XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ АГРОХИМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ермилова А.В. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Гимназия», г. Полярный

Оброскова М.А. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Гимназия», г. Полярный

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В последнее время из-за активного роста городов, более остро стоит вопрос рационального использования земельных ресурсов. Одним из активных разрушителей почвенного покрова выступает антропогенная деятельность. К настоящему времени около 2 млрд. га почв на планете подвержены деградации разной глубины. Наиболее сильной разрушительной силой обладает водная эрозия (около 56%), значительны разрушения ветровой и химической эрозии (28 и 12% соответственно). По этой причине деградация почв может стать основной и главной проблемой нашего времени. Конечно, для улучшения плодородия можно использовать удобрения, но нерациональное их использование может привести к загрязнению, как сельскохозяйственных почв, так и прилегающих к ним территорий. Обеспечение рационального внесения элементов питания растений требует проведения мониторинга сельскохозяйственных почв по основным агрохимическим показателям.

Данный анализ позволяет выявить содержание химических элементов в почве, их нехватку или избыток, что позволит сбалансировать набор вносимых в нее компонентов и повысить плодородие без угрозы загрязнения.

Проблема: Исследовать, какими агрохимическими показателями обладают сельскохозяйственные угодиявозле сельского поселения Междуречье.

Гипотеза:Зная агрохимические показатели почв можно предположить, каким образом улучшить их плодородность.

Цель работы: Изучение агрохимических показателей почв Мурманской области

Задачи:

1. На основе литературного анализа рассмотреть основные агрохимические показатели почв.

2. Рассмотреть физико-географические характеристики исследуемого района, общие сведения о хозяйствах и методы исследования и отбор проб агрохимических показателей.

3. Провести анализ основных агрохимических показателей исследуемых почв и сделать выводы о состоянии плодородия почв по данным показателям.

Объект исследования: сельскохозяйственные почвы Мурманской области

Предмет: почвы Мурманской области

Для реализации поставленных задач были использованы следующие методы:

1. Анализ литературных источников;

2. Отбор образцов почв (метод конверта);

3. Качественный химический метод исследования;

4. Сравнительный анализ.

Практическая значимость: Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы для определения необходимости внесения удобрений с целью повышения плодородия сельскохозяйственных почв Мурманской области.

1. Плодородие почв и его характеристика

Значение почвы как основного средства сельскохозяйственного производства определяется ее главным свойством – плодородием.

Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений во всех необходимых им условиях (воде, элементах питания, обеспечение корневой системы необходимым количеством тепла и воздуха и т.д.) для нормального роста и развития [1]. Выделяют несколько видов почвенного плодородия.

Естественное (природное) плодородие – вид плодородия, формирующийся без антропогенного вмешательства, присущий почве в ее естественном природном состоянии. Оно формируется под влиянием сочетания природных факторов, обуславливающих протекание почвообразовательных процессов, прежде всего, гумификации почв, характеризующей в дальнейшем высокую или низкую плодородность [1].

Искусственное плодородие – характеристика почвы, которую она приобретает в результате целенаправленной хозяйственной деятельности человека (обработки, применения удобрения, мелиорации и других приемов по окультуриванию). В чистом виде данный вид плодородия характерен для рекультивированных (насыпных) почв и для тепличных грунтов.

Естественное и искусственное плодородие неразрывно связаны между собой и образуют эффективное (экономическое) плодородие – доля потенциального плодородия, реализованная в виде урожая растений при определенных климатических условиях. Эта величина определяется массой урожая, получаемой с единицы площади почв. Она зависит от свойств почв, климатических параметров, хозяйственной деятельности человека, сорта и вида выращиваемых культур.

Потенциальное плодородие – суммарное плодородие почвы, формируемое ее природными свойствами, приобретенными в ходе почвообразования, а также за счет направленных изменений в ходе антропогенного воздействия [1]. По отношению к определенным видам растений или группам, плодородие почвы носит относительный характер. Одна и та же почва, обладая своими показателями плодородия, может оказаться благоприятной для выращивания одних растений, но абсолютно не пригодной для возделывания других.

Особую роль в регулировании почвенного плодородия играет агрохимический анализ почвы, с помощью которого можно установить потребность растений в элементах питания и других факторах плодородия.

Агрохимический анализ почвы – мероприятия, проводимые с целью определения степени обеспеченности почвы важнейшими элементами минерального питания и качества почвы по основным показателям, определяющим доступность питательных элементов для растений и условия среды (влажность, водородный показатель, механический состав почв).

Различают факторы и показатели (условия) почвенного плодородия. К факторам плодородия относят составляющие, необходимые для жизни и роста растений (тепло, вода, воздух, элементы зольного и азотного питания и др.). Условия плодородия формируют комплекс режимов и свойств, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений факторами существования. Это конкретные показатели почвенных режимов: температурного, водно-воздушного, питательного, физико-химического, биохимического, солевого, восстановительного [2].

Для количественной оценки плодородия почвы в земледелии используют показатели, которые находятся в корреляционной связи с урожаем. Эти показатели почвенного плодородия подразделяются на три группы:

 агрофизические: гранулометрический состав, структурное состояние, плотность сложения, общая пористость почвы, ее водные, воздушные, тепловые свойства и режимы;

 биологические: содержание, запасы и состав органического вещества почвы, активность почвенной биоты, фитосанитарное состояние почвы.

 агрохимические: гумус, рН водной и солевой вытяжки, показатели почвенного поглощающего комплекса, содержание макро- микроэлементов, необходимых для питания растений.

Чаще всего показатели почвенного плодородия взаимосвязаны. Одни из них являются основополагающими и определяют состояние всех почвенных процессов: минералогический и гранулометрический составы, фитосанитарное состояние почвы, органическое вещество. Другие показатели выступают в качестве производных от основных, и определяются их сочетанием: активность почвенной биоты, агрохимические и агрофизические показатели [3].

2. Характеристика объектов и методов исследования

2. 1 Физико-географическая характеристика Мурманской области

Мурманская область рас­по­ло­же­на на се­ве­ро-за­па­де Ев­ропейской час­ти Рос­сии, на Коль­ском полуострове и при­ле­гаю­щей час­ти ма­те­ри­ка. Омы­ва­ет­ся во­да­ми Ба­рен­це­ва (на се­ве­ре и се­ве­ро-вос­то­ке) и Бе­ло­го (на юго-вос­то­ке и юге) мо­рей. Площадь области 144,9 тысяч км².

В рель­е­фе Мурманской области пре­об­ла­да­ют цо­коль­ные ува­ли­стые и силь­но рас­чле­нён­ные рав­ни­ны древ­не­го оледенения высотой 150–300 м. Боль­шей ча­стью они не­сут чер­ты де­ну­да­ци­он­ной об­ра­бот­ки по­кров­ны­м лед­ни­ком. Об­шир­ные рав­ни­ны, ос­лож­нён­ные скаль­ны­ми тек­то­ническими гря­да­ми, рас­по­ло­же­ны на юго-вос­то­ке (силь­но за­бо­ло­че­ны) и на се­ве­ро-вос­то­ке, осо­бен­но вдоль по­бе­ре­жья Ба­рен­це­ва моря, где в их рель­е­фе про­яв­ле­ны раз­рыв­ные на­ру­ше­ния. На по­лу­ост­ро­вах Сред­ний, Ры­ба­чий и острове Киль­дин пред­став­ле­ны пла­сто­вые струк­тур­ные рав­ни­ны (высотой до 299 м, го­ра Эй­на на полуострове Ры­ба­чий) с не­зна­чи­тель­ной лед­ни­ко­вой об­ра­бот­кой, га­леч­но-ва­лун­ные от­мер­шие пля­жи древ­них бе­ре­го­вых ли­ний и ко­неч­но-мо­рен­ные гря­ды.

Тер­ри­то­рия Мурманской области поч­ти це­ли­ком рас­по­ла­га­ет­ся в северо-восточной час­ти Бал­тий­ско­го щи­та Вос­точ­но-Ев­ро­пей­ской плат­фор­мы.

На большей части тер­ри­то­рии Мурманской области раз­вит по­кров верх­не­чет­вер­тич­ных лед­ни­ко­вых от­ло­же­ний – щеб­ни­сто-ва­лун­ных су­пе­сей и суг­лин­ков. Озёр­но-лед­ни­ко­вые пес­ки рас­про­стра­не­ны в вер­ховь­ях По­ноя, в бас­сей­нах рек Ио­кань­га, Стрель­на, Вар­зу­га. В восточной по­ло­ви­не Мурманской области на низ­мен­но­стях рас­про­стра­не­ны тор­фя­но-бо­лот­ные от­ло­же­ния. Вер­ши­ны гор по­кры­ты гру­бо­об­ло­моч­ным элю­ви­ем [4].

При­род­ные ус­ло­вия для жиз­ни ма­ло­бла­го­при­ят­ные на се­ве­ре и сред­не­бла­го­при­ят­ные на юге об­лас­ти. В свя­зи с тем что большая часть тер­ри­то­рии Мурманской области рас­по­ло­же­на за Северным по­ляр­ным кру­гом, её осо­бен­но­стью яв­ля­ет­ся на­ли­чие по­ляр­но­го дня и по­ляр­ной но­чи (например, на ши­ро­те города Мур­манск по­ляр­ный день длит­ся с 22 мая по 22 ию­ля, по­ляр­ная ночь – с 29 но­яб­ря по 15 ян­ва­ря). Смяг­чаю­щее влия­ние на кли­мат об­лас­ти ока­зы­ва­ет Норд­кап­ская ветвь тё­п­ло­го те­че­ния Гольф­ст­рим; сред­не­го­до­вые температуры в пре­де­лах Мурманской области су­ще­ст­вен­но вы­ше по срав­не­нию с другими рай­она­ми ана­ло­гич­ных ши­рот. Зи­ма дли­тель­ная (но­ябрь – март), но от­но­си­тель­но мяг­кая, час­ты вне­зап­ные рез­кие по­хо­ло­да­ния и от­те­пе­ли, не­ред­ки силь­ные сне­го­па­ды; средние температуры ян­ва­ря (или фев­ра­ля) от –8 °C на северо-западном по­бе­ре­жье Ба­рен­це­ва моря, до –11 °C на по­бе­ре­жье Бе­ло­го моря и не опус­ка­ют­ся ни­же –13 °C во внутренних рай­онах. Ле­то ко­рот­кое (июнь – ав­густ) и про­хлад­ное, воз­мож­ны за­мо­роз­ки, крат­ко­вре­мен­ные пе­рио­ды жар­кой по­го­ды, ин­тен­сив­ные лив­ни; средние температуры ию­ля от 8–9 °C на по­бе­режь­ях до 14 °C в юго-западной час­ти об­лас­ти. Сред­не­го­до­вое ко­ли­че­ст­во осад­ков в ср. 500–600 мм, на Мур­ман­ском бе­ре­гу 600–700 мм, в гор­ных рай­онах до 1000 мм и вы­ше. Дли­тель­ность за­ле­га­ния снеж­но­го по­кро­ва 180–200 дней, в го­рах 220 и вы­ше, его мощ­ность от 80 см на юге до 40 см и ни­же на Мур­ман­ском бе­ре­гу. Про­дол­жи­тель­ность ве­ге­тационного пе­рио­да 80–130 дней [5].

2.2 Отбор проб и методика исследования

Для характеристики агрофизических и агрохимических свойств почвы образцы отбирают на опытных участках, производственных и целинных делянках из пахотных слоев или из генетических горизонтов почвенных разрезов. Площадь поля, на котором можно взять почвенные образцы, не должна превышать 2 га.

Точечные пробы отбираем методом конверта рис.1. При этом из точек пробоотборной площадки отобраны 3 образца почвы. Точки отбора располагались так, чтобы мысленно проведенные линии давали в целом рисунок запечатанного конверта.

Рис. 1 «Метод конверта» (отбор проб по диагоналям)

Пробы почв отбирались из гумусовых горизонтов на глубине 20 см. Масса точечных проб составляла не менее 0,2 кг. Путем смешивания точечных проб, отобранные с одной пробной площадки, делают объединенную пробу, масса которой должна быть не менее 1 кг. Пробы почвы отбирают в прочный полиэтиленовый пакет, в который закладывается этикетка с данными о месте и условиях проведения пробоотбора. Образец этикетки представлен на рис.2.

Рис.2 Этикетка образца пробы почв

Почвенная проба высыпается на ровную поверхность (кальку или бумагу), перемешивается. Распределяем слоем не больше 1 см, доводим методом высушивания в помещении при комнатной температуре по ГОСТ 5180-84 до воздушно-сухого состояния. Убираем корни растений, камни и другие посторонние включения. Сухую почву просеиваем через сито диаметром 1-2 мм. Почвенные пробы хранят в матерчатых мешочках, пакетах, либо в коробках [6].

Основные агрохимические показатели определялись с помощью качественных методик почвенного анализа.

2.3 Подготовка проб к анализу и химический анализ

Отобранные образцы почвы высушивают в сушильном шкафу или на воздухе, расположив почву в кювете слоем в толщину не более 2 см. Взвешивают пустой чистый стакан на 200 мл, заполняют его на 1/3 высушенной почвой. Взвешивают стакан с почвой, определяют массу навески. Добавляют к почве раствор хлорида калия в количестве 5 мл на 2 г почвы, приготовив тем самым солевую вытяжку. Объем раствора хлорида калия отмеряют с помощью цилиндра. Перемешивают содержимое стакана с помощью стеклянной палочки. Отфильтровывают содержимое стакана через бумажный фильтр, собирая готовую вытяжку в стакан или колбу на 50 мл. Аналогично готовят водную вытяжку, используя чистую воду, в соотношении 5 мл на 1 г почвы. Солевую вытяжку используют для определения кислотности почв, водную – для определения засоленности почвы [7].

Определение кислотности почвы

Наливают в пробирку до метки 5 мл солевой почвенной вытяжки. Используя пинцет, опускают в жидкость полоску индикаторной бумаги. Через 1-2 с вынимают индикаторную бумагу и сравнивают её окраску со шкалой значений pH. Определяют тип почвы. (Приложение 1)

Определение хлорид-иона

Наливают в пробирку 5 мл фильтрата водной вытяжки исследуемого почвенного образца, добавляют 1-2 капли 10% азотной кислоты. К полученному раствору приливают несколько капель 5%-ного раствора нитрата серебра. Содержимое пробирки перемешивают. Выделение сильной мути вследствие образования нерастворимого хлорида серебра указывает на содержание хлорид-ионов в исследуемом почвенном образце. (Приложение 2)

Cl^- + Ag⁺ → AgCl↓

Определение сульфат-иона

Наливают в пробирку 5 мл водной вытяжки исследуемого почвенного образца, добавляют 2-3 капли 5%-ного раствора хлорида бария. Содержимое пробирки перемешивают. Выделение мути вследствие образования нерастворимого сульфата бария свидетельствует о наличии в почвенном образце сульфат-ионов. (Приложение 3)

SO₄^2- + Ba²⁺ → BaSO₄↓

Определение карбонат-иона

На предметное стекло помещают немного почвенного образца, добавляют 0,5-1 мл соляной кислоты. «Вскипание» почвы в результате выделения углекислого газа – признак того, что исследуемый образец содержит карбонат-ионы. (Приложение 4)

CO₃^2- + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑

Определение иона кальция

Наливают в пробирку 3 мл водной вытяжки исследуемого почвенного образца, добавляют 1-2 капли 10% соляной кислоты и 1,5-2 мл 4%-ного раствора оксалата аммония. Содержимое пробирки перемешивают. Выделение слабой мути вследствие образования оксалата кальция свидетельствует о присутствии ионов кальция в исследуемом почвенном образце. (Приложение 5)

Ca²⁺ + → CaC₂O₄↓

Определение иона железа (II)

Наливают в пробирку 3-4 мл водной вытяжки исследуемого почвенного образца, добавляют 1 мл 5%-ного раствора гексацианноферрата калия K₃[Fe(CN)₆]. При наличии в образце ионов железа (II) содержимое пробирки окрашивается в темно-синий цвет «турнбулевой сини». (Приложение 6)

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓

Определение иона железа (III)

Наливают в пробирку 3-4 мл водной вытяжки почвенного образца, добавляют 1 мл 5%-ного раствора роданида калия KCNS. Если в исследуемом образце присутствуют ионы железа (III), то содержимое пробирки окрашивается в кроваво-красный цвет. (Приложение 7)

Fe³⁺ + 3CNS^- → Fe(CNS)₃↓

2.4 Агрохимический анализ почв

Результаты проведенных нами опытов, были внесены в сводную таблицу. В ней представлены характеристики двух типов почв, характерных для нашей географической территории – подзолистые и дерново-подзолистые, а также характеристики наших проб, взятых с сельскохозяйственных угодий у поселения Междуречье.

Таблица 1. Качественный анализ почв.

Сравнив характеристики, мы установили, что почвы сельскохозяйственных угодий больше подходят к подзолистым, хотя у наших проб чуть больше pH почвы. Это можно объяснить тем, что пробы были взяты ближе к осени, когда урожай с поля был собран и минеральный состав почвы уже изменился.

Наиболее характерными для Мурманской области являются подзолистые почвы, хотя, если обратиться к почвенным картам, то нашей территории более характерны тундрово-глеевые почвы, т.к северная территория Мурманской области находится в зоне тундры. Почему же исследуемые почвы не сходятся с картами? Разгадку этого мы нашли в литературных источниках [8].

В сравнительно недалеком прошлом всю территорию области, в том числе и ее равнинные тундровые районы занимали леса. Потом они отступили к югу, но лесные подзолистые почвы остались в тундре. Это является свидетельством того, что когда-то в Заполярье были более мягкие климатические условия.

Подзолистые почвы в тундрах — это одна из исключительных особенностей почвенного покрова нашей области.

Еще одна особенность подзолистых почв — это бедность питательными веществами в верхних горизонтах и, в связи с этим их низкая сельскохозяйственная ценность, что мы так же доказали экспериментальным путем (см. таблицу выше).

Выводы

В ходе проведенной работы мы рассмотрели агрохимический состав почв сельскохозяйственного угодья возле Междуречья, что помогло нам сформулировать следующие выводы:

1. В Мурманской области встречаются подзолистые, дерново-подзолистые и тундрово-глеевые почвы.

2. Исследование агрохимических показателей методом качественного анализа почв на ионы, показал, что почвы бедны на ионы имеют pH 6-7.

3. На основании показателей определили, что исследуемые почвы относятся к подзолистым.

В итоге нами было установлено, что почвы имеют слабую кислотность, а также бедны ионами железа и кальция. По этим свойствам они близки к подзолистым почвам.Так как подзолистые почвы обычно бедны элементами питания, но достаточно увлажнены, применение органических и минеральных удобрений дает на них высокий эффект. Конечно, для выращивания на них зерновых культур эти почвы не подходят, но кормовые культуры (разнотравье) при добавлении минеральных удобрений растут хорошо.

С повышением степени окультуренности почв (при систематическом применении органических и минеральных удобрений, известковании и т.д.) увеличивается содержание гумуса и общего азота, подвижного фосфора и обменного калия, повышается их плодородие.

Из минеральных удобрений наиболее эффективны азотные, а на слабоокультуренных почвах также фосфорные удобрения.

Список литературы

Вальков В.Ф. Почвоведение [Текст] / В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. – 4-е изд. – М.: Юрайт, 2016.

Баздырев Г.И. Земледелие с основами почвоведения и агрохимии [Текст] / Г.И.Баздырев, А.Ф.Сафонов.– М.: КолосС, 2013.

Ващенко И.М. Основы почвоведения, земледелия и агрохимии [Текст] / И. М. Ващенко, К. А. Миронычев, В. С. Коничев. – М: Прометей, 2013.

Большая российская энциклопедия: Мурманская область/ Тельнова Н.А., Лукашов А.А. (Интернет-издание) - https://bigenc.ru/geography/text/2238756

Клюев Н.Н Эколого-географическое положение России и ее регионов. -М:ИГРАН, 1996.-161с.

«ГОСТ 17.4.4.02-2017. Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического,
бактериологического, гельминтологического анализа" (введен в действие Приказом Росстандарта от 17.04.2018 N 202-ст).

Н. Г. Федорец, М. В. Медведева Методика исследования почв урбанизированных территорий (учебно-методическое пособие для студентов и аспирантов эколого-биологических специальностей). - Петрозаводск, 2009

Интернет ресурсы сайта STROY-PODSKAZKA ПОЧВА

Приложения

Приложение 1.

Определение кислотности почв

Приложение 2

Определение хлорид-иона

Приложение 3

Определение сульфат-иона

Приложение 4

Определение карбонат-иона

Приложение 5

Определение иона кальция

Приложение 6

Определение иона железа (II)

Приложение 7

Определение иона железа (III)

Приложение 8

Проведение исследований