проект на тему "Изучение почвы пришкольного участка МБОУ "Дабанская СОШ""

Научная конференция молодых исследователей

Изучение почвы пришкольного участка

МБОУ «Дабанская средняя общеобразовательная школа».

Тыкынаев Андрей Викторович

Республика Саха (Якутия), Олекминский район,

МБОУ «Дабанская СОШ», 10 класс.

Научный руководитель:

Нельбасова М.М.

учитель математики и химии.

Дабан 2012.

Оглавление

Введение                                                                                                                 2

Литературный обзор                                                                                              4

Методика исследования                                                                                        7

Результат исследования                                                                                      10

Выводы                                                                                                                 11

План исследования                                                                                              12

Использованная литература                                                                                13                  

Изучение почвы пришкольного участка МБОУ «Дабанская СОШ».

Тыкынаев Андрей Викторович

Республика Саха(Я), Олекминский район, с.Дабан

МБОУ «Дабанская средняя общеобразовательная школа»

10 класс.

Введение

   Почва представляет собой сложную смесь минеральных, органических и органоминеральных веществ. Почва отличается от бесплодного камня своим плодородием. Благодаря этому она выступает основным средством сельскохозяйственного производства. МОУ «Дабанская СОШ» имеет агроэкологическое направление. На пришкольном участке выращивают картофель, свеклу, морковь и другие культуры.  Для получения высокого урожая возделываемых культур необходимо знать, какие условия нужны для их нормального роста и развития. Почва для овощей является источником минерального питания, воды, воздуха. Физические свойства почвы, ее плодородие и качество изменяются постоянно. Почва может быть слишком плотной или рыхлой, кислой, щелочной, чрезмерно сухой или влажной, богатой элементами питания или бедной. В природных условиях плодородие почв неодинаково. Однако человек может его улучшать путем правильной обработки, внесения удобрений и других агрономических приемов.

     Актуальность. В процессе возделывания сельскохозяйственных культур почва подвергается различным агротехническим обработкам, в частности вспашке. Агротехнические воздействия призваны создавать оптимальные условия для выращивания сельскохозяйственных культур, но вместе с тем они же могут разрушать почву (приводить к эрозиям различного рода), снижая ее плодородие. Это противоречие требует специальных мероприятий по поддержанию и восстановлению плодородия почвы. Своевременное и правильно проводимое мероприятие по питанию почвы резко повышает урожайность и качество.  

   Проблема. По результатам наблюдения с 2009 по 2011 гг количество урожая картофеля, свеклы, моркови нестабильно. (рис. №1 Приложение.)

   Научная новизна и практическая значимость нашей работы заключается в том, что мы изучили механический и химический состав почвы. Полученные результаты мы будем использовать для улучшения плодородия почвы на пришкольном участке.

   Гипотеза.  При правильном и своевременном применении удобрений плодородие почвы повысится.

   Объект  и предмет исследования. Объектом изучения является почва пришкольного участка МБОУ «Дабанская СОШ»,

а предмет исследования: механический и химический состав.  

   Цель: Изучить механический и химический состав почвы пришкольного участка.

   Задачи:

1.Изучить литературу по данной теме.

2.Определить механический состав почвы.

3.Определить содержание карбонатов, сульфатов, алюминия в почве пришкольного участка.

4.Подобрать и рассчитать удобрения для улучшения состава почвы.

   Материал и методика.

   Основным материалом для работы послужили данные, которые мы получили  при проведении опытов.

1. Изучить научную литературу по рассматриваемой теме.
2. Определить объекты исследования.
3. Взятие пробы почвы.
4. Проведение опытов.
5. Анализ полученных результатов.
6. Сравнительный анализ полученных результатов с научными данными.
7. Подбор удобрений.
8. Расчет количества удобрений, вносимых на пришкольный участок.

Описание работы.

Литературный обзор.

   Почва представляет собой открытую многофазную систему, в которой составляющие находятся в твердом, жидком, газообразном состояниях. Твердая часть почвы состоит из минеральных, органических и органоминеральных частиц самых различных размеров: от отдельных  микроагрегатов  до доли микрона.  Жидкая фаза почвы в основном представлена почвенным раствором, содержащим органические и минеральные вещества и газы. Она играет исключительно важную роль в передвижении веществ и энергии по профилю почвы, определяя тем самым интенсивность и направление почвообразовательных процессов. Почвенный воздух – важнейший компонент почвы, один из главнейших факторов жизни растений и животного мира. Основными составляющими почвенного воздуха являются азот, кислород, углекислый газ, из которых наиболее динамичны два последних, так как в почве постоянно происходят две группы противоположно направленных процессов: интенсивное потребление кислорода и продуцирование углекислого газа, сопровождаемые газообменом между почвенным и атмосферным воздухом.

   Почва состоит из минеральной и органической частей. Минеральная часть состоит в основном из песка и глины. В зависимости от содержания в почве глины и песка их подразделяют на песчаные,  супесчаные, суглинистые, глинистые, болотистые.

   Песчаные почвы — легкие и легко оподзоленные. Они состоят из множества песчаных частичек с небольшим количеством примеси глины. В таких почвах вода быстро просачивается. Песчаные почвы содержат мало элементов питания, быстро нагреваются и остывают. Преимущество их — легкая обработка. Растениям на таких почвах не хватает воды и элементов питания, которые быстро вымываются.

   Суглинистые почвы в состоянии накапливать воду и элементы питания. В зависимости от содержания песка бывают рыхлые, тучные и тяжелые.

   Глинистые почвы имеют тяжелую и плотную структуру. Они сырые и водонепроницаемые. В них корни с трудом находят себе дорогу и неглубоко проникают. При засухе почва становится твердой. Глинистая почва плодородна, но необходимо постоянно следить за ее структурой, прежде всего внесением песка (40 кг/м2).

   Болотистые почвы. Верховые болотистые почвы влажные и кислые. Их улучшают путем внесения компостов, извести и органических удобрений. Низинные болотные почвы содержат кальций, они менее кислые.

   Под морфологическим или внешними признаками почв обычно подразумевают: строение профиля, сложение, окраску, структуру, влажность, гранулометрический состав, включения и почвенные новообразования.

    Окраска почв - важный морфогенетический признак при расчленении профиля почвы на основные генетические горизонты и для полевого определения типовой и подтиповой принадлежности почвы того или иного разреза, так как окраска почвы указывает во- первых, на степень накопления органических веществ в корнеобитаемой толще; во- вторых, в какой-то мере характеризует интенсивность и направление основных почвообразовательных процессов. Недаром по преобладающему цвету получили свое название и мировое  гражданство такие почвы, как чернозем, подзол, бурозем и т.п                                                                                              

   Сложением называют внешнее проявление плотности и порозности почв. Различают макро- и микросложение почвы. Первое изучается визуально непосредственно в полевых условиях, второе может быть исследовано только в лаборатории с помощью специального научного оборудования- микроскопа.

   Структура почвы – взаимное геометрическое расположение в определенном объеме почвы структурных отдельностей различных размеров и форм, а структурность почвы – способность почвы распадаться на агрегаты естественного состояния при внешнем воздействии.

      В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в рыхлую массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами. Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции. Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы. Механический состав – морфолого-генетическая характеристика почвы, определяющая многие физические и химические свойства почвогрунта. Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения производственной ценности почвы, ее плодородия, способов обработки и т. д. От механического состава почвы зависят почти все физические и физико-механические свойства почвы: влагоемкость, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим, водоподъемная сила и др. В полевых условиях при определенных навыках механический состав можно определить и без специального оборудования, так как почвы различного механического состава отличаются некоторыми механическими свойствами, которые нетрудно определить в поле.

   Химический состав почвы является отражением элементарного состава всех геосфер, принимающих участие в формировании почвы. Поэтому в состав всякой почвы входят те элементы, которые распространены или встречаются как в литосфере, так и в гидро-, атмо- и биосфере. В состав почв входят почти все элементы периодической системы Менделеева. Однако подавляющее их большинство встречается в почвах в очень малых количествах, поэтому в практике приходится иметь дело всего с 15 элементами. К ним принадлежат прежде всего четыре элемента органогена, т. е. С, N, О и Н, как входящие в состав органических веществ, затем из неметаллов S, Р, Si и С1, а из металлов Na, К, Са, Mg, AI, Fe и Мn.

   Нормальный рост растений обусловлен содержанием в почве доступных форм зольных элементов и азота. Обычно растения усваивают из почвы N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, Na, Si в достаточно больших количествах и эти элементы называются макроэлементами, а В, Mn, Mo, Сu, Zn, Со, F используются в ничтожных количествах и называются микроэлементами. К важнейшим из них относятся элементы, без которых невозможно образование белков,— N, Р, S, Fe, Mg; такие элементы, как К, Сu, Mg, Na, оказывают огромное влияние на регуляцию работы клеток и формирование различных тканей растений. Для характеристики плодородия почвы наибольшее значение имеет содержание гумуса, азота, фосфора и калия. Определение содержания в почве тех или других химических элементов и форм их соединений является задачей химического анализа почв.

   Разные почвы имеют разную кислотность. Актуальная (активная) кислотность – кислотность почвенного раствора. Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни растений и почвенные организмы.
Для всех без исключения растений сильно кислые или сильно соленые (щелочные) почвы (рН 8-9 или 3-4) вредны. Впрочем, почвы с несильно выраженным уровнем щелочи или кислоты подходят для конкретных растений. Одним культурам отлично живется в нейтральной почвы с уровнем рН 6-7, другие предпочитают слабокислую (рН 5-6) или слабощелочную (рН 7-8) почву.   Умеренно кислые почвы прекрасно подходят для выращивания таких культур как морковь, свекла. Картофель предпочитает слабокислые почвы. Связь между кислотностью почвы и величиной рН приведена в таблице № 1 (Приложение).
  Удобрения являются важным средством повышения плодородия почв. При правильном и своевременном применении они резко увеличивают урожай зерновых, овощных, технических и плодово-ягодных культур. К органическим удобрениям относятся: навоз, навозная жижа, птичий помет, торф, компост, зеленые удобрения. К минеральным удобрениям относят фосфорные, калийные, азотные удобрения.

Методы исследования.

   Существует сухой и мокрый способ приблизительного определения механического состава в поле. Показатели мокрого способа определения механического состава приведены в таблице № 2.(Приложение.)  Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок. Во влажном состоянии эти почвы сильно мажутся, хорошо скатываются в длинный шнур, из которого легко можно сделать кольцо. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Во влажном состоянии раскатываются в шнур, который разламывается при сгибании в кольцо. Легкий суглинок не дает кольца, а шнур растрескивается и дробится при раскатывании. Тяжелый суглинок дает кольцо с трещинами.  Супесчаные почвы легко растираются между пальцами. В растертом состоянии явно преобладают песчаные частицы, заметные даже на глаз. Во влажном состоянии образуются только зачатки шнура. Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пылеватых и глинистых частиц. Почва бесструктурна, не обладает связностью.

Актуальную кислотность определяют в водной почвенной 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 отстоять осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнить её цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы.

Качественное определение химических элементов в почве.
а) Карбонат–ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%–го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва "шипит"). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.
б) Сульфат–ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го 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 лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.
в) Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%–ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

Методика исследования.

    Для проведения механического анализа пришкольный участок разбили на участки и провели пробоотбор: №1- участок под картофель, №2 – участок под свеклу, №3 – участок под морковь. На участке №1 влажная почва хорошо скатывается в шар, скатывается в толстый шнур, но не собирается в калач. На участке №2 влажная почва хорошо скатывается в шар, скатывается в толстый шнур, но не собирается в калач.  На участке №3 влажная почва хорошо скатывается в шар, скатывается в толстый шнур, на крайних грядках сворачивается в калач.  При растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц.

    Почва изымалась с глубины 20 см, по 200-300 гр с каждого участка. Затем почва высушили и измельчили, из нее удалили посторонние примеси и частицы при помощи набора сит с отверстиями разного диаметра от 5 до 1 мм и сокращении массы до 100 г. Для сокращения пробы использовали метод квартования: Измельченный материал тщательно перемешали и рассыпали ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали, после многократных повторений оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения водных вытяжек.
   Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут, а затем фильтровали.
Для определения актуальной кислотности  взяли почвенную вытяжку с каждого участка и внесли полоску индикаторной бумаги и, сравнили её цвет с цветной таблицей, сделали вывод о величине pH почвы.
 Для определения карбонат–ионов. Небольшое количество почвы с каждого участка поместили в фарфоровую чашку и прилили пипеткой несколько капель 10%–го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва "шипит"). По интенсивности их выделения судим о более или менее значительном содержании карбонатов.
  Для определения сульфат–ионов. К 5 мл фильтрата добавили несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го раствора хлорида бария. Наблюдали выпадает ли осадок.
  Для определения содержания алюминия в почве к 5 мл почвенной вытяжки прибавляли по каплям 3%–ный раствор фторида натрия до появления осадка.                    

Результаты исследований.

     По механическому составу почва на пришкольном участке относится к разновидности средний суглинок, на первых грядках участка № 3 – тяжелый суглинок.

   Актуальная кислотность рН на участке № 1 равна 4, на участке № 2  - 5-6, на участке № 3 – 6-7. (таблица №3. Приложение.). Почва на участке №1- кислая, №2 – слабокислая, №3 – ближе к нейтральной.

   При определении карбонат - ионов на участках № 1 и №2 – вскипание отсутствует, что говорит о очень низком содержании карбонат – ионов. На участке №3 вскипание очень слабое, малозаметное, содержание карбонат - ионов незначительно.

   При определении сульфат – ионов на участках №2, №3 в пробирке произошло легкое помутнение, в пробирке участка №1 – незаметно. Это говорит о незначительном содержании сульфат – ионов.

   При определении ионов алюминия осадок не выпал ни в одной пробирке. Ионов алюминия нет. (Таблица №4. Приложение.)

Выводы.

   Почвы, взятые для анализа на пришкольном участке нуждаются в улучшении. В результате проведения анализа почв с различных участков выяснили, что на участке № 1  кислая среда, незначительное содержание карбонат ионов, не содержатся сульфат – ионы и ионы алюминия; почва суглинистая средняя. Эта почва нуждается в уменьшении кислотности и требует минерализации.
  На участке № 2 слабокислая, содержит незначительное количество карбонат, сульфат ионов, ионов алюминия нет. Почва суглинистая средняя. Она имеет определенный запас питательных веществ, который, однако, нужно постоянно восполнять.
  На участке № 3 почва ближе к нейтральной, содержит карбонат, сульфат ионы, ионов алюминия нет. Почва суглинистая средняя. Требует минерализации, внесения песка.
  Для улучшения качества почв с незначительно повышенной кислотностью осуществляют известкование: вносят соли кальция. На слабокислых 1–2 т. на гектар пашни, причем надо следить затем, чтобы соль была хорошо измельчена и тщательно перемешана с почвой. Известкование действует на почву многосторонне: улучшает деятельность клубеньковых и азотфиксирующих бактерий, повышает коагулирующую способность почвенных коллоидов, а потому на 30–40% повышает эффективность минеральных удобрений; улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим; способствуют развитию корневой системы растений.
  Основное известковое удобрение – молотый известняк СаСО3. Нерастворимый в воде карбонат кальция под действием углекислого газа (продукта жизнедеятельности микроорганизмов) и воды превращается в растворимый гидрокарбонат кальция:
СаСО3 + Н2О + СО2 –> Са(НСО3)2
НСО–3 + Н2О –> Н2СО3 + ОН–
  Образующийся гидроксид–анион ОН– и нейтрализует избыток катионов водорода Н+ в кислых почвах.
  Кроме известняков применяют, в качестве известковых удобрений применяют другие карбонатные минералы: известковый туф, мергель, доломит, мел.
  Нужно вносить в них также минеральные удобрения: соединения калия, фосфора и особенно азота. Очень важно удобрять их навозом, что создает условия для энергичной деятельности микроорганизмов.
  В результате проведенной исследовательской работы мы рекомендуем своевременно и правильно ухаживать за своими участками,  для получения качественного и обильного урожая.

Изучение почвы пришкольного участка МБОУ «Дабанская

средняя общеобразовательная школа».

Тыкынаев Андрей Викторович

Республика Саха(Я), Олекминский район, с.Дабан

МБОУ «Дабанская средняя общеобразовательная школа»

10 класс.

План исследования.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1.Игнатьева Л.А., Соколова М.Д., Игнатьев И.А.: Лабораторный практикум по химическому анализу. – Якутск: Изд-во Якутского госуниверситета, 2009 г.

2.Интернет – ресурсы.

3.Саввинов Д.Д. Почвы Якутии: Проблемы рационального использования почвенных ресурсов, их мелиорация и охрана. – Якутск: Кн. изд-во, 1989 г.

4.Трайтак Д.И., Пичугина Г.В. Сельскохозяйственный труд. Введение в сельское хозяйство: Учебное пособие для учащихся 5-7 кл. – М.: Просвещение, 1994г.