Исследование экологического состояния почв на пришкольном участке.

Муниципальное автономное образовательное  учреждение  «Средняя общеобразовательная  школа  поселка  Большая  Вишера»                          Маловишерского  муниципального  района

Новгородской  области.

Научно -  исследовательская  работа по экологии

Исследование экологического состояния почв

на пришкольном участке.

 Работу выполнили: Ефимова Анна,

Александрова Кристина,

                                                                                учащиеся 10 класса

                                                                       МАОУ СОШ п. Большая Вишера

Маловишерского района.

                                   Руководитель: Мохова  Ирина  Стефановна,

учитель химии и биологии                                                                              

2010год

СОДЕРЖАНИЕ

Обоснование темы.        

Цель и задачи исследования.           4

Методика исследования.        5

Механический состав почвы. _        7

Структура почвы.        8

Кислотность почвы.        8

Биологическая индикация.        9

Засоленность почвы:        9

  а) обнаружение карбонатов в почве;        10

  б) определение наличия хлоридов в почве;      _        10

  в) обнаружение сульфат-ионов в почве;     _        10

  г) обнаружение ионов натрия .        10

Результаты исследования    11

Заключение.        12

Приложение 1. Характеристика типов почв.        13

Приложение 2. Биоиндикаторы кислотности почв.        13

Приложение 3. Биоиндикаторы плодородности почв.  _        14

Приложение 4. Фотоотчет   15

Литература

Обоснование темы

     В настоящее время люди стали больше уделять внимания состоянию территории, прилегающей к постройкам.  Мы  тоже заинтересованы в том, чтобы вокруг нашей школы было чисто и красиво. Пришкольную территорию стараемся содержать в чистоте, регулярно проводим субботники.  Чтобы было красиво, выращиваем цветы на клумбах.  Местоположение цветников за всё время существования школы не менялось. В последнее время  нами замечено, что цветы  стали расти хуже. Это проявилось в плохой всхожести семян, низкорослости растений, плохой кустистости и цветении.  Изучив литературу по данной проблеме, мы предположили, что причины плохого роста растений могут быть в состоянии почвы на клумбах.  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. Поэтому, мы решили исследовать экологическое состояние почвы взятой с клумб, с целью разработки предложений по их улучшению.

     Для проведения исследования была изучена литература, подобраны химические реактивы и оборудование.  Также мы обратились к Интернет – ресурсам. Наше внимание привлекло электронное методическое пособие по полевой практике Московского учебного Центра «Экосистема». Данное методическое пособие нами было заказано по электронной почте на сайте Центра «Экосистема» и использовано при выполнении настоящего проекта.

    Для успешного выполнения исследования нами были выработаны основные этапы реализации данного проекта, т.е. программа наших действий.

Итак, нами выделены следующие этапы:

1.Обозначение проблемы.

2. Изучение литературы и других источников по данной проблеме

( электронных пособий, Интернет-ресурсов).

3. Определение цели и задачи исследования.

4. Выбор методики исследования.

5. Проведение исследования.

6. Обсуждение результатов, составление сводной таблицы.

7. Обозначение перспектив и значения работы.

8. Подготовка доклада, презентации, фотоотчета.

9. Выступление на экологическом кружке с отчетом  о проделанной работе.

10. Практическое применение результатов исследования.

11. Выступление на районной экологической конференции. Обмен опытом.

 Цель исследования: Исследование экологического состояния почвы клумб с целью разработки предложений по их улучшению.

Основные задачи:

1. Провести исследование экологического состояния почвы взятой с клумб и пришкольного поля по следующим характеристикам:
а) физические свойства (плотность, механический состав, структура,
    влажность);
б) кислотность почвы;
в) засолённость почвы.

2. Сравнить экологическое состояние  образцов почвы   клумб с образцами почв взятых с пришкольного поля.

3. Выработать предложения по улучшению экологического состояния почвы на клумбах.

4. Провести мероприятия по улучшению почв.

5.  Подобрать неприхотливые растения для высаживания в период май-июнь 2011года.

Объект исследования: почва клумб и пришкольного поля возле школы посёлка Большая Вишера.

Методика исследования

При исследовании экологического состояния почвы использовали методику, разработанную под руководством Е.Г. Зверевой, а также методику, предложенную А.С. Боголюбовым в методическом пособии по полевой экологии.

Наша исследовательская группа в составе: Александровой Кристины и Ефимовой Анны, в рамках мониторинга окружающей среды, в сентябре 2010года, определила свойства почвы клумб и пришкольного участка,  а так же оценила её экологическое состояние по следующим параметрам:

• механический состав почвы обусловлен наличием в ней глины, песчаника, мелких камней, биогенных и антропогенных включений;
• структура почвы определяет её уплотнённость и наличие воздуха, необходимого для жизненных процессов;
• влажность почвы обуславливает возможность питания растений и является необходимым фактором окружающей среды для всех живых организмов;
• кислотность почвы – важнейший экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также подвижность загрязнителей в почве;
• засолённость почвы характеризуется повышенным содержанием легкорастворимых минеральных солей, что неблагоприятно сказывается на физических и химических свойствах почвы и создаёт неблагоприятные условия для развития и роста растений.

Для того чтобы анализ почвы был более точным, в каждом выбранном биотопе брали не менее пяти проб. Пробы брали по «правилу конверта»:

Для взятия пробы выкапывали квадрат  10х10 см, снимали дернину, брали комок почвы на исследование, дернину клали на место и пристукивали. Образцы почвы помещали в пронумерованные чашки. Сразу на месте мы  определили плотность почвы и её влажность.

Плотность -  степень связанности почвенной массы (с помощью ножа, лопатки или лопаты).

Почва может быть:

1. рассыпчатая (пыль, песок) – лопатка легко втыкается;
2. рыхлая – нож или лопата втыкаются без труда;
3. уплотнённая – нож или лопата входят с усилием;
4. плотная – нож или лопата входят с трудом;
5. очень плотная – лопата не входит, «звенит».

По влажности почва может быть:

1. сухая – рассыпается в пыль;
2. свежая – холодит руки;
3. влажная – мнётся в руке;
4. сырая – можно выжать воду;
5. мокрая – вода течёт без нашей помощи.

Результаты исследования почвы на плотность и влажность занесли в таблицы 1 и 2.

                                                                                                    таблица 1

                                                                                                       таблица 2

Остальные анализы мы делали в лаборатории (в кабинете химии). Для проведения дальнейших исследований нам необходимо оборудование и химические реактивы.

Оборудование и реактивы:

1. Образцы почв (сухой и влажной);
2.  Дистиллированная вода;
3. Штатив с пробирками, держатель для пробирок;
4. Реактивы: растворы  ВаCl2  , AgNO3   , 10% раствор НСl, НСl (конц.), 10% раствор НNO3;
5. Нихромовая проволочка;
6. Спиртовка, спички;
7. Фарфоровые чашки, стеклянные цилиндры, пластиковые стаканы; воронки, фильтр;
8. Электронные весы;
9. Таблицы: «Механический состав почвы», «Биоиндикаторы кислотности почв», «Биоиндикаторы плодородности почв», «Структура почвы».

Механический состав.

Механический состав определяли методом раскатывания увлажненной почвы. Небольшое количество почвы смачивали водой до консистенции густой вязкой массы. Эту массу скатывали на ладони в шарик диаметром 1-2 см. Шарик раскатывали в шнур диаметром 3 мм, который затем сгибали в кольцо с диаметром 3 см . Если почва глинистая шнур при сгибании в кольцо не ломается и не растрескивается.

Шнур из суглинистой почвы при сгибании в кольцо разламывается. При этом выделяются три разновидности: тяжелый суглинок кольцо с трещинами, средний - кольцо при свертывании распадается, легкий суглинок шнур дробится при раскатывании.

 Из супесчаной почвы можно получить только непрочный, легко рассыпающийся шарик, шнур из которого сразу же распадается.

 Из песчаной почвы шнур приготовить нельзя.

Результаты исследования почвы по механическому составу занесены в таблицы 3 и 4.

                                                                                         таблица 3

                                                                                          таблица 4

Структура почвы.

        Под структурой почвы понимают ее способность распадаться на отдельные комочки различной величины и формы.

        Исследование структуры почвы делали по сухому почвенному образцу. Использовали методику А.С.Боголюбова, М.В.Кравченко, С. В. Баслерова, приведенная в методическом пособии по полевой экологии  «Экосистема», 2001.

      Структуру почвы определяли по характеру отдельных комочков, на которые она произвольно распадалась при легком разминании в руках или при подбрасывании несколько раз на ладони (см. приложение 1).

В результате исследований было определено:

1. почвы клумб  имеют комковатую структуру;
2.  почвы пришкольного поля – ореховатую структуру.

Кислотность почвы.

   Из-за ежегодного высаживания одних и тех же растений на клумбы,  почва обедняется. Чтобы ответить на  вопрос, что вносить в почву, необходимо определить кислотность почвы. Мы установили, что качественной мерой кислотности является рН (водородный показатель). Нами было выяснено, что по отношению к кислотности почвы растения делятся на 5 групп:

1. Не переносящие кислых почв (требуют нейтральной или слабощелочной реакции почвенной среды: астры.
2. Нуждающиеся в слабокислой и близко к нейтральной реакции почвы: душистый горошек, календула.
3. Переносящие умеренную кислотность (положительно отзывающиеся на известкование): злаки.
4.  Переносящие умеренную кислотность (страдающие от избыточного известкования): лен, петуния, подсолнечник.
5. Предпочитающие кислую реакцию почвы: люпин, гортензия.

Кислотность почвы определяли химическим методом, использовали универсальную лакмусовую бумажку. Брали взвешенный образец почвы, высыпали в дистиллированную воду, в соотношении 1:5 (на 30г почвы – 150г воды), дали отстояться (20 мин.) и ввели индикаторную бумажку. По изменению цвета индикаторной бумаги определили  значение рН почвы.

По результатам анализа (не менее 5 проб для каждого объекта) рН почва клумб от 4,0 до 5,0 – от кислой до слабокислой; рН почв школьного поля от 5,0 до 7,0 – от слабокислой до нейтральной среды.

По результатам исследования – почвы клумб имеют, кислую реакцию среды.

Биологическая индикация.

     Если нет возможности определить кислотность при помощи химических индикаторов, то в полевых условиях  можно определить кислотность по  растениям, которые произрастают в данной экосистеме (см. приложение 2).

          Растения могут являться не только индикаторами кислотности, но и индикаторами плодородия почвы (см. приложение 3).

     Мы выяснили что, для растений оптимальное значение рН составляет от 5,5 до 6,5, т.е. почва должна быть слабокислой или почти нейтральной. Значит для улучшения почвы, необходимо внести органические удобрения: навоз, торф, компост, и провести известкование.

Засоленность почвы.

 Избыток растворенных в почве солей (ее засоленность) снижает ее плодородие. Такими солями являются, например, хлориды натрия, магния, кальция, карбонат и сульфат натрия.

        Используя химические знания, полученные по неорганической химии в 9 классе, мы определяли наличие этих солей в почве.

1.Обнаружение карбонатов в почве.

      Для этого на пробу (почвенный раствор) подействовали 10% раствором НСl.

Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты начинается выделение СО2. Уравнение реакции:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

Результаты опыта:

 Карбонат-ионы  обнаружены в почве клумб в образцах 1,2,3, 5.

 Карбонат-ионы  обнаружены в почве пришкольного участка в образцах 2, 3.

2. Определение наличия хлоридов в почве.

     К 5 мл почвенной вытяжки добавили несколько капель 10% раствора азотной кислоты и по каплям нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется белый осадок хлорида серебра.

Уравнение реакции:

NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3

     Если  при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый осадок, то данный образец содержит десятые доли % хлорид-ионов, если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли % хлорид-ионов.

Результаты опыта:

Хлорид-ионы  не обнаружены в почве клумб.

Хлорид-ионы  обнаружены в почве пришкольного участка в образцах 1,3,4, 5 в незначительном количестве.

3.Обнаружение сульфат-ионов в почве.

    К 5 мл почвенной вытяжки прилили несколько капель концентрированной НСl и 3 мл 20% хлорида бария.  Если  при анализе образца появится белый осадок в виде молока, то данный образец содержит сульфат–ионы. О концентрации сульфатов в почвенной вытяжке можно судить по степени прозрачности полученной смеси (см. выше). Уравнение реакции:

 Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl

Результаты опыта:

Сульфат-ионы во всех образцах почв не обнаружены.

4.Обнаружение ионов натрия.

Из школьного курса химии нам известно, что ионы натрия легче всего обнаружить по характерной окраске пламени ярко жёлтого цвета. Для этой цели мы использовали нихромовую проволочку. Её вначале прокалили в пламени спиртовки докрасна, затем внесли в исследуемый раствор, а после  в пламя спиртовки и отмечали цвет пламени.

Результаты опыта:

 Ионы натрия обнаружены во всех образцах почв.

Результаты исследования.

  В ходе исследования получены следующие данные:

Заключение

    В результате проведенных нами исследований была выявлена причина плохого роста растений на пришкольных клумбах. Установлено, что почвы имеют повышенную кислотность и небольшую засоленность. Исследование проведено в сентябре, перед  осенними полевыми работами. Для улучшения экологического состояния почв, результаты проекта будут озвучены на экологическом кружке, доведены до администрации школы.

    Осенью 2010года, с целью улучшения состояния почв, мы проведем известкование почв.  Весной 2011 года внесем торф, обнаруженный нами возле очистных сооружений поселка Большая Вишера, на заброшенных огородных участках. Почва на участках «отдыхает» более 10 лет, и, судя по растениям (см. приложение 2) растущим на них, пригодна для использования.

   По результатам исследования выработаны рекомендации по улучшению экологического состояния почв.  Наши рекомендации  представлены на районной экологической конференции, может быть, экологи других школ воспользуются ими для благоустройства своей пришкольной территории.

Рекомендации:

1. Чтобы выяснить причину плохого роста растений необходимо исследовать экологическое состояние почв.

3. Необходимо проводить многократное рыхление почвы, для улучшения ее структуры и аэрации.
4. Обязательно вносить органические удобрения: навоз, торф, компост.
5. Если почва кислая - провести известкование.
6. Выращивать растения, не требующие особого ухода: календулу, лимонник, гвоздику турецкую, маргаритку и т.д..

Выработанные рекомендации позволят повысить плодородие почвы, снизить её кислотность, и создать благоприятные условия для роста растений.  

приложение 1

Характеристики типов почв:

1. Кубовидный тип.

Структурные отдельности простираются по 3-м направлениям (х, у, z).

а) глыбистая          грани и рёбра

б) комковатая         обтекаемые

в) ореховатая         грани и рёбра

г) зернистая          выражены чётко

2. Призмовидный тип.

 Структурные отдельности вытянуты по оси У

а) столбчатая (закругляется вверху и внизу)

 б) призматическая (усечённая вверху и внизу).

3. Плитовидный тип.

 Структурные отдельности вытянуты по горизонтальной оси.

а) плитчатая (слюды)

 б) чашуйчатая.

приложение 2

БИОИНДИКАТОРЫ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ

 приложение 3

БИОИНДИКАТОРЫ ПЛОДОРОДНОСТИ ПОЧВ

Приложение 4 Фотоотчет

Литература

1. Методическое пособие по полевой практике, Московский полевой учебный Центр «Экосистема» 2001г.

2.        Учебник: О.С. Габриелян, Химия 9, Дрофа, 2008г.

3.  Е.Г. Зверева, Методические рекомендации по организации экологических практик и летнего экологического лагеря; г. Москва, 2008г.