Состав почвы пришкольного участка Завьяловской школы и его влияние на урожайность

Опубликовано Талыпа Анастасия Юрьевна вкл 26.03.2018 - 5:59

Автор:

Никитченко Наталья

Исследовательская работа по химии

Скачать:

Вложение	Размер
rabota_nikitchenko_natalya.doc	292.5 КБ

Предварительный просмотр:

XII открытая региональная научно-практическая конференция школьников «Эврика»

Секция ХИМИИ

Состав почвы пришкольного участка Завьяловской школы

и его влияние на урожайность

Автор: Никитченко Наталья

МКОУ Тогучинского района

«Завьяловская школа» 9 класс

Научный руководитель:

Талыпа Анастасия Юрьевна,

учитель химии и биологии,

контактный телефон 8 (383-40) 25-438

г. Новосибирск, 2017

Оглавление:

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

2.Основная часть…………………………………………………..............5

2.1.История изучения почвы………………………………………………5

2.1.1. Состав почв и их классификация……………………...................6

2.1.1.1. Новое и малоизвестное по проблеме исследования……………8

2.2.Собственное исследование………………………………………….. 9

2.2.1.Изучение структурного состояния почвы, типов почв, почвы……………………………………………………………………….9

2.2.2Методика лабораторного исследования……………………………………………………………...10

2.2.3.Физический анализ исследуемой почвы……………………………..........................................................13

2.2.4.Химический анализ исследуемой почвы……………………………...........................................................15

3. Результаты исследования……………………………………..............17

4.Список литературы……………………………………………………...................18

5.Приложения……………………………………………………………...19

1.Введение

Почва — тонкий верхний слой земной коры, дающий жизнь растениям. Это самостоятельное природное тело, представляющее собой нечто среднее между живым и мертвым веществом. В почве взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера, а плотность живого вещества планеты максимальна. Самое ценное свойство почвы — плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой. Почва состоит из минеральных частиц, органического вещества в основном растительного происхождения, почвенной воды, почвенного воздуха и населяющих её живых организмов. В различных районах Земли толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2-3 метров.

Вопрос плодородия и урожайности почвы особенно остро стоит в настоящее время.

На территории нашей школы имеется достаточно большой пришкольный участок. Благодаря его функционированию, а также наличию рационально организованных хранилищ, стоимость обедов в школьной столовой была традиционно низкой. Но урожайность, к сожалению, с каждым годом уменьшается и влечет за собой увеличение стоимости обедов в школьной столовой.

Но, только ли от погодных условий зависит урожайность почвы на пришкольном участке?

Почва – это рыхлый поверхностный слой земли. Он включает в себя твердые, жидкие, газообразные компоненты и формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных, микроорганизмов. Поэтому во многом плодородие почвы обуславливается ее определенными физико-химическими свойствами.

Для того чтобы понять, каким образом можно повысить урожайность почвы на нашем пришкольном участке, мы решили провести исследование.

Цель исследования: в ходе изучения физико-химических свойств почвы установить причину ее низкой урожайности .

Для решения цели мы выдвинули следующие задачи:

Изучить различные методики исследования почв. Выбрать те из них, которые возможно реализовать в условиях школьной лаборатории.
Провести исследования физических свойств и химического состава почвы пришкольного участка.
На основе полученных фактов дать общую характеристику состоянию почвы на пришкольном участке.

Методы исследования:

1.Химический анализ исследуемой почвы.

2.Физический анализ исследуемой почвы.

3.Органолептический метод.

Объект исследования: почва пришкольного участка МБОУ Тогучинского района «Завьяловская средняя школа»

2.Основная часть

2.1 История изучения почвы.

Как научная дисциплина почвоведение окончательно сформировалось во второй половине XIX столетия. Однако корни становления этой дисциплины уходят в глубокую древность – в начало зарождения земледелия (около 10 тыс. лет тому назад). В очагах древней цивилизации (Китай, Древний Египет, Древняя Греция, Древний Рим, 3 тыс. лет до н.э.) имело место накопление эмпирических знаний о почве, приемах ее обработки, свойствах, были первые попытки группировок почв для целей их использования и улучшения. Известны своими работами в области почвоведения такие ученые Древнего Рима и Древней Греции, как Катон Старший, Вергилий, Колумелла, Герадот и др.
Средневековье – длительный период застоя в области естественных наук. Некоторые успехи в исследовании почвенного покрова были получены в Византии, Китае, Германии, Италии. К этому периоду относятся первые научные исследования и в России. С началом разложения феодального общества вновь появился интерес к изучению почв в связи с проблемой питания растений. В ряде работ того времени отражалось мнение, что растения питаются водой, создавая химические соединения из воды и воздуха; почва же рассматривалась как инертная среда, механическая опора для растений.
Большие успехи в развитии науки о почве были достигнуты в период Возрождения (XV–XVII вв.). Были разработаны теории о роли почвы в питании растений, определены в общих чертах состав и происхождение гумуса, улучшена группировка почв. Считается, что в период Возрождения почвоведение как наука была почти полностью сформирована.
XVIII столетие ознаменовалось интенсивным развитием российского почвоведения. Важное значение для формирования научных взглядов на почву имели работы М.В. Ломоносова (1711–1765) – о питании растений, о происхождении черноземов и др. М.В. Ломоносов полагал, что растения питаются не только водой, но и тонкими частицами земли. Большое внимание Ломоносов уделял вопросу о происхождении перегноя, который он рассматривал как продукт биологических процессов. Преподавание элементов почвоведения в России началось вскоре после смерти Ломоносова, с 1770 г., в Московском университете в составе курса «Сельскохозяйственное домоводство». К концу XVIII в. стала очевидна несостоятельность теории водного питания растений.

2.1.1.Состав почв и их классификация.

Довольно часто любители-огородники говорят, что труда было вложено много, а урожая получили мало, и причина этому - плохая почва. Из этого следует, что обязательно стоит знать все свойства грунта. Почва считается плодородной при условии, что растение с нее может взять достаточно влаги и микроэлементов. Если почва бедная, то веществ, полезных для растений, содержится мало, а их доступность до них слабовата из-за структуры земли.

По составу почва бывает: супесчаной, глинистой, песчаной и суглинистой.

Малоплодородной является глинистая земля из-за своей плохой структуры, в которой мало воздуха и которая долго прогревается. Плохое прохождение воды вглубь способствует заплыванию глинистой почвы и при высыхании образованию корки по её поверхности. Исключение составляют глинистые черноземы.
Среднесуглинистые почвы – умеренно тяжелые. Суглинистые почвы выступают чем-то средним между супесчаными и глинистыми грунтами. Грунт (кроме сильноподзолистого) обладает отличной структурой, немалым запасам необходимых элементов, повышенной плодородностью и считается довольно пригодным для выращивания огородных культур и плодово-ягодных кустарников.
Песчаные и супесчаные почвы называют легкими. Они считаются самыми бедными. В них большое содержание песка и маленькое количество пыли и ила. Такая земля прекрасно пропускает воду, но в нижней части с водой вымываются все полезные микроэлементы. Почва достаточно быстро прогревается, но особой пользы от этого нет, так как существует недостаток влаги.
Кислыми, как правило, являются подзолистые земли повышенной влажности. На такой почве обычно растет много щавеля и хвоща. Кислый грунт определяется по белесой прослойке, которая напоминает золу и находится не слишком глубоко. В этой почве полезные минералы находятся в нижних слоях, гумуса почти нет и мало элементов питания для выращивания культур.
Солонцы на небольшой глубине содержат в своем составе легкорастворимую соль (хлористый и сернокислый натрий), что является первопричиной солености грунта. Илистые частицы впитывают малое количество натрия, из-за этого солонцы при повышенной влажности становятся липкими и бесструктурными, а также долго по времени сохнут в весенний период. При полном высыхании становятся твердыми, и поэтому становится очень тяжело их обрабатывать.

2.1.1.1.Новое и малоизвестное по проблеме исследования.

Круговорот воды в природе: океанская вода, составляющая 93% гидросферы, совершает полный оборот за 2600 лет; вода рек и озер (5,4% гидросферы) - за 3,3 года; почвенная влага (1,6% гидросферы) - за 0,9 года.
95% урожая определяют органические вещества, полученные в зеленых листьях за счет воздушного питания растений - фотосинтеза, и лишь остальные 5% зависят от почвенного или минерального питания. Но если эти 5% обеспечены не будут, то и 95% останутся только как потенциальная возможность.
Из всех внешних условий решающим фактором роста томатов является ночная температура. Если ночью она поднимается выше 24 или опускается ниже 16 градусов, плоды вообще не завязываются.
В ясные солнечные дни для получения урожая наиболее продуктивны ранние утренние часы, когда температура воздуха не превышает 20-25°С. Прирост органической массы в это время в 30 раз больше, чем при более высоких температурах.

2.2.Собственное исследование

2.2.1. Изучение структурного состояния почвы, типов почв, степеней состояния почвы.

2.2.2. Методика лабораторного исследования

В зависимости от количества воды , содержащейся в почве, различают пять степеней влажности: сухая почва, слегка увлажнённая, влажная, сырая и мокрая. При определении плотности почвы отмечают три степени её состояния: очень плотная, среднеуплотнённая, слабоуплотнённая. По механическому составу выделяют основные разновидности почв: суглинистые, глинистые, супесчаные, песчаные, и др.

Характеризуя структурное состояние почвы, в ней различают такие формы: комки, призмы, пластинки. Поэтому почвы по составу бывают зернистые, комковатые, ореховатые, листоватые, плитчатые, столбчатые и призматические. По цвету они могут принадлежать к тому или иному типу: подзол, краснозём, желтозём, чернозём и т.д.Окраска почв имеет большое агрономическое значение; с древних времён судили о качестве земель по их цвету. При этом плодородие ставили в зависимость от богатства почв гумусом. Окраска их зависит ещё от присутствия в них гумуса, соединений железа, кремниевой кислоты, извести, коалина.

2.2.2.1. Методика изучения механических свойств почвы.

Взять немного почвы, слегка увлажнить её и скатать в ладонях. Если почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании, то она тяжёлая суглинистая и в ней незначительно преобладает глинозём.

2.2.2.2. Методика изучения структуры почвы.

Взять немного почвы, разложить её тонким слоем на бумаге и рассмотреть, если почва распалась на комочки и при добавлении воды не образовалась сплошная вязкая масса, то она имеет структуру.

2.2.2.3. Методика изучения влагоёмкости почвы.

Отобрать немного почвы и взвесить, затем высушить в течение суток. Через определённое время почву снова взвесить, рассчитать по формуле.

2.2.2.4. Методика определения водопроницаемости почвы.

Взять каждый образец почвы (2 чайных ложки). Налить примерно 50 мл воды в сосуд и поместить в него отобранные образцы. Отметить время, за которое вода полностью впитается в почву. Если вода впитывается более 50 секунд, то почва имеет низкую водопроницаемость. Если вода впитается за 40-60 секунд, то почва будет иметь среднюю водопроницаемость. Высокую водопроницаемость почва будет иметь, если вода впитается за 40 секунд.

2.2.2. 5 Методика изучения содержания воздуха в почвенном образце.

Отобрать образцы неразрыхлённой почвы. Поместить их в 4 сосуда с водой и наблюдать, как выделяется из почвы воздух, замещаясь водой. Неинтенсивное выделение пузырьков свидетельствует о том, что аэрация почвы низкая.

2.2.2. 6. Методика определения ph почвенных образцов.

Используя индикаторную бумагу определить ph почвы, опустив конец бумаги в сосуды. Если рН исследуемой почвы колеблется в пределах 6-7, то среда почвы нейтральная.

2.2.2.7 Методика изучения засоленности почвы.

А) Обнаружение карбонат-ионов: в пробирки с исследуемыми образцами добавить концентрированную соляную кислоту. Наблюдать «вскипание» почвы (неинтенсивное выделение пузырьков). Это свидетельствует о наличии в почве карбонат-ионов.

Б) Обнаружение сульфат-ионов: в пробирки с почвенным раствором добавить раствор соли бария. Наблюдать за изменениями.

В) Обнаружение сульфит-ионов: в пробирки с почвенным раствором добавить по каплям спиртовой раствор йода. Наблюдать за изменениями.

Г) Обнаружение хлорид-иона: в пробирку с почвенным раствором добавить по каплям раствор нитрата серебра. Наблюдать за изменениями.

2.2.2.8.Методика обнаружения тяжёлых металлов в почвенных образцах.

А) Обнаружение ионов свинца: в пробирки с почвенным раствором добавить 1 мл раствора йодида калия. Наблюдать за изменениями.

Б) Обнаружение ионов меди: в пробирки налить раствор аммиака, перемешать содержимое пробирки. Наблюдать за изменениями.

В) Обнаружение ионов железа: в пробирку с почвенным раствором пипеткой налить 3-4 мл роданида калия. Если раствор приобрёл красноватый оттенок , то в нём содержатся ионы железа.

2.2.2.9. Методика определения гумуса в почвенных образцах.

Отобрать образцы почвы, взвесить их на весах . Поместить образец в стакан и прокалить его на огне в течении часа для полного сгорания всех органических веществ. Остудить стакан, взвесить почвенный образец после прокаливания (m2). Затем рассчитать процентное содержание органических веществ по формуле: w = (m1-m2)* 100% / m1

3.Физический анализ исследуемой почвы

В ходе исследования был проделан ряд экспериментов, с помощью которых удалось установить, какими свойствами обладает почва.

Для описания физических свойств я исследовала механические свойства, структуру, влагоемкость, водопроницаемость и содержание воздуха в почвенном образце.

2.2.2.1 «Определение механических свойств».

Взяли немного почвы, слегка увлажнили её и скатали в ладонях. Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании. Из чего мы сделали вывод, что почва тяжёлая суглинистая. И в ней не значительно преобладает глинозём.(Приложение 1)

2.2.2.2. «Определение структуры почвы».

Взяли немного почвы, разложили её тонким слоем на бумаге и рассмотрели. Почва распалась на комочки. При добавлении воды не образовалась сплошная вязкая масса. Проанализировав результаты, мы сделали вывод, что почва имеет структуру.(Приложение 2)

2.2.2.3. «Определение влагоемкости почвы».

По представленной выше методике произвели определение влагоёмкости почвы. Масса первого образца m1= 55 г.220мг.

Взвесили высушенную почву. Масса почвы стала m2= 49г.110 мг. Рассчитали по формуле: w = 6г.110 мг./ 55 г.220 мг.* 100 %= 11% (Приложение 3)

2.2.2.4. «Определение водопроницаемости почвы»

Взяли каждый образец почвы( 2 чайных ложки ). Налили примерно 50 мл воды в сосуд и поместили в него отобранные образцы. Отметили время, за которое вода полностью впиталась в почву – 1 образец (1 мин.),2 образец (52 сек.), 3 образец( 52 сек.), 4 образец(1 мин. 32 сек.) Мы сделали вывод, что образцы почвы имеют низкую водопроницаемость.(Приложение 4)

2.2.2.5. «Определение содержания воздуха в почвенном образце».

Отобрали образцы неразрыхлённой почвы. Поместили их в 4 сосуда с водой и наблюдали, как выделяется из почвы воздух, замещаясь водой.

Сделали вывод, что аэрация почвы достаточно низкая.(Приложение 5)

По результатам физического анализа исследуемых образцов мы установили, что выраженная структурность почвы, ее низкая водопроницаемость и плохая аэрация не способствуют получению хороших урожаев.

4.Химический анализ исследуемой почвы

В качестве параметров для химического анализа использовались следующие эксперименты: оценка кислотности почвы, оценка богатства почвы органическими веществами, определение засоленности почвы, определение присутствия тяжелых металлов.

2.2.2.6. «Определение рН почвенной вытяжки».

Используя солевую почвенную вытяжку, определили рН индикаторной бумагой, опустив конец бумажной полоски в сосуды.

рН исследуемой почвы колеблется в пределах 6-7. Из чего мы сделали вывод о том, что среда почвы нейтральная.(Приложение 6)

2.2.2.7. «Изучение засоленности почвы».

А) Обнаружение карбонат-ионов: в пробирки с исследуемыми образцами добавили концентрированную соляную кислоту. Наблюдали «вскипание» почвы (неинтенсивное выделение пузырьков). Это свидетельствует о наличии в почве карбонат-ионов.(Приложение 7)

Б) Обнаружение сульфат-ионов: в пробирки с почвенным раствором добавили раствор соли бария. Видимых изменений не обнаружили.(Приложение 8)

В) Обнаружение сульфит-ионов: в пробирки с почвенным раствором добавили по каплям спиртовой раствор йода. Видимых изменений не обнаружили.(Приложение 9)

Г) Обнаружение хлорид-иона: в пробирку с почвенным раствором добавили по каплям раствор нитрата серебра. Видимых изменений не обнаружили.(Приложение 10)

Из проведенных опытов сделали вывод об отсутствии значительной засоленности почвы.

2.2.2.8. «Обнаружение тяжелых металлов в почве».

А) Обнаружение ионов свинца: в пробирки с почвенным раствором добавили 1 мл раствора йодида калия. Видимых изменений не обнаружили.(Приложение 11)

Б) Обнаружение ионов меди: в пробирки налили раствора аммиака, перемешали содержимое пробирки. Видимых изменений не обнаружили.(Приложение 12)

В) Обнаружение ионов железа: Обнаружили, что раствор приобрёл красноватый оттенок.(Приложение 13)

2.2.2.9. «Определение содержания гумуса в почве».

Отобрав образец почвы, мы взвесили его на весах. Масса (m1) почвы- 50 г. После прокаливания масса образца составила 49,5 г.Затем рассчитали процентное содержание органических веществ по предложенной формуле: w = 50 - 49,5 * 100% / 50 = 1 % Данное содержание гумуса является очень низким.(Приложение 14)

Исходя из проделанных опытов, убедились, что исследуемые образцы почвы частично загрязнены тяжелыми металлами, но ситуация некритична, так как не обнаружены ионы свинца и ионы меди.

5. Результаты исследования

Таким образом, в ходе проведения ряда опытов мы выяснили:

1. Такие физические свойства как , низкая водопроницаемость и плохая аэрация почвы не способствуют получению хороших урожаев с пришкольного участка.

2. Положительно на плодородие почвы должно влиять отсутствие тяжелых металлов и вредных солей в ней.

3. Основной проблемой почвы на учебно-опытном участке школы является недостаточное содержание органических веществ и избыточное содержание карбонат-ионов, что обуславливает нейтральную среду почвенного раствора и снижает урожайность.

Различные методики исследования почв позволили нам провести комплексный анализ физических свойств и химического состава почвы на школьном учебно-опытном участке. Конечно, мы понимаем, что наша работа в условиях средней общеобразовательной школы не может носить глубокого фундаментального характера. Но, тем не менее, исследовательская работа, проведенная нами, позволяет надеяться, что ее результаты будут учтены и применены на практике.

6.Список литературы