Экологический проект по теме: «Изучение состава и свойств почвы приусадебного участка с целью создания экологически чистой территории»
творческая работа учащихся по экологии (9 класс) на тему

Управление образования администрации г. Белгорода

Негосударственное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа «Искорка»

Экологический проект по теме:

«Изучение состава и свойств почвы приусадебного

участка с целью создания экологически чистой территории»

г. Белгород, 2009 г.

Введение

Для меня изучение состава и свойств почв приусадебного участка – достаточно важная проблема.  Ведь для того, чтобы иметь ухоженный и экологически правильно организованный участок необходимо знать химический состав почвы, её тип, структуру.

Меня заинтересовала эта тема, потому, что, по моему мнению, данный проект поможет правильно составить план нашего участка и грамотно выстроить его.

Около нашего дома есть достаточно большая территория земли. Для того, чтобы заполнить эту площадь культурными растениями,  нужно знать свойства почвы и её состав, чтобы сопоставить их с требованиями тех растений, которые можно выращивать здесь.

Но есть и другая причина выбора данной темы проекта. Это сам процесс его выполнения. Во-первых, это проверка моих теоретических знаний по биологии, химии, экологии. Во-вторых, сам проект  очень увлекателен и полезен. Ведь в ходе его я узнала не только о составе и свойствах почвы, но и какие изменения могут произойти под влиянием различных факторов окружающей среды.

Я хочу научиться определять тип почвы, её состав, выяснить, каких веществ не достаточно для того, чтобы она стала плодородной. Также изучение состава почвы поможет определить достоинства и недостатки различных типов почв, какие удобрения вносить, выращивая определённые культурные растения.

В наше время важно выяснить, какова степень загрязнённости на данной территории, как она влияет на растения и почвы данной территории. Именно химический анализ позволит выявить признаки, причины загрязнения почвы. Выявление особенностей состава и свойств конкретных почв позволит определить методы ухаживания за ней для того, чтобы процент плодородности сохранялся достаточно высоким.

Данным проектом я планирую заниматься несколько лет. Сначала я хочу познакомиться с научно-популярной литературой, изучить энциклопедические данные, методики изучения почв. В первый год я применила их на своём приусадебном участке. В дальнейшем я планирую несколько раз в год повторять эти исследования. Также я собираюсь изучить и другие территории: вокруг нашей школы, на базе отдыха, естественные участки лесного массива и прибрежной территории вокруг неё, другие места Белгородской области.

Цель работы – узнать, что такое почва, какое она имеет значение в природе и жизни человека, познакомиться с методиками исследования почвы, изучить состав и свойства почвы приусадебного участка.

Задачи: 

1. изучить состояние почв приусадебного участка;
2. научиться определять кислотность почв;
3. овладеть методикой определения хлоридов, сульфатов в почве;
4.  определить механический состав почвы и её структуру.

Актуальность темы – в современном мире под влиянием деятельности человека происходит изменение естественных экологических систем. Всё меньше остаётся участков природы, не затронутых антропогенным фактором. Это оказывает отрицательное значение, как на саму окружающую природу, так и на человека. Очень важно, чтобы люди благоустраивая свою жизнь на нашей планете, не причиняли ей вреда или оказывали минимальное негативное воздействие на неё. Нам важно жить в экологически чистой обстановке, чтобы продукты, которыми мы питаемся, воздух, которым мы дышим, вода, которую мы используем, были бы безопасными. И если каждый человек даже на маленьком участке сможет создать благоприятные условия для сохранения и приумножения природных богатств, то мы изменим наш дом и сделаем его безопасным для будущих поколений.

Описание объекта исследования.

Объектом исследования являются два приусадебных участка, расположенных в посёлке Разумное, где проживают моя семья и родственники.

Первый участок находится близко к трассе. Процент концентрации транспортных средств в этом районе не одинаков в течение  суток: днём он не велик, но утром и вечером становится больше.

Второй приусадебный участок также находится возле трассы, но менее оживленной. Транспортных средств здесь меньше.

На изучаемых территориях построены дома для круглогодичного жилья, хозяйственные постройки. Есть огород и клумбы, небольшой сад, место с дикорастущими растениями.  Естественная растительность характеризуется травянистыми растениями, которые произрастают на лугу.

Участок  плоский, солнечный. На участке есть подвод воды по всей его длине.

Ход работы.

1. Выбор темы проекта.

2. Формулирование целей и задач.
3. Работа с литературой.
4. Формулирование гипотезы.

5. Подбор объекта исследования.

6. Выбор методики исследования.
7. Проведение исследования
8. Обработка результатов.
9. Формулировка выводов.
10. Написание отчёта.
11. Презентация отчёта.

1.1 Образование почв и их разнообразие.

Почвы занимают уникальное, но вполне закономерное положение в ландшафте. Они возникают там, где наиболее тесно взаимодействуют между собой живые организма и неорганическая (косная) материя при непосредственном участии водной и воздушной среды, и образуют особые природные системы. Почва оказалась первым типом особого класса природных систем земной коры, которые В. И. Вернадский назвал биокосными. Почва формировалась в течение длительного времени в верхней части коры выветривания в процессе взаимодействия горных пород, рельефа, климата, почвенно-грунтовых вод, растительных и животных организмов, микроорганизмов, деятельности человека.

Каждый из компонентов природы накладывает свой отпечаток на «внешность» почв и «физиологию» протекающих в них процессов, поэтому почву справедливо считают детищем и зеркалом ландшафта. Та мозаика почвенного покрова, которую мы наблюдаем на Белгородчине, отнюдь не случайна. Она – результат различия природных условий в пределах Белгородской области. Одним из важных факторов почвообразования в последнее время становится человек. Он может оказывать двоякое – как положительное, так и отрицательное – воздействие на почвы. К сожалению, пока приходится констатировать гораздо больше случаев его негативного влияния на почвенный покров.

Вследствие особого своего расположения на стыке двух природных зон (степной и лесостепной) и значительного разнообразия природных условий в Белгородской области сложились предпосылки для формирования большого количества типов почв, список которых включает 10 типов, 18 подтипов, 37 родов и 320 видов и разновидностей. Они закономерно сменяют друг друга в направлении с севера на юг и с запада на восток, подчиняясь наиболее общим законам географического распространения: закону широтной зональности, закону фациальности (провинциальности) и закону аналогичных топографических рядов.2 

Примерно 10 тыс. лет назад человек современного типа (прежде его называли кроманьонцем) — первый среди людей, заслуживший название «человека разумного», — совершил так называемую неолитическую революцию. Находясь перед угрозой голода, он резко изменил способ своего существования. Уничтожив всю съедобную дичь и истощив охотничьи угодья, этот охотник и собиратель был вынужден заняться скотоводством и земледелием, для того чтобы получать достаточное количество продуктов. И тут он впервые встретился с почвой как объектом своего прямого жизненного интереса. В течение столетий стихийно складывались и передавались из поколения в поколение приёмы обработки земли. Впоследствии, эти рекомендации стали записываться и передаваться по наследству, постоянно дополняясь. Они стали отправной точкой для более сложных научных исследований в области земледелия. Таков путь становления агрономии — отрасли науки, имеющей дело с наиболее жизненно важным свойством почвы — плодородием.

Плодородие почвы — это её способность обеспечивать сельскохозяйственные растения элементами минерального питания и влагой и в результате этого давать урожай. Естественным плодородием обладают целинные, не возделываемые человеком почвы. Уровень плодородия может быть повышен человеком путём внесения удобрений, благодаря различным способам обработки, мелиорацией и другими специальными мероприятиями.

Внимательнее всего с древних времён люди изучали самый верхний слой почвы — пахотный, где находятся корни возделываемых растений. Это корнеобитаемый слой почвы — объект агрономического почвоведения.

Для людей главное было получить урожай, а для этого необходимо разобраться в том, как почва питает растения, какие её свойства благотворно влияют на сельскохозяйственные культуры, а какие, наоборот, затрудняют их жизнь.

Поэтому до второй половины XIX в. внимание учёных было приковано лишь к самому верхнему слою почвы, в котором обитают корни растений. К этому времени стало ясно: для получения хороших урожаев необходимо, чтобы корни растения получали из почвы достаточно влаги, минеральных веществ и могли спокойно дышать. Поэтому люди внимательно изучали те характеристики почв, от которых в первую очередь зависит снабжение растений всем необходимым, прежде всего — механический состав и органическое вещество почвы. 1

1.2Механический состав почвы.

Каждому хорошо известно, как быстро впитывается вода в пляжный песок. Впитывается и тут же, как сито, просачивается вглубь. А посмотрите, как ведёт себя глина: она практически не пропускает воду.
Недаром из неё делают посуду, а в древние времена вылепленные сосуды и котлы даже не обжигали на костре.

Дело в том, что песок представляет собой относительно крупные частицы, размером от 0,01 до 3 мм. Из-за относительно больших размеров они не могут плотно прилегать друг к другу, между ними остаются пустоты. По ним, как по каналам, вода быстро просачивается вглубь. Мелкие же частицы глины, размеры которых менее 0,01 мм, столь плотно «упакованы» в почвенном слое, что по капиллярам между ними вода движется с трудом.

Практически ни одна почва не состоит целиком из песка или целиком из глины. В каждой из почв они присутствуют вместе, но в разных соотношениях, например, 55 % песка и 45 % глины. По соотношению частиц различного размера судят о механическом составе почвы. Если в ней преобладают крупные песчаные частицы, почвоведы говорят о лёгких песчаных почвах, если много мелких глинистых – о тяжёлой глинистой почве. Если соотношение песка и глины примерно одинаково, то такие почвы называют «суглинистыми» (либо легкосуглинистыми, когда песка всё же немного больше, либо тяжёлосуглинистыми, когда немного больше глины). Механический состав почвы очень сильно влияет на плодородие почвы. Чем больше песка, тем слабее она удерживает воду, но при этом корни растений лучше снабжаются воздухом, необходимым им для дыхания. Наоборот, чем больше глины, тем сильнее удерживается драгоценная влага, но хуже поступает воздух. Поэтому механический состав – одно из первых свойств почв, которые стали изучаться людьми.

Более 100 лет назад В.В.Докучаев установил, что расположение основных типов почв по поверхности Земли подчинено закону зональности: они распространены широкими полосами, простирающимися примерно в широтном направлении и последовательно сменяющими друг друга по мере изменения широты местности в соответствии с изменением климата, растительности, животного мира и других условий почвообразования. Для многих административных единиц их территории оказываются слишком малы для проявления этой закономерности. Но для территории Белгородской области, находящейся на границе двух природных зон, зональные различия в распределении основных типов почв хорошо прослеживаются. Граница между лесостепными почвами (серые лесные, черноземы оподзоленные, выщелоченные и типичные) и степными, представленная в области черноземами обыкновенными, проходит примерно по долине реки Тихая Сосна. Каждый из типов почв возник в особых биоклиматических, геолого-геоморфологических, почвенно-гидрологических условиях и характеризуется наличием того или иного, ведущего для него процесса почвообразования и определенным строением профиля.

Согласно закону фациальности почв, установленному еще в начале XX столетия Л.И. Прасоловым, местные особенности климатов и, в первую очередь, гидротермические условия регионов осложняют проявление широтной зональности и способствуют формированию иных почв. Проявление этой закономерности тоже можно проследить на территории области. Например, в наиболее возвышенной ее части (между долинами рек Сейм и Сеймица), получающей большее количество осадков, преобладают черноземы выщелоченные; при продвижении к Прохоровке и Губкину и снижении количества осадков в почвенном покрове начинают доминировать черноземы типичные.

Закон аналогичных топографических рядов, сформулированный известным русским почвоведом С.А.Захаровым в 1927 году, гласит, что в разных почвенных зонах состав почвенного покрова различен, но распределение почв по элементам рельефа имеет аналогичный характер. Как правило, на возвышенных элементах рельефа расположены почвы генетически самостоятельные (автоморфные), а по мере перехода к отрицательным формам рельефа все большую роль играют генетически подчиненные почвы с аккумуляцией в них подвижных веществ (гидроморфные). В связи с широким развитием овражно-балочной сети эта закономерность в Белгородской области проявляется очень ярко. Например, в районе с. Шопино (Яковлевский район) описана закономерная смена почв от водоразделов к днищу оврага, состоящая из чернозема, выщелоченного на водоразделе, чернозема остаточно-карбонатного в верхней части склона, чернозема типичного среднесмытого в нижней части склона и аллювиально-лугово-болотной почвы на днище балки.

1.3 Основные типы почв и закономерности их распространения.

Земельные ресурсы

 Общая площадь земельных угодий области составляет 2713,4 тыс. га. Почвенный покров области сравнительно однороден: почти 77% площади занято черноземом. На долю серых лесных почв приходится около 15% площади. Среди почв, занимающих на территории области более 1% площади, представлены также пойменные луговые (3,75%), дерново-намытые (1,4%), пойменные лугово-болотные (1,1%) и черноземно-луговые почвы (1%). Другие типы почв (лугово-черноземные, солонцы, солоди, песчаные) занимают небольшие участки, площадь которых составляет десятые и сотые доли процентов от общей площади области.

Черноземы - национальное богатство России. Это подчеркивал основоположник науки о почве В.В.Докучаев. Он писал, что многие районы земного шара «никогда при данных климатических условиях не увидят той благодатной почвы, которая составляет коренное, ни с чем несравнимое богатство России и которая является результатом удивительно счастливого и весьма сложного комплекса ряда физических условий!».

Формирование черноземных почв в области связано с выраженной сезонной динамикой, которая обусловливает временную разобщенность поступления органических остатков и их минерализации с периодическим замедлением процессов гумификации и минерализации, т.е. биологического круговорота элементов. Специфика природных условий приводит к тому, что в черноземах нет угрозы быстрого вымывания из почвы элементов питания и органического вещества, так же, как нет и условий для полной минерализации годового опада. Все это приводит к накоплению в почве больших запасов гумуса и элементов питания.

Все черноземы подразделяют на черноземы лесостепи (оподзо-
ленные, выщелоченные и типичные) и черноземы степи (обыкновен-
ные и южные). В Белгородской области встречаются все подтипы чер-
ноземов за исключением южных, при этом по площади лидируют ти-
пичные (36,1% площади области) и выщелоченные (23,2%). В целом
черноземы лесостепи обладают благоприятными химическими, физи-
ко-химическими, водно-физическими свойствами. Однако сложившее-
ся о них представление, как о почвах очень высокого потенциального
плодородия, справедливо только для части их и требует пересмотра и
уточнения в связи с большой антропогенной нагрузкой.

По характеру почвенного покрова всю территорию Белгородской области можно разделить на три части: 1 - Западную лесостепную (25% территории области); 2 - Центральную и Восточную лесостепную (49% территории области); 3 - Юго-восточную степную (26% территории области). Западная часть располагается на юго-западных склонах Среднерусской возвышенности до реки Северский Донец и верховьев реки Сейм.

Преобладают на этой территории черноземы типичные (39%) и выщелоченные (27%) - мощные и среднемощные, но малогумусные. Комплекс балочных почв занимает 13%, незначительную территорию (3,5%) - карбонатные черноземы.

Центральная и Восточная лесостепные части области протягиваются примерно до реки Тихая Сосна. Здесь уменьшается доля типичных и выщелоченных черноземов (27 и 22% соответственно), но возрастает доля оподзоленных черноземов и серых лесных почв. Нарастает расчленение овражно-балочной сетью, поэтому до 16% увеличивается площадь, занятая комплексом балочных почв.

На выходах палеоген-неогеновых глин сформированы черноземы солонцеватые (3% территории), а на меловых обнажениях - черноземы остаточно-карбонатные (6% территории). Черноземные почвы в этой части области среднемощные, средне- и малогумусные. На террасах реки Оскол встречаются массивы песчаных почв.

Юго-восточная степная часть области располагается за рекой Тихая Сосна. Основной фон почвенного покрова составляют черноземы обыкновенные (55%), значительна доля солонцеватых черноземов (10%) и остаточно-карбонатных (7%). Широко представлены почвы овражно-балочного комплекса (25%). Обыкновенные черноземы среднемощные и среднегумусные.

Земельные ресурсы - один из важнейших видов природных ресурсов, под которыми понимается территория с определенным качеством почв, климатом, рельефом, растительностью и т.д. Земельные ресурсы - это основа размещения народнохозяйственных объектов, расселения населения и главное средство производства в сельском и лесном хозяйствах.

Земельные ресурсы Белгородской области - это земли, систе-
матически используемые или пригодные к использованию для конкретных
хозяйственных целей и различающиеся по природно-историческим
признакам. Для большинства отраслей народного хозяйства
не имеет значения, какие почвы развиты на этих землях. К
таким отраслям относятся, прежде всего, дорожное, промышленное
и гражданское строительство.        

Лишь для двух направлений использования земель - для сельского и лесного хозяйства - важно качество почв, их плодородие, т.к. в этих отраслях земля становится средством производства. Все земельные ресурсы территории называют ее земельным фондом. Основные направления использования земельного фонда области на 01.01.2000 г. представлены ниже:

Земельный фонд области

Земельные угодья области подразделяются на сельскохозяйственные (пашни, залежь, многолетние плодовые и ягодные насаждения, кормовые угодья: сенокосы и пастбища) и несельскохозяйственные (леса, кустарники, заболоченные земли, земли водохозяйственных объектов; дороги, застроенные территории, прочие земли; овраги, пески, оползни, меловые и глиняные обнажения и т. п.).

Поскольку Белгородская область расположена в зоне с благоприятными условиями для развития сельского хозяйства, наибольший удельный вес в структуре земель приходится на сельскохозяйственные угодья, площадь которых составляет 21 452 тыс. гектаров (79,1% от общей площади области). Из них 1513,8 тыс. га – пашня. Значительные площади земель заняты лесами и древесно-кустарниковыми насаждениями – 330,9 тыс. га (12,2%). Под реками и другими водоёмами находится 24,6 тыс. га (0,95%), под болотами – 22,7 тыс. га (0,8%). Под дорогами и застроенными территориями занято 124,4 тыс. га (4,5). Прочие земли составляют 67,1 тыс. га (2,5%).

1.4 Деградация почв и их охрана

Современное состояние почв Белгородской области характеризуется проявлением деградации, которая может привести к потере способности выполнять ресурсо- и средовоспроизводящие функции. К сожалению, на территории области проявляется целая серия явлений деградации, связанных с различными нарушениями почвенного покрова и процессов, происходящих в них. Вот некоторые из них:

1. 4. 1. Нарушение биоэнергетического режима почв и экосистем:

а) Девегетация почв – потеря почвами лесного кустарникового, травянистого растительного покрова, ведущая к постепенному омертвению почв, снижению биопродуктивности и к утрате экологических функций. На территории области 79% площади земель занято сельскохозяйственными угодьями, 74,9% из них – распахано. Это привело к замене естественных биоценозов искусственными агроценозами, вызвавшими нарушение биологического круговорота веществ, так как 40-80% культурной растительности удаляется с поля, что приводит к истощению почв. Для борьбы с истощением необходимо регулярное внесение удобрений – как минеральных, так и органических. Однако в настоящее время, в связи с общим спадом производства наблюдается уменьшение количества вносимых удобрений. Уменьшение органических удобрений привело к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

б) Дегумификация почв – потеря почвами главного носителя плодородия – гумуса. Значительная часть территории Белгородской области относилась ранее к Среднерусской провинции лесостепных среднегумусных и тучных чернозёмов, т. е. содержание гумуса в почвах составляло 6-7% и более. К началу 90-х годов тучные чернозёмы практически исчезли, площади среднегумусных почв существенно сократилось, широко распространились малогумусные чернозёмы с содержанием гумуса 4,3-5,4%. Минерализация гумуса усиливается при интенсивном применении азотных и фосфорных удобрений, активных пестицидов. Пестицидная нагрузка составила в 1990 году 2,7 кг/га пашни, сократилась в 1993 году до 1,3 кг/га пашни, а в 1999 году – до 0,7 кг/га. Таким образом, с точки зрения уменьшения минерализации гумуса, снижение пестицидной нагрузки и внесение минеральных удобрений можно считать положительным моментом, в то же время ни о какой стабилизации содержания гумуса (а тем более о его росте) нельзя говорить, опираясь на представленные выше данные о резком снижении внесения органических удобрений.

в) Почвоутомление и истощение почв – это процессы, происходящие в почвах в результате длительного бессменного возделывания одного и того же вида сельскохозяйственных культур. В условиях крупного хозяйства с разработанной системой севооборотов эта проблема менее актуальна. Остро она стоит на личных садово-огородных участках, где возделывается преимущественно картофель. Проблема может обостриться с развитием фермерского хозяйства, если недостаточная подготовленность фермеров суммируется с невозможностью обеспечения разнообразия культур вследствие отсутствия семенного материала. К моно культурам в условиях области можно отнести свёклу, кукурузу, пшеницу и др. Для оздоровления обстановки необходимо использование в севообороте люцерны, клевера, трав.

1. 4. 2 Деградационные изменения, связанные с патологией почвенных горизонтов и профиля почвы:

а) Отчуждение и выключение почв из действующих экосистем. Из различных экосистем биосферы строениями, сооружениями, дорогами и иными объектами на территории области изъято 45 тыс. га земель. На этой площади поверхностный гумусовый слой либо уничтожен, либо утрамбован, либо закрыт асфальтом, лишен жизни и отравлен. Отсутствие данных о площадях свалок на территории области позволяет предположить, что действительная площадь таких уничтоженных почв значительно больше.

б) Эрозия и дефляция почв. Из 2145,2 тыс. га сельскохозяйственных угодий водной эрозии подвержено 925,3 тыс. га и еще 551,7 тыс. га являются эрозионно опасными - т.е. 68,8% сельскохозяйственных угодий. Еще 26,2 тыс. га расположено под оврагами. Дефляция развита на территории области слабее, однако 780,1 тыс. га являются дефляционно опасными, а 3 тыс. га - подвержено дефляции (ветровой эрозии). Таким образом, 36,5% сельскохозяйственных угодий опасны с позиции развития ветровой эрозии.

Описанные процессы деградации почв осложняют хозяйственное их использование и снижают продуктивность. Поэтому почва как основа жизни и неотъемлемая составная часть природной среды обитания человека нуждается в заботе, охране и повышении плодородия.

В целях предотвращения негативных процессов, возникающих при нерациональной организации землепользования, особую роль должно сыграть совершенствование почвозащитной организации территории, основанной на экологических принципах и предусматривающей максимальный учет особенностей природных комплексов (ландшафтов). Разработка новых систем землеустройства, учитывающих особенности природных ландшафтов и многоукладности сельского хозяйства, станет одной из основных задач рационального использования и охраны земельных ресурсов.

Для коллективных хозяйств и других собственников земли нужна принципиально новая, экологически сбалансированная система земледелия, которая позволила бы вначале погасить негативные процессы деградации почв, приводящих к ухудшению экологической обстановки, а затем - увеличить производство сельскохозяйственной продукции. Такая современная научно обоснованная система земледелия в Белгородской области должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Строго учитывать местные почвенно-климатические и другие
природные условия, т.е. быть экологически всесторонне обоснованной.

2. Обеспечивать расширенное воспроизводство плодородия почв, защиту их от эрозии и других негативных процессов.

3. Создавать условия для устойчивого развития растениеводства и животноводства, всего АПК и наращивания продукции.

4. Быть экономически обоснованной, обеспечивать оптимальное размещение и специализацию производства.

5. Восстановить «хозяина» на всех уровнях землепользования (от арендаторов до агропромышленных объединений и агрофирм).

Ученые считают, что в условиях сильной расчлененности территории, вся система земледелия должна быть почвозащитной и базироваться на контурной организации территории; на системе севооборотов, дифференцированных по почвозащитному эффекту; на экологически безопасных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур; агролесомелиоративном комплексе.2

Чем же отличается культурная почва от целинной? Её пашут, удобряют, орошают или осушают, или делают и то и другое (полив поля с уложенной дренажной сетью). Из этого видно, насколько изменились условия почвообразования? Это можно сравнить с перемещением почвы в другую природную зону, а может быть, и в такие условия, которые не имеют природных аналогов. А отсюда — оригинальные эффективным (плодородие, которое определяется уровнем развития земледелия) и естественным. А в географическом, биоклиматическом, ландшафтном понимании? Для облегчения задачи нужно вспомнить распаханное поле. Не нём уничтожена естественная растительность, его почвенные процессы, приводящие к оригинальным свойствам; оригинальные свойства приводят к оригинальным горизонтам, те — к оригинальным почвенным профилям, профили — к новым потребностям в номенклатурном, классификационном и картографическом «обслуживании» этих почв. Отсюда возникает необходимость географии типов антропогенных (вызванных человеком) воздействий на почвы, географии почвенных реакций — «ответов» на эти воздействия. Последние вопросы особенно важны в глобальном масштабе, когда приходится говорить об изменении человеком природной среды в целом и пытаться оценить последствия этих изменений.

Итак, в культурных почвах может быть изменено всё — микроклимат, биологический круговорот веществ. В них проявляются процессы перемещения огромных масс внутри почвы при вспашке или их перемещения по горизонтали при выравнивании поверхности. Возможно и удаление значительных почвенных масс за пределы обрабатываемой территории при ветровой или водной эрозии почв, и даже полное исчезновение почв с выходом на поверхность скального основания при их хищнической эксплуатации.

1. 5 КУЛЬТУРНЫЕ ПОЧВЫ

Проблемы повышения эффективного плодородия волновали человека с тех пор, как он взялся за ручку примитивного копательного орудия на краю своего поля. Постепенное улучшение обрабатываемых земель — наиболее распространённый способ сельскохозяйственного освоения территорий. Внесение минеральных удобрений для повышения запасов минеральных элементов питания или органических — для увеличения содержания гумуса, глубокая вспашка для создания мощного корнеобитаемого горизонта, химическая мелиорация для приведения реакции почвенного раствора к оптимальным значениям и прочие улучшающие мероприятия постепенно формируют культурную почву, отвечающую в своих свойствах и плодородии передовому уровню земледелия.

Культурная почва по своим свойствам — довольно устойчивое образование, длительное время сохраняющее высокий уровень плодородия даже без постоянных поддерживающих мероприятий. Этого нельзя сказать об окультуренной почве, преобразуемой человеком и находящейся между естественной и культурной стадиями. В ней ещё не сформированы устойчивые структурное и гумусовое состояния, и такая почва с лёгкостью теряет эффективное плодородие при снижении культуры возделывания.

Наиболее устойчивые в своём высоком плодородии почвы настолько сильно отличаются от исходных естественных, что получили название агрозёмов. В качестве примера агрозёмов можно назвать рукотворные почвы голландских польдеров или почвы огородов, возделываемые ручным трудом.

Получение высокого урожая не обязательно связано с высокой степенью окультуренности почвы. Такие урожаи получали в самые первые годы освоения целинных земель Казахстана, когда исходное естественное плодородие было достаточно высоким. Внесение минеральных удобрений также способно существенно повысить урожай, не создавая культурную почву. Культурная же почва позволяет получать устойчивые высокие урожаи без усиленных воздействий на неё. Окультуривание почвы находится в прямой зависимости от уровня культуры общества в целом.1 

2. Практическая работа.
Исследование почвы приусадебного участка.

2.1 Определение механического и минерального состава почвы

        Механический состав почвы, т. е. содержание в ней частиц различной величины – важнейшее физическое свойство почвы. По механическому составу почвы делят на песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые. От механического состава зависит плотность, водопроницаемость почвы, влагоёмкость, аэрация, теплоёмкость, теплопроводность. Наиболее плодородными являются суглинки и супесчаники. Песок – основной почвенный материал, который состоит, главным образом, из кремнезёма SiO2. Кремнезём служит источником силикат-ионов (SiO32-), которые соединяются с ионами Al3+, железа - Fe2+, Fe3+ и образуют силикаты – кристаллические соединения. Песчаные почвы сложены из крупных частиц, они сухие, т. к. плохо задерживают влагу.

Глинистые минералы имеют вид микроскопических плоских кристаллов шестиугольной формы. Каждый кристалл включает в себя силикаты и гидроксиды алюминия и железа. Кристаллы глины по объёму очень малы, а площадь их поверхности, граничащая с пустотами между ними, велика. К поверхности кристаллов прикрепляются молекулы воды и элементов питания. Вот почему глинистые плохо пропускают воду, затрудняют её доступ к растениям

В общем случае, чем меньше частицы почвы, тем больше их способность удерживать воду и химические вещества, и наоблорот.3

Ход работы.

1. Взяли немного почвы, увлажнили её и скатали в ладонях.
2. По тому признаку, как почва скатывается, определили её механический состав, пользуясь таблицей:
   

3. Исходя из типа почвы по механическому составу, определили, что  в ней преобладает глинозём.

Вывод: данные образцы почвы являются тяжёлыми суглинистыми и глинистыми.

2.2 Определение структуры почвы

Механический состав почв во многом определяет её структуру. Структурная почва комковатая или зернистая, состоящая из комочков до 10 мм в диаметре. Эти комочки включают минеральные частицы, склеенные гумусом. В таких почвах много воды и воздуха, которые вместе с органической составляющей обуславливают плодородие.
Бесструктурные почвы состоят из очень мелких частиц – до 0, 001 мм в диаметре. Поглощая воду, такие почвы образуют сплошную липкую массу.3

Ход работы.

1. Взяли немного почвы, разложили её тонким слоем на блюдце и рассмотрели. Отметили наличие структуры.
2. Добавили немного воды. Сплошная масса при этом не образовалась.
3. Вывод:
   - исследуемая почва структурированная,
   - для неё характерна прекрасная аэрация и инфильтрация.
   

2.3 Определение рН почвы

Химические свойства почвы зависят от содержания в ней минеральных веществ, которые находятся в виде растворённых в воде гидратированных ионов.

Одной из важных характеристик химического состава почв является реакция её среды, т. е. кислотность почвы. В среднем рН почв близко к нейтральному значению. Такие почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почвы имеют рН = 8-9, т. е. они слабо щелочные; торфяные имеют рН = 4-6, т. е. они слабо кислые. Соответственно, основные и кислые почвы имеют специфический, приспособленный к тем или другим состав почвенных организмов.

При значении рН меньше 3 (сильно кислые почвы) и больше 9 (сильно щелочные почвы) из-за высоких концентраций ионов водорода или ионов гидроксид-ионов повреждаются клетки живых организмов. Кроме этого, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных элементов. При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия, что она становится высокотоксичной для большинства растений. При ещё более низких значениях рН в токсичных концентрациях могут содержаться ионы железа Fe3+, марганца Mn2+ . При высоких значениях рН ионы

железа Fe3+, марганца Mn2+ , а также фосфат-ионы PO43- оказываются связанными в малорастворимые соединения (фосфаты и гидрофосфаты) – тогда растения страдают от их недостатка.3

Ход работы

1. Поместили в колбу 10 г почвы.
2. Добавили в колбу 25 мл дистиллированной воды.
3. Закрыли колбу пробкой, энергично встряхнули и дали отстояться содержимому в течение нескольких часов.
4. Отфильтровали содержимое колбы и определили рН почвенной вытяжки с помощью универсальной индикаторной бумаги.
5. Определили, к какому типу кислотности относится данный почвенный образец, сравнив с данными таблицы:

6) Назвали растения, которые могут произрастать на исследуемых почвах.

Растения – индикаторы почв

Дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают.

Ацидофилы крайние (рН 3,5-4,5) - сфагнум, зеленые мхи, плаун, кошачьи лапки, хвощ полевой, щавель малый.

Ацидофилы умеренные (рН 4,5-6,0) – черника, брусника, багульник, сушеница, калужница болотная, сердечник луговой, вейник наземный.

Ацидофилы слабые (рН 5,0-6,7) – папоротник мужской, медуница неясная, зеленчук, колокольчик широколистный, малина смородина, иван-да-марья, кисличка заячья.

Нейтрофильные  (рН 6,0-7,3) - сныть европейская, клубника зеленая, клевер горный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой.

Нейтрально-базофильные (рН 6,7-7,8) - мать и мачеха, люцерна серповидная, осока мохнатая, гусиная лапка.

Базофильные (рН 7,8-9,0) - бузина сибирская, вяз шершавый, бересклет бородавчатый, горчица полевая, льнянка.

Вывод: Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще кислотность не выходит за пределы 4-8.

В исследуемых образцах почвы при трехкратном определении было выяснено, что кислотность почвы равна 5 (рН=5). Исследуемые почвы относятся к среднекислым почвам. Данный показатель считается хорошим  для произрастающих растений и почвенных организмов.

2.4 Обнаружение сульфатов в почве

Определение химического состава почвы чаще всего начинается с анализа водной почвенной вытяжки, т.к. хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями.

Преимущественное накопление микроэлементов происходит в верхней части корнеобитаемого слоя почв.

Избыток растворенных в почве солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создает повышенную концентрацию соответствующих  ионов в почвенном растворе, а это снижает ее плодородие. Такими солями являются, например, хлориды натрия, магния, кальция, карбонат и сульфат натрия. 3

Ход работы:

1) Взяли 25 г почвы, поместили в колбу, добавили 50 мл дистиллированной воды.

2) Взболтали содержимое колбы, дали отстояться в течение 5-10 мин.

3) Еще раз взболтали  и после отстаивания профильтровали.

4) К 5 мл почвенной вытяжки прилили несколько капель  концентрированной соляной кислоты и  3 мл 20%-ного раствора хлорида бария.

5) Наблюдали появление слегка мутного раствора.

Уравнение качественной реакции на сульфат- ион:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl

Вывод: содержание в образцах почвы сульфатов незначительное. Такое количество не будет снижать плодородие почвы.

2. 5 Определение наличия хлоридов в почве

Определение химического состава почвы чаще всего начинается с анализа водной почвенной вытяжки, т.к. хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями.

Преимущественное накопление микроэлементов происходит в верхней части корнеобитаемого слоя почв.

Избыток растворенных в почве солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создает повышенную концентрацию соответствующих  ионов в почвенном растворе, а это снижает ее плодородие. Такими солями являются, например, хлориды натрия, магния, кальция, карбонат и сульфат натрия.3

Ход работы:

1) Взяли 25 г почвы, поместили в колбу, добавили 50 мл     дистиллированной воды.

2. Взболтали содержимое колбы, дали отстояться в течение 5-10 мин.

3. Еще раз взболтали и после отстаивания профильтровали.

4. Отлили в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавили несколько капель 10%-ной азотной кислоты и по каплям 1,5% раствор нитрата серебра.

5. Наблюдали помутнение раствора.

Уравнение протекающей реакции выглядит так:

AgNO3 +NaCl = AgCl + NaNO3

Вывод: в исследуемых образцах почвы содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов. Такое количество не повлияет на снижение плодородия почвы.

Результаты работы:

1. По изменению окраски универсальной индикаторной бумаги – кислотность почвы низкая.

2. Известкование почвы не требуется.
3. На участке умеренно применяются минеральные и органические удобрения. Преимущественно используются органические удобрения животного происхождения (куриный помёт).  Для подкормки отдельных цветочных культур применяются жидкие комплексные удобрения «Идеал», «Радуга».
4. Правила использования химикатов:

1. Использовать средства индивидуальной защиты.
2. Использовать специальный инвентарь, предназначенный для данного вида работ.
3. Не допускать передозировки удобрений. Количество внесённого удобрения должно соответствовать инструкции на упаковке.
4. Вносить удобрения в сроки, установленные для данного вида работ.

5. Механический состав почвы – тяжёлая суглинистая и глинистая почвы.
6. Исследуемые образцы почвы относятся к структурным комковатым.

7. Содержание в почве сульфат-ионов и хлорид-ионов незначительное, оно не снижает плодородия.

Я познакомилась с различными методиками исследования состава, свойств, структуры почвы. Некоторые методики были применены при исследованиях почв на двух приусадебных участках, расположенных в посёлке Разумное, где я проживаю.

Мною была определена структура почвы, её механический состав, рН, содержание сульфатов и хлоридов.

Особенности данной почвы позволяют использовать её для выращивания сельскохозяйственных и декоративных растений.

Со своими результатами я ознакомлю своих родителей и родственников и на будущий год мы будем высаживать растения с учётом полученных мною результатов.

Также необходимо весной продолжить исследования и определить другие параметры, методики которых я изучала. Также необходимо проводить подобные исследования и в других местах. Я планирую исследовать территории школы, школьной базы и некоторые места в городе и области, чтобы составить мониторинг почв и сравнить данные этого и последующих годов.

С целью получения научных консультаций планируется обратиться  к преподавателям кафедры земледелия и агрохимии БелГСХА.

Список литературы

1. Энциклопедия для детей. Аванта +: Том 3. География. – М.: Аванта+, 1994.
2. Белгородоведение. Учебник для общеобразовательных учреждений. Под. Ред. В. А. Шаповалова. – Б 43 БелГУ, 2002.
3. Мансурова С. Е., Кокуева Г. Н. Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города. 9-11 классы. – М.:Гуманитарный издательский дом ВЛАДОС, 2001.
4. Петин А. Н., Ногых Л. Л., Петина В. И., Глазунова Е. Г. Экология Белгородской области. – М.: Московский Университет, 2002.