Исследовательская работа по агроэкологии «Исследование почвы с пришкольного участка»

МБОУ « Сновицкая сош им.С.Н.Белкина» Исследовательская работа «Исследование почвы с пришкольной территории»

Автор: Боровик Виктория (ученица 9кл.)

Руководитель:

Карпова Ирина Леонидовна

учитель биологии и химии

МБОУ «Сновицкая сош им.С.Н.Белкина»

 

 

с.Сновицы

2016 год

 

Содержание.

Введение ………………………………………………………3-4

Глава1. Виды почв…………………………………………….4-5

Глава 2. Исследование механического состава почвы………5-8

2.1. Механический состав почвы…………………………….5

2.2. Определение механического состава почвы по методу

«Зеркало»…………………………………………………….6-7

2.3. Определение механического состава почвы (по

Качинскому)………………………………………………….7-8

Глава 3.Исследование почвы методами химического анализа..8-15

3.1. Инструкция по отбору проб……………………………..8

3.2. Определение кислотности почв…………………………9-11

3.3. Как определить кислотность почв народным способом.11-14

3.4. Определение наличия карбонатов в почве………………14

3.5. Инструкция по приготовлению водной вытяжки……….14

3.6. Определение сульфат-ионов……………………………...14-15

3.7. Определение хлорид-ионов……………………………….15

Глава 4. Влияние состояния и кислотности почв на рост

и развитие растений…………………………………………….15-16

Заключение………………………………………………………17

Список используемой литературы…………………………….18

Приложения……………………………………………………...19-29

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     

Умение вырастить на своем земельном участке овощи, плоды и ягоды становится престижным для всех хозяек, вселяет в нас чувство гордости и победы, а самое важное – это хороший способ употреблять в пищу собственные экологически чистые продукты, а не купленные в магазине. Поэтому выращивание на своем пришкольном участке овощей, плодов, ягод и цветов становится особо актуальным, так как это хороший способ обогатить школьную столовую бесплатными продуктами питания и радовать свой взор благоуханием красивых цветов. Но, у нас в школе на протяжении нескольких лет подряд возникает проблема с урожайностью плодовых и овощных культур. Почва пришкольного участка очень бедна перегноем, а богата остатками различного строительного материала. Изучив литературу по данной проблеме, мы предположили, что причины плохого роста растений могут быть в состоянии почвы на участке.  Корни растений нуждаются в большом количестве места, воды и воздуха. Почва должна быть такой, чтобы она могла удержать необходимое количество питательных веществ, для хорошего роста корней. Сделали вывод о том, что стоит учитывать то, что посадочные культуры следует подбирать в соответствии с типами почв и их химическим составом.

Перед нами встала задача: исследовать основные компоненты состава и видов почв.

Провели исследовательскую работу «Исследование почвы с пришкольного участка». В школьной химической лаборатории   исследовали образцы почв с трёх отделов пришкольного участка: овощного отдела, отдела плодово-ягодных и цветочно-декоративных культур.

Результаты исследования  показали, что на пришкольном участке  преобладают суглинистые и супесчаные почвы. Под цветочно-декоративными культурами и плодовыми растениями – почва нейтральная, а под овощами – кислая. В почвах пришкольного участка обнаружены карбонаты, сульфатов в почве нет. Признак хлоридов присутствует, но их количество отмечено в тысячных долях процента, что соответствует ПДК.

Основная часть.

Глава 1. Виды почв.

Современное почвоведение – это фундаментальная наука. Для изучения состояния почвенного покрова используются космические спутники с приборами дистанционного зондирования электронные и сканирующие микроскопы. Жизнь почвы изучают на основании периодических автоматических измерений влажности, температуры, состава почвенных растворов. Однако, несмотря на такую техническую оснащенность, главным «прибором» для почвоведа остается лопата.

Цвет, механический состав, структура, новообразования – основные характеристики почвенных горизонтов.

Почва бывает разного цвета из-за того, что в ней как бы смешиваются цвета ее главных компонентов.

Механический состав почвы – это содержание в ней песчаных и глинистых частиц разного размера.

Новообразования – это особые выделения в почвенном веществе, образующие в результате выпадения из растворов различных солей и соединений.

В основном в состав почв входят следующие элементы (в % к валовому количеству): кислород (содержится преимущественно в органическом веществе) — 55; кремний (значительная часть в кварце) — 20; углерод (в гумусе, органических остатках) — 2; водород (больше в гумусе) — 5; азот (в основном в гумусе) —0,1; фосфор (в гумусе, в минеральной части) — 0,08; сера (в гумусе) — 0,04; железо — 2; кальций — 2; магний — 0,6; калий — 1; натрий — 1. и глинистых минералов (кристаллические соединения силикатов и гидроксида алюминия) [3]. А по минеральному составу складывается в основном из кварца (SiO2) и алюмосиликатов — оксидов алюминия и кремния (SiO2: Al2O3: H2O) в различных соотношениях.

Различают несколько типов почв (Приложение 9.1).

Глава 2. Исследование механического состава почвы

2.1. Механический состав играет важную роль в жизни растений.  Важная характеристика почвы – ее механический состав, так как он играет важную роль в жизни растений: определяет видовой состав и жизненность растений. Он позволяет также судить о плодородии почвы.

Механический состав почвы – это относительное (в процентах) содержание в ней частиц различных размеров.

Оборудование: рулетка на 10 м, лопатка, веревка, нож или ножницы.

Проведение исследований почв: необходимо правильно взять почвенный образец. Рекомендуется взять участок площадью 100 м2 (10x10м), т.е. любая сторона этого участка будет равна 10 м. Для удобства можно отметить границы участка с помощью веревок, укрепленных на высоких палках. Длину каждой стороны измерим с помощью рулетки. Рекомендуется составлять средние образцы почвы из 5-8 индивидуальных проб, взятых в различных точках участка. На практике для отбора почвенных образцов часто используют метод “конверта”, т.е. в каждой из пяти точек, как указано на рисунке, необходимо взять образец почвы с помощью лопатки (его называют индивидуальным), а затем смешать эти 5 индивидуальных образцов, и полученный средний образец использовать для проведения исследования. Для исследования почву взяли с трёх участков: под овощными культурами, под плодово-ягодными растениями, под цветочно-декоративными культурами.

2.2. Определение механического состава почвы по методу «Зеркало»

Оборудование: воздушно-сухая почва, ёмкость для стряхивания почвы с ладони, полотенце.

Ход работы.

1. Взять в правую руку кусочек воздушно-сухой почвы размером с горошину.

2. Растереть эту горошину пальцами и высыпать на ладонь левой руки.

3. Втереть почву указательным пальцем правой руки в кожу.

4. Ладонь с растёртой почвой перевернуть вниз и слегка стряхнуть.

На ладони остаётся так называемое «зеркало» за счёт оставшихся в бороздах и порах кожи мелких глинистых частиц. Более крупные частицы песка размером более 0,001 мм не остаются в порах и стряхиваются с ладони.

Шкала для определения механического состава почвы.

1. «Зеркала» почти нет – песок.

2. «Зеркало» слабое, прерывистое – супесь.

3. «Зеркало» сплошное, есть комочки – суглинок.

4. «Зеркало» сплошное, светится – глина.

 

 

 

 

Результат исследования:

2.3. Определение механического состава почвы (по Качинскому).

(Эта методика соответствует методике Н.А.Пугал, И.Д.Зверева, В.Н.Лавровой).

Оборудование: почва, лоток для раскатывания, линейка, полотенце.

Ход работы:

Взять небольшое количество почвы, положить её на лоток.

Смочить исследуемую почву водой до состояния жидкой массы.

Эту массу скатать в шар. Шар раскатать в шнур.

Шнур согнуть в кольцо диаметром 3 см.

Шкала определения механического состава почвы.

Шнур не образуется – песок (песчаная почва).

Образуются зачатки шнура – супесь (супесчаная почва).

Шнур дробится при раскатывании и сгибании в кольцо – суглинок (суглинистая почва).

Шнур сплошной – кольцо цельное – глина (глинистая почва).

Результат исследования:

Сравнили результаты определения механического состава почвы по обоим методам.

Результат:

Глава 3. Исследование почв методами химического анализа.

3.1. Инструкция по отбору проб.

         Для проведения химического анализа отбираем почву методом конверта с глубины 10см. Затем почву высушиваем. Измельченный материал тщательно перемешиваем и рассыпаем тонким ровным слоем в виде квадрата, разделяя его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасываем, а два оставшихся снова смешиваем.

         После многократных повторений оставшуюся пробу высушиваем в хорошо проветриваемом помещении, рассыпав тонким слоем на кальке, а затем измельчаем в ступке и просеиваем через сито.

3.2. Определение кислотности почвы.

Мониторинг рН необходим для правильной обработки почвы. Кислотность почвы является важным параметром, поскольку он влияет на:
1) доступность питательных веществ, макро- и микро-элементов;

2) растворимость токсичных веществ;

3) микробиологическую активность почвы;

3) развитие и функционирование клеток корней растений.

рН почвы и его влияние на условия роста растений.

Диапазон рН 6.5-7.0 является оптимальных для выращивания большинства культур. Когда рН выходит за эти рамки, можно ожидать появления каких-либо проблем.

Актуальную кислотность определяют в водной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2 г. почвы, добавить 10 мл дистиллированной воды; полученную суспензию 1:5 хорошо встряхнуть и дать отстояться осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги.

О уровне pH можно судить по цвету индикаторной бумаги.

Показатель кислотности:

Результат исследования:

3.3. Как определить кислотность почвы народным способом?

Для определения кислотности почвы проще всего взять 3—4 листка черной смородины или черемухи и заварить в стакане кипятка, остудить, затем опустить в стакан комо­чек почвы. Если вода приобретет красноватый цвет, то ре­акция почвы кислая, если зеленоватый — слабокислая, а если синеватый — нейтральная..

Есть и другой, тоже простой способ. Берут 2 столовые ложки с верхом почвы и всыпают в бутылку с узким гор­лышком, наливают в нее 5 столовых ложек воды комнат­ной температуры. Одну чайную ложку измельченного мела заворачивают в небольшой кусочек бумаги (5x5 см) и проталкивают в бутылку. Скатывают резиновый напалечник и надевают на горлышко бутылки (напалечник остается в сплюснутом состоянии). Бутылку оборачивают газетой, что­бы не нагревалась от руки, и энергично встряхивают 5 ми­нут! Если грунт кислый, то при взаимодействии с мелом в бутылке начнется химическая реакция - выделением угле­кислого газа, давление станет повышаться, и резиновый напалечник полностью выпрямится. Если грунт слабокис­лый, то напалечник распрямится наполовину, если нейт­ральный — не распрямится вовсе, оставаясь сплюснутым.

Результат исследования

Следует помнить, что почва в разных местах участка может иметь разную кислотность, которая год от года ме­няется, т.к нельзя определить ее раз и навсегда.Каждый из нас осведомлен о состоянии сегодняшней экологии, но большинство не знает; каким образом она может оказывать воздействие на растения. Нужно выращивать урожай грамотно и, самое главное, следить за достаточным количеством калия и кальция в почве. Дело в том, что при недостатке указанных химических элементов овощи начинают самостоятельно заменять их радиоактивными веществами — цезием и стронцием. Можно предотвратить данный процесс с помощью известкования супесчаных и песчаных почв (чтобы избежать поглощения растениями стронция), внесения калийных удобрений, например золы и калимагнезии (чтобы овощи не «потянулись» за цезием).Каждый овощ относится к уровню содержания кислотности по-своему. В зависимости от этого культуры можно разделить на несколько групп:

1) капуста, лук, свекла, салат, сельдерей, шпинат отрицательно реагируют на повышенную кислотность. Им нужна нейтральная почва;

2)   картофель и щавель не привередливы и переносят любую почву;

3)  редис, редька, репа, тыква, морковь и помидоры должны расти в кислых почвах;

4)  горох, фасоль, брюква и огурцы хорошо себя чувствуют в нейтральной и слабокислой почвах. По результатам исследования были составлены рекомендации для посадки различных культур в соответствии с типами почв и их химическим составом.

Цель моей работы:

1. Показать большую значимость состава почв на рост и развитие растений;

2. Исследовать основные компоненты состава и видов почв;

Объект исследования – почва с пришкольного участка.

Предмет исследования – виды и состав почв, влияние состава почв на рост и развитие растений.

Основные задачи исследования:

1.Изучить литературу, материалы в сети Интернет, получить и проанализировать информацию по теме работы;

2. Исследовать механический состав почвы;

3. Исследовать почву методами химического анализа;

4. Составить рекомендации по планированию посадок овощных, плодовых и цветочно - декоративных культур в соответствии с типами почв.

В данной работе используются методы:

анализ литературы по теме;

эксперимент;

наблюдение и сравнение;

Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической я изучала, систематизировала и обобщала материал по интересующим меня

вопросам, а в практической части проводила исследовательский эксперимент.

3.4. Определение наличия карбонатов (карбонат – ионов) в почве.

  Небольшое количество почвы (1г.) поместим в фарфоровую чашку. Прилить пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»).

Nа2СО3+2НCl=2NаСl+CО2+Н2О

Краткое ионное уравнение этой реакции:

СО32+2Н+=СО2+Н2О

По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. Почву, вскипающую от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к группе карбонатных почв. Для такой почвы проводят анализ водной вытяжки. Если почва не «вскипает», то для качественных реакций готовят не водную, а солянокислую вытяжку.

Результат: вскипание наблюдаем, следовательно, в почве обнаружены карбонаты.

3.5. Инструкция по приготовлению водной вытяжки.

Взять 25 г почвы, поместить её в колбу, добавить 50 мл дистиллированной воды. Взболтать содержимое колбы, дать отстоять в течение 10 минут. Ещё раз взболтать и после отстаивания отфильтровать.

3.6.  Определение сульфат – анионов.

К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если, образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов - сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента. Уравнение реакции:

ВаCl2+Nа2 SO4= BaSO4+2 NаCl

SO42- + Ba2+ = BaSO4

Результат исследования: отсутствие признаков помутнения, следовательно, в почве сульфат-ионы отсутствуют.

3.7.    Определение хлорид – ионов

К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавляют несколько капель 10%-нoгo раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 М раствор нитрата серебра. Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридов осадка не выпадает, но раствор мутнеет. Уравнение реакции:

AgNО3+NаCl= AgCl+ NаNО3

Ag++ Cl- =AgCl

Результат исследования: раствор слегка помутнел, т.е. потерял прозрачность, следовательно, в почве сотые или тысячные доли процента хлоридов-ионов.

Глава 4 Влияние состава и кислотности почв на рост и развитие растений

Овощные культуры по-разному реагируют на кислотность почвы. Большинство из них лучше растет и развивается на почвах с реакцией, близкой к нейтральной. По требованиям к кислотности почвы овощные культуры можно разделить на три группы: первая — рН от 7 до 7,5 (артишок, капуста кочанная и цветная, морковь, свекла, сельдерей, салат, лук репчатый, спаржа, петрушка); вторая — рН от 6 до 7 (фасоль, баклажаны, чеснок, капуста листовая, брюссельская, редис, кабачки, свекла листовая, репа, томаты, лук-шнитт, лук-шалот, лук-порей, дыня мускатная, цикорий, огурцы, хрен, шпинат, ревень); третья — рН от 5 до 6 (тыква, картофель, пастернак, щавель).

В основном, растениям нужны нейтральные, слабощелочные и слабокислые почвы. Сильнокислые подходят очень немногим - ведь полезные бактерии, усваивающие и накапливающие необходимый для растений азот, в них погибают. Так что, общий принцип такой: чем выше кислотность почвы, тем хуже будет растениям.

 

Хочу обратить внимание, что для подавляющего большинства декоративных растений почва должна быть кислой или слабокислой. Очень ограниченный круг декоративных растений, предпочитает нейтральные и щелочные почвы. Раскисление почвы под декоративными растениями можно делать только тогда, когда точно знаешь, что им это на пользу. Разумеется, нужно учитывать соседство растений - нельзя сажать рядом растения, которые предпочитают совершенно разные по кислотности почвы, например, чубушник и гортензию метельчатую.

Заключение и  выводы по итогам исследовательской работы

Исследовательская работа «Исследование почвы с пришкольного участка» ответила на многие вопросы, а также будет интересна для школы.

В своей работе я показала большую значимость состава и кислотности почв на рост и развитие растений и важность планирования посадок овощных, плодовых и цветочно - декоративных культур.

В школьной химической лаборатории   исследовали образцы почв с трёх отделов пришкольного участка: овощного отдела, отдела плодово-ягодных и цветочно-декоративных культур.

Результаты исследования  показали, что на пришкольном участке  преобладают суглинистые и супесчаные почвы. Под цветочно-декоративными культурами почва кислая, а под овощами и плодовыми растениями - нейтральная. В почвах пришкольного участка обнаружены карбонаты, сульфатов в почве нет. Признак хлоридов присутствует, но их количество отмечено в тысячных долях процента, что соответствует ПДК.

По результатам исследования были составлены рекомендации для посадки различных культур в соответствии с типами почв и их химическим составом. 

 

 

 

Список использованной литературы

1.     Алексеева А.И., Николаева В.В. Население и хозяйство России. - М.: Просвещение, 1999.

2. Ашихмина Т.А. Школьный экологический мониторинг. Рандеву-АМ: «Агар», 2000.

3.     Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8-9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 1997.

4.     Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2001.

5. Мансурова С.Е, Кокуева Г.Н. Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города. – М. Владос, 2001.

6.     Энциклопедия для детей.  – М.: Аванта, 2000.

 

 Приложение 1. Типы почв

Классификация почвенных частиц

Приложение 2.

Характеристика структур почв Приложение 3.

Типы и строение почв  

Приложение 4

Характеристика почв

Приложение 5

Исследование почвы на участке №1 «Цветочно-декоративный отдел»

Исследование почвы на участке №2 «Плодово-ягодный отдел»

Исследование почвы на участке №3 «Овощной отдел»

 

Определение кислотности почвы на исследуемых участках.

Определение механического состава почвы по методу «Зеркало»

 

Участок №1

Определение механического состава почвы по методу «Зеркало»

Участок №2

 

Определение механического состава почвы по методу «Зеркало»

Участок №3