Научно-исследовательская работа "Влияние агрохимических свойств почвы на рост саженцев кедра".

Отдел образования администрации Кавалеровского района

Научно-практическая конференция учащихся

«Творчество- основа становления личности»

Научно-исследовательская работа

по теме «ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСВ ПОЧВЫ НА РОСТ

САЖЕНЦЕВ КЕДРА В ПИТОМНИКЕ КАВАЛЕРОВСКОГО ЛЕСХОЗА»                                      

                      Якушевой Яны Михайловны учащейся 11 класса МОУ  СОШ  № 2

                  Фуртас Кристины Вадимовны учащейся 11 класса МОУ СОШ № 2

  Руководители:  Шашуркина Валентина Ивановна, учитель биологии высшей  

                              квалификационной категории

                             Деркач Ольга Алексеевна, учитель  химии высшей  

                             квалификационной  категории  

Кавалерово 2011г.

Содержание

1.Введение………………………………………………………………………………….3

2.Основная часть                                                                                                  

2.1. Общие сведения о питомнике…………………………………………………...  3                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

2.2. Кислотность почвы ……………………………………………………………… 4                                                                                                2.3. Зависимость кислотности от pH………………………………………………… 4

2.4. Оптимальные значения  рН почвы для растений ……………………………….5

3.Эксперементальная часть

      3.1. Отбор проб почвы ………………………………………………………………   5

      3.2. Определение гранулометрического состава …………………………………….6

      3.3. Определение актуальной кислотности почвы …………………………………..7

      3.4. Определение потенциальной кислотности  почвы ……………………………   7

      3.5. Определение концентрации нитрат-ионов ……………………………………...7                                                                                                                                                                                                                    

4. Выводы и рекомендации. ……………………………………………………………… 8  

5. Заключение ………………………………………………………………………………8

6. Список литературы……………………………………………………………………...9                                                                                                          

1. Введение

                                                                                   И меж растений царствует война –

                                                                                    Деревья, травы –вверх растут задорно,

                                                                                    За свет и воздух борются упорно,

                                                                                   А корни их, в земле неся свой труд,

                                                                                   За почву и за влажность спор ведут.

                                                                                                                                     Э.Дарвин

     Учащиеся нашей школы несколько лет сотрудничают с Кавалеровским лесхозом. Работая в питомнике с саженцами кедра корейского мы обратили внимание на то, что сеянцы на двух соседних полях развиваются по – разному. На первом поле хвоя у саженцев тёмно-зелёная, высота растений 25-28 см. На втором поле хвоя светло-зелёная, они отстают в росте – высота растений 15-19 см.

Цель работы: исследовать агрохимические свойства почвы питомника Кавалеровского района и сравнить их с результатами исследований, проведёнными Центром  защиты леса в 2007 году.

Задачи: разработать рекомендации по повышению плодородия и продуктивности почв лесного питомника Кавалеровского лесхоза.

2.Основная часть.

2.1.  Общие сведения о питомнике.    

Территория обследуемого питомника находится в зоне хвойно-широколиственных лесов, по климатическим данным – умеренно-теплый, избыточно влажный с очень холодной зимой. Высота снежного покрова незначительна, на открытых участках снег сдувается. Наиболее высокий снежный покров отмечается в январе и феврале месяцах, наблюдаются метели и снегопады. Ввиду незначительной толщины снежного покрова, почвы промерзают на большую глубину и медленно оттаивают весной.

 В целом климат территории расположения лесхозов сравнительно теплый, с большим количеством осадков в теплое время, малоснежной зимой и засушливым весенним периодом. Однако обилие осадков и туманы в летний период, ранние осенние и поздние весенние  заморозки, засушливая и малоснежная зима отрицательно сказываются на росте и развитии посадочного материала кедра. Происходит большой отпад сеянцев в весенний период от ожогов и иссушения почвы и вымокания их летом. Сильно страдают сеянцы от весенних или осенних заморозков.

  Кавалеровский питомник, общей площадью 13,46 га., расположен в  Устиновском лесничестве  Кавалеровского лесхоза, в долине р. Устиновка.  Участок под питомник ровный с небольшим уклоном западной экспозиции, рядом протекает ручей, вокруг широколиственно-долинный лес. Почвы участка формируются на речных песчано-галечных отложениях, поверхность пахотного горизонта каменистая.

Агрохимическая характеристика почв питомника.

Одним из важных показателей, определяющих водно-воздушный, тепловой режимы и режим питания является гранулометрический состав почв, который представляет совокупность в почве частиц различного размера. В зависимости от соотношения частиц выделяют почвы: легкие (песчаные, супесчаные, легкосуглинистые) и тяжелые (тяжелосуглинистые и глинистые). Песчаные почвы – преобладание песка и малая доля перегноя.
Легкие почвы: достаточно воздушны и хорошо пропускают воду. Супесчаные почвы лучше по своим качествам. Из супесчаных почв невозможно скатать шнур, комок земли распадается на отдельные частички при ослаблении давления или при малейшем подсыхании. Они воздушны, хорошо прогреваемы, их легко обрабатывать, хорошо пропускают воду. После дождя они быстро просыхают, не образуется корка. Глинистые почвы: комок влажной глинистой почвы можно скатать в длинный тонкий шнур, который даже при сгибании в кольцо не покроется трещинами. Глинистые почвы впитывают много воды, но плохо пропускают её вглубь, весной медленно прогреваются, отличаются большой вязкостью и плотностью, они холодные, их трудно обрабатывать. Суглинистые почвы – промежуточные между песчаными и глинистыми. Из суглинистой почвы можно катать толстый шнур, но в местах сгиба он обязательно растрескается. Такие почвы содержат частицы пыли, обладают большим запасом питательных веществ, доступных растениям, отличаются подходящей зернистой структурой и легко обрабатываются.
От гранулометрического состава почв зависят водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы. Легкосуглинистые почвы быстро прогреваются, имеют хороший воздушный режим. Процессы разложения органических остатков в таких почвах идут довольно быстро. В то же время эти почвы обладают и отрицательными свойствами: хорошая проницаемость способствует высокой фильтрационной способности почв, в результате чего атмосферные осадки не задерживаются в корнеобитаемом слое, происходит вынос элементов питания. Почвы тяжелого гранулометрического состава медленно прогреваются весной, трудно поддаются обработке и очень быстро уплотняются, отличаются низкими фильтрационными свойствами. Застой воды на поверхности почвы способствует развитию восстановительных процессов и накоплению вредных веществ. Лучшими по гранулометрическому составу при выращивании посадочного материала кедра являются легко- и среднесуглинистые почвы.

2.2.Кислотность почвы.

Кислотность почвы создается наличием ионов Н+ в почвенном растворе и поглощающем комплексе.    Различают актуальную и потенциальную кислотность почвы. Актуальная кислотность обусловлена повышенной концентрацией ионов водорода Н+ в почвенном растворе. Она определяется в водной вытяжке из почвы и измеряется величиной рН, которая обозначает отрицательный логарифм концентрации ионов Н+ в растворе.  Потенциальная кислотность почвы включает также протоны водорода, находящиеся в связанном состоянии с ППК (почвенный поглощающий комплекс). Для суждения о потенциальной кислотности почвы определяют рН солевой вытяжки (pH KCl). В зависимости от величины pH KCl различают кислотность почвы: до 4 - очень сильнокислая, 4,1-4,5 - сильнокислая, 4,6-5,0 - среднекислая, 5,1-5,5 - слабокислая, 5,6-6,0 - близкая к нейтральной и 7,0 – нейтральная, больше 7- щелочная. 

2.3. Зависимость кислотности почвы от рН

 Актуальная кислотность создается при недостатке в почве нейтрализующих веществ за счет диссоциации Н+ от угольной, щавелевой, лимонной и  других водорастворимых кислот и гидролитически кислых солей. В насыщенных основаниями (Са, Mg и Na) и карбонатных почвах происходит нейтрализация кислот, реакция их раствора нейтральная или щелочная. Кислая реакция почвенного раствора ухудшает углеводный и белковый обмен в растениях, ослабляя синтез белка.

Реакция водной вытяжки разных почв колеблется от рН 3—3,5 (в сфагновых торфах) до рН 9—10 (в солонцовых почвах). Щелочную реакцию имеют южные черноземы и каштановые почвы (рН 7,5), сероземы (рН до 8,5) и солонцы (рН до 9 и более). Реакция раствора, близкая к нейтральной (рН 6,5—7), у обыкновенного и мощного черноземов, слабокислая реакция (рН 5,5—6,5) у выщелоченных черноземов и серых лесных почв, а подзолистые и дерново-подзолистые почвы имеют, кислую или сильнокислую реакцию (рН 4—5 и ниже).                                                                                                                                                                            

 В солевой вытяжке определяются актуальная и обменная кислотность, поэтому рН солевой вытяжки обычно  ниже, чем рН водной вытяжки.

Результаты определения рН солевой вытяжки служат для характеристики степени кислотности почвы. При рН до 4,5 кислотность сильная, рН 4,6—5 — средняя, рН 5,1—5,5 — слабая, рН 5,6— 6,0 — реакция, близкая к нейтральной, >6,0 — нейтральная. На основании определения рН солевой вытяжки в образцах почвы, взятых с различных участков, оформляются картограммы. По величине рН солевой вытяжки устанавливают степень нуждаемости почв в известковании и ориентировочную норму извести.

2.4. Оптимальные значения рН почвы для растений.

    Чрезмерно высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в не усваиваемые растениями формы.
В кислых почвах (pH 4.0-5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений без внешних причин - вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.
Напротив, в щелочных (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям.

     Оптимальным считается pH 6.5 - слабокислая реакция почвы. Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ доступны растениям, т.е. находится в почвенном растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.
 При выращивании посадочного материала хвойных пород, пригодны почвы со средне- и слабокислой реакцией среды (pH сол.= 4,5-5,5), которая является оптимальной для выращивания посадочного материала кедра.                                   

3. Экспериментальная часть

3.1. Отбор проб почвы.

Для исследования использовали участки дендрария, предназначенные для выращивания цветковых растений. Провели пробоотбор, используя метод конверта (рис.1)

Затем почва высушивалась и измельчалась. Удалялись посторонние примеси и частицы при помощи сита. Для сокращения объёма пробы использовали метод квартования : измельчённый материал тщательно перемешивали и рассыпали ровным тонким слоем в виде квадрата, разделив его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали (рис. 2).

После многократных повторений оставшуюся пробу высушивали, а затем измельчали в ступке и просеивали через сито.

   3.2. Определение механического состава почвы.      

В зависимости от содержания глины почвы обладают разной пластичностью. С учетом этого разработан простой способ определения механического состава: комочек почвы увлажняют до тестообразного состояния, а затем раскатывают ладонями, превращая его в шарик и тонкий шнур.                                                                                                                     Таблица  2                                                                                        

  3.3.  Определение актуальной кислотности почвы.

Приготовление водной вытяжки. 

Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого на  весах отвешивают 20г. просеянной почвы. Помещают её в колбу вместимостью 100мл. и приливают 50мл. дистиллированной воды. Колбу с содержимым взбалтывают в течение 5-10минут и оставляют в покое до следующего дня. На следующий день осторожно берут пипеткой несколько мл. жидкости, переносят в пробирку и при помощи универсальной индикаторной бумаги определяют кислотность почвенного раствора. Сопоставляя окраску бумаги со стандартной шкалой, определяют значение рН.

     3.4. Определение потенциальной кислотности почвы.

    Потенциальную кислотность определяли в солевой почвенной вытяжке.

 Приготовление солевой вытяжки. 

      20г. почвы помещают в колбу объёмом 100мл.и приливают 50мл. 1н. раствора хлорида калия. Далее поступают так же, как при определении рН водной вытяжки.

Для приготовления 1н. раствора хлорида калия берут 74,56г. соли, помещают в мерную колбу объёмом 1л и растворяют в 400-500мл дистиллированной воды. Затем доводят раствор водой до метки.

   3.5. Определение концентрации нитрат-ионов.

Концентрацию нитрат-ионов определяли раствором дифениламина.

Для приготовления  раствора дифениламина 1г. вещества растворяли в 100мл концентрированной серной кислоты.

К 1мл пробы раствора в пробирке по каплям вводили дифениламин. Содержание нитрат-ионов оценивали по интенсивности окраски, используя таблицу.

В наших исследованиях получились следующие результаты:

     4. Выводы и рекомендации.

   Анализ полученных результатов показал, что почвы обследованной территории по гранулометрическому составу  и уровню кислотности являются благоприятными для выращивания посадочного материала кедра корейского. В почве поля № 2 для нормального роста саженцев не хватает нитрат-ионов, которые оказывают влияние на рост зелёной части растений. Поэтому данное поле нуждается в сбалансированном питании, которое достигается  внесением азотных удобрений.  Не следует вносить минеральные удобрения, имеющие слабокислую реакцию (сульфат аммония, аммиачную селитру), т.к. они повышают кислотность почвы. Лучше использовать калийную или натриевую селитру, аммофос.

   Недостаточное содержание гумуса в почве требует внесения органических удобрений.   

                           Список использованной литературы.

1. Асаров Х.К. Практикум по агрохимии. - М.: Просвещение,1989.
2. Астафуров В. И. Основы химического анализа.  –М.: Просвещение – 1982.
3. Гавренков Г. И. Почва лесных питомников Приморского края и пути повышения их плодородия.- Хабаровск, 2004.
4. Гавренков Г. И.; Спиченкова В. М.  Временные рекомендации по применению удобрений на лесных питомниках Приморского края. – Владивосток,  1979.
5. Гиряев Д. М. Юные лесоводы. –М.: 2001.
6. Ливенцев В. П. Основы лесоводства. –М.: 2005.