промывается спиртом и эфиром и взвешивается; после этого он иногда еще озоляется с целью поправки на зольные части. Определение крахмала и растворимых углеводов при прежних анализах не производилось, а все вещества, сверх ранее перечисленных и еще белков, определяемые по разности, объединялись под именем безазотистых экстрактивных веществ; в настоящее время для главных соединений этой сборной группы - крахмала, растворимых углеводов и пентозанов разработаны прямые методы определения. Крахмал определяют следующим образом: из небольшой навески тщательно измельченного вещества готовят сначала крахмальный клейстер, который действием 3-5 капель глицеринового экстракта диастаза переводят в мальтозу и декстрин; раствор последних нагревают на кипящей бане и переводят действием соляной кислоты в глюкозу; последняя же может быть определена весовым или объемным способом, который основан на свойстве глюкозы действовать восстановительным образом на так называемую фелингову жидкость (раствор медного купороса, сегнетовой соли и едкой щелочи); по количеству восстановленной меди находят по особым таблицам (Аллина) соответствующее количество глюкозы. Аналогичными способами определяют и прочие растворимые углеводы. Определение пентозанов, входящих в состав клеточных стенок, основано на переходе их при гидролизе в пентозы (арабинозу) и на превращении последних в фурфурол действием разведенной соляной кислоты. При исследовании азотистых составных частей растений прежде довольствовались определением общего содержания азота (по Киельдалю), количество которого, умноженное на коэффициент 6,25, давало представление о количестве «сырого белка». Но среди азотистых веществ, главную массу которых составляют белки, встречаются и небелковые азотосодрежащие вещества: амидокислоты и их амиды, глюкозиды и т.д. Белковые вещества определяются обычно по способу Штуцера, который основан на способности их давать с гидратом окиси меди нерастворимое в воде соединение; таким путем они могут быть отделены от прочих азотистых веществ, и по содержанию азота в осадке можно вычислить количество белков. Обыкновенно довольствуются, наряду с общим количеством азота, определением белкового азота, что дает по разности цифру для азота небелковых соединений. Такова схема сельскохозяйственного исследования растительных продуктов, главным образом в целях выяснения кормового достоинства их; эта схема иногда дополняется определением еще так называемой переваримости белковых веществ. В виду того, что белковые вещества перевариваются животными с различной легкостью, например, настоящие белки легче, чем нуклеоальбумины, Штуцер предложил при исследовании кормов подвергать их сперва действию желудочного сока в кислой среде, а затем — панкреатического сока в щелочной, при температуре тела животного. В остатке после этой обработки определяют количество азота и, вычтя его из общего количества азота, заключают о количестве перевариваемого азота и соответственных ему белков, которые выражаются в %% от «нечистого» белка. Для целей технических производств разработаны специальные методы. Так, например, определение сахаристости свеклы производят поляризационным способом; крахмалистость картофеля определяют по удельному весу.           

IV. Исследование животных продуктов. Из животных продуктов чаще всего исследуются молоко и масло, кроме того, сыр и т.п. При исследовании молока, прежде всего, определяют в нем жир, как наиболее ценное вещество; для этой цели существует много способов и приборов, например, лактоскоп для определения жира по цвету молока, лактобутирометр — по удельному весу, кремометр и т.п. В практикуемом способе Гербера жир выделяется крепкой серной кислотою в присутствии амилового спирта в особом бутирометре, и прямо по объему вытесненного жира определяют вес его или даже процентное содержание в молоке. Кроме того, в молоке определяют удельный вес, воду, сухое вещество, общее количество белков, минеральные вещества, молочный сахар и кислотность.

При исследовании масла также определяют воду, минеральные вещества, жир, казеин, молочный сахар. При выяснении фальсификации масла главное внимание обращают на примесь сала, о которой судят либо по количеству летучих кислот, либо наоборот нелетучих. Следует здесь отметить богатство русского сливочного масла нелетучими кислотами сравнительно с «нормальным» маслом западноевропейских исследователей, что часто давало повод считать русское экспортное масло фальсифицированным.

Литература: Э. Вольф, «Руководство к сельскохозяйственным химическим исследованиям»; перевод пр. Густавсона (1878); G. Konig, «Untersuchung landwirtschaftlich und gewerblich wichtiger Stoffe» (3 А., 1906); К. Bieler und W. Schneidewind, «Die agriculturchemische Versuchsstation Halle а/S, ihre Einrichtung und Thatigkeit» (1892); L. Grandeau, «Traite d’analyse des matieres agricoles» (Т. I и II); W. Wiley, «Principles and practice of agricultural analysis». V. I., Soils. V. II, Fertilizers. V. III, Agricultural products (1894-1897); И. Бевод, «Краткое руководство к сельскохозяйственному анализу» (Изд. 2, 1903); Густавсон, «Двадцать лекций агрономической химии» (1889); Н. А. Демьянов, В. И. Виноградов и И. В. Егоров, «Сельскохозяйственный анализ. Ч. I. Почва. Ч. 2. Удобрения, кормовые и питательные вещества» (1907 и 1908).          

С. Захаров.