IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ САПРОПЕЛЯ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Казакова А.Д. 1

---

1МБОУ Гимназия №3 г.Иркутска, 5 класс

Павловская Т.А. 1

---

1МБОУ Гимназия № 3 Иркутск

Работа в формате PDF

27.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

В настоящее время особую актуальность получили вопросы, связанные с охраной окружающей среды. Безопасное природопользование является приоритетным направлением, в том числе и в сельском хозяйстве. Неконтролируемое использование удобрений часто приводит к негативным последствиям, снижению плодородия почв и качества сельскохозяйственных культур. В связи с этим очень важно использовать удобрения, которые не будут приводить к изменению окружающей среды, негативно влиять на здоровье человека и состав почвы.

Основное отличие и преимущество органических удобрений от минеральных заключается в том, что помимо питания самого растения, органические удобрения улучшают структуру почвы [1]. Минеральные удобрения, напротив, быстро отдают элементы растениям, стимулируя их рост, но вредят почве. Это приводит к необходимости вносить различные минеральные удобрения постоянно. В настоящее время все больше людей старается вести здоровый образ жизни, и для них становится важным происхождение продуктов, которые они едят. Поэтому органические и органо-минеральные удобрения имеют прекрасные перспективы для развития. Исследование на наш взгляд актуально, так как показывает пользу от применения органического удобрения сапропеля без нанесения вреда почве.

Цель работы – доказать зависимость роста растений от удобрения сапропелем и исследовать его состав.

Задачи:

Изучить информационные источники по исследуемой тематике.

Экспериментальным путем проверить зависимость роста и развития растений от удобрения сапропелем.

Исследовать зависимость состава сапропеля от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара.

Объект исследования – сапропель.

Предмет исследования – зависимость роста растений от удобрения сапропелем.

Результаты исследования могут быть применимы на практике в сельском хозяйстве.

Гипотеза: Растения получают основные питательные вещества для роста из почвы. Предположим, что использование удобрения сапропеля будет благоприятно воздействовать на рост растений. Возможно, состав сапропеля зависит от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара.

Докажем экспериментальным путем, что рост растений зависит от удобрения сапропелем. Проведем исследование проб сапропеля, полученных на разных участках озера.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.  
   1.1. Влияние удобрений на рост и развитие растений

Удобрения — это вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений. Удобрения бывают минеральные и органические [2]. Минеральные удобрения содержат элементы питания в виде минеральных солей. Их получают искусственным путем. Минеральные удобрения могут быть простыми и комплексными. Простые удобрения содержат один основной элемент питания: азот, фосфор и калий. Комплексные удобрения содержат два и более компонента.

В органических удобрениях элементы питания связаны в органических веществах растительного и животного происхождения. К органическим удобрениям относят навоз, птичий помет, компосты, торф, бурый уголь, зеленое удобрение и пр. При систематическом внесении больших доз органических удобрений происходит окультуривание почвы, улучшаются ее биологические свойства, водный и воздушных режим. Они способствуют ускоренному появлению всходов, защищающих почвы от водной и ветровой эрозии [3].

Органо-минеральные удобрения содержат и органические и минеральные компоненты. Получают их путем смешивания. Исходя из приведенной информации об удобрениях, можно сделать вывод, что человечество на современном этапе развития науки может существенно влиять на повышение урожая путем улучшения плодородных свойств почвы. Но этот метод требует очень грамотного и тонкого подхода, поскольку и избыток, и недостаток макро- и микроэлементов в питании растений негативно сказывается на урожайности.

1.  
   1.2. Что такое сапропель

Ил используется в качестве удобрения с древних времен. В древнем Египте основным источником органических удобрений был Нил. Во время разливов его воды, затопляя поля, увлажняли почву и удобряли ее речным илом, о плодородии которого слагались легенды. Так же широко использовался речной и болотный ил для удобрения полей Двуречья. Геродот писал, что земли, удобренные таким образом, давали урожай пшеницы в 100 раз превышающий количество первоначально засеянного зерна. Наши предки - земледельцы-славяне селились наиболее густо по Днепру, Великой, Волхову, Оке, верховьям Волги. Хотя, казалось бы, распашка степей должна быть более легкой, чем освоение участков земли в лесах. Но именно у воды в долине рек люди находили плодородные земли [7].

Сапропель (от греч. σαπρός — гнилой и πηλός — ил, грязь) — это многовековые донные отложения пресноводных водоёмов, которые сформировались из отмершей водной растительности, остатков живых организмов, планктона, также частиц почвенного перегноя, содержащий большое количество органических веществ. Ограниченный доступ кислорода, недоступное место, пресная стоячая вода – вот главные условия для формирования уникального слоя на дне водоемов [1].

В сапропеле содержатся в большом количестве органические вещества, натрий, калий, фосфор, витамины, аминокислоты, биологически активные вещества. Но наибольший интерес представляют гуминовые кислоты – ведь именно они стимулируют рост растений. Уникальные свойства ценного ресурса зависят от местности, где его добывают и где на процесс образования влияют природные условия, а также особенности местной флоры и фауны. Поэтому химический состав сапропелей разных месторождений различается.

Сапропель черного или почти черного цвета. После добычи он высушивается во избежание гниения донной органики и утраты полезных свойств. Вязкая грязеподобная масса становится порошком, который затем прессуют в гранулы или оставляют в сыпучем виде.

1.  
   1.3. Способы использования сапропеля

К настоящему времени, обобщив имеющиеся литературные данные, можно выделить следующие направления использования сапропеля в хозяйстве:

в земледелии в качестве органоминерального удобрения;

в животноводстве, птицеводстве и рыбном хозяйстве в качестве витаминно-кормовых добавок и лечебных средств;

в медицине в качестве лечебных грязей и электрогрязевых процедур, всевозможных аппликаций, ванн и т. п., а в косметологии – для изготовления кремов и масок;

в строительстве в качестве связующего и наполнителя при производстве древесноволокнистых и теплоизоляционных плит, керамзита и дренажных труб;

в химической промышленности при производстве сорбентов для очистки вод, почв и грунтов от нефтепродуктов.

1.  
   1.4. Использование сапропеля в качестве удобрения

Внесение сапропеля наиболее эффективно на легких, песчаных и каменистых почвах, на землях, перенасыщенных минеральными удобрениями, а также на орошаемых землях. Урожайность культур после внесения в почву сапропеля как натурального биостимулятора роста растений увеличивается на 40–50 % [7]. Несомненным достоинством сапропеля является то, что он полезен для любых растений. Сапропель повышает урожайность, качество плодов, стимулирует рост и ускоряет развитие растений.

Полезные свойства природного удобрения распространяются также на грунт – на истощенных, песчаных, глинистых почвах формируется плодородный слой, разрыхляются тяжелые почвы (глинистые, суглинистые) и увеличивается процент гумуса. Сапропель обеспечивает гарантированную плодородность грунта на ближайшие 3-5 лет.

Сапропель как удобрение будет актуален для растений на разных стадиях развития. Дозировка, а также способ применения зависит от вида садово-огородной культуры [7].

Для выращивания качественной рассады делается смесь на основе земли (3 части) с сапропелем (1 часть).

Сапропель добавляется в открытый грунт при вскапывании. На 1 кв. м. рекомендуется использовать 3 л., а глубина вскапывания не должна быть больше 10 см. Этот способ удобрения почвы способствует более быстрой всхожести, повышает урожайность, укрепляет иммунитет растений. Удобрение будет облагораживать почву в течение 3-5 лет.

Для посадки саженцев плодово-ягодных культур 1 часть сапропеля смешивается с 3-6 частями почвы. Такой грунт засыпается в посадочную яму. Он способствует тому, что саженцы хорошо приживутся, а затем будут давать большое количество плодов и ягод.

Сапропелем удобряется почва практически для любых растений. Плодовые деревья присыпаются вокруг ствола слоем 5-7 см, более мелкие – 2 см. Земля после этого рыхлится и поливается. За один сезон допускается до 3 таких подкормок.

Для комнатных растений можно использовать грунт, который состоит из 1 части сапропеля и 3-4 частей почвы. Этот специальный грунт будет не только питательной средой, но также отличной защитой от множества болезней [9].

1.  
   1.5. Сравнение сапропеля с другими видами удобрений

Сравним торф и сапропель. У сапропеля есть преимущество. Оно заключается в том, что в нем «ассортимент» органических веществ разнообразнее. Кроме того, в нем отсутствуют семена сорных растений (сохраняющиеся в компосте и навозе). К тому же микроорганизмы, которые содержатся в навозе, могут быть и опасны для растений[4].

Есть отличие и в процессе внесения сапропеля и навоза. Если навоз теряет при этом азот, то сапропель, даже при поверхностном его внесении, теряет его значительно меньше. И, конечно, сапропель экологически чистое удобрение и не оказывает вредного воздействия на людей и животных, как, например, минеральные удобрения. Сапропель – это удобрение длительного (до 10 лет) действия, а его избыток не губителен для растений. При внесении его в почву он обычно выполняет роль естественного биостимулятора, активизируя развитие почвенной микрофлоры, а ведь по существу она кормит растения белком и другими питательными веществами после своего отмирания. А еще сапропель хорошо удерживает влагу, что особенно важно для торфяных почв и тепличных субстратов на огородных участках. А вот что особенно важно для экологии участка – при внесении ил способствует уменьшению негативных последствий на почвах, загрязненных тяжелыми металлами. Это объясняется тем, что илистые отложения «оттягивают» на себя вредные вещества, не позволяя им переходить в растения [7].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В процессе работы над проектом использовались следующие методы исследования: анализ теоретических материалов, проведение экспериментов, наблюдение, измерение, сравнение, обобщение, анализ.

Исследовательская работа проводилась нами в период 2016-2017гг. и состояла из двух экспериментов. Данное исследование было проведено нами в окрестностях г.Иркутска на 8 км Александровского тракта летом 2016г. Забор сапропеля проводился нами в озере, расположенном на 8 км Александровского тракта. Схема озера приведена в Приложении 1.

В рамках первого эксперимента мы проверяли зависимость роста растений от удобрения сапропелем. Для проведения эксперимента мы добавили сапропель на участки для посадки картофеля, моркови, гороха и свеклы. Мы равномерно распределили сапропель по всему участку земли (3 литра на 1 кв.метр), а затем вскопали не глубже 10-12 см [9]. Летом мы проводили наблюдение за ростом и развитием растений, а также величиной и количеством плодов. Фотоотчет хода эксперимента представлен в Приложении 2.

В ходе второго эксперимента мы исследовали зависимость состава сапропеля от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара. В августе 2016г. мы сделали забор ила в разных частях озера, в том числе и на разной глубине (пробы 1-6). Схема забора ила приведена в Приложении 3. Фотоотчет подготовки сапропеля для исследования состава приведен в Приложении 4. Образцы ила из разных частей озера мы увезли на биолого-почвенный факультет Иркутского государственного университета, где в период с ноября 2016г. по февраль 2017г. провели ряд экспериментов по исследованию проб сапропеля, полученных на разных участках озера. Нами проведено исследование образцов на наличие в почве карбонатов, механического состава образцов, их кислотность и электропроводность.

Наличие в почве карбонатов устанавливают с помощью 10%-ной соляной кислоты. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель кислоты. При наличии в почве карбонатов с её поверхности начинают выделяться пузырьки углекислого газа. По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. Наличие или отсутствие свободных карбонатов является важным диагностическим признаком почв. Присутствие заметных количеств карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда приводит к возникновению щелочности, что оказывает важное влияние на подвижность многих веществ в почве [5].

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения производственной ценности почвы, ее плодородия, способов обработки и т. д. От механического состава почвы зависят почти все физические и физико-механические свойства почвы: влагоемкость, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим, водоподъемная сила и др. Существует сухой и мокрый способ определения механического состава почвы. Мы использовали мокрый способ. Показатели мокрого способа определения механического состава приведены в Приложении 5 [4].

Определение кислотности почв необходимо в связи с тем, что реакция почвенной среды влияет на рост и развитие сельскохозяйственных культур, являясь важным условием почвенного плодородия [8]. При рН 4-4,5 реакция сильнокислая, при рН 4,6-5,0 среднекислая, при рН 5,1-5,5 слабокислая, при рН 5,6 – 6,0 близкая к нейтральной, при рН 6,1-7,0 нейтральная, при рН 7.1-8,0 слабощелочная.

Как установлено почвоведами, культурные растения не переносят кислой реакции и хорошо растут только на нейтральных и близких к ним по значению реакции среды почвах [6]. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом. Исследование кислотности сапропеля мы проводили с помощью специального прибора – иономера. Для исследования каждый образец мы развели водой в соотношении 1:2,5 (на 10 граммов ила мы добавили 25 мл дистиллированной воды). С помощью прибора мы определили кислотность каждого образца. Кроме того, мы исследовали растворы на электропроводность с помощью специального прибора АД-204, который мы помещали в исследуемый раствор до метки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1.  
   3.1. Зависимость роста растений от удобрения сапропелем

Цель исследования: экспериментальным путем проверить зависимость роста растений от удобрения сапропелем.

Летом 2016г. мы проводили наблюдение за ростом и развитием картофеля, моркови, гороха и свеклы (Приложение 2). На участках, удобренных сапропелем, растения развивались быстрее. Они были зеленее и значительно гуще, чем при естественном росте без удобрения. Результаты наблюдений за ростом растений представлены в Таблице 1. Замеры производили с помощью линейки регулярно в последний день месяца.

Таблица 1

Результаты замеров высоты растений (лето 2016), см

Анализ результатов наблюдений показывает, что лучше всего развивались растения на участках, удобренных сапропелем (Рисунок 1-4).

Осенью мы собрали урожай. На участках, удобренных сапропелем, плоды были крупнее, чем на участках без удобрения (Приложение 2). Кроме того, плодов было больше в количественном выражении. Результаты замеров размеров и количества плодов представлены в Таблице 2. Количество плодов было рассчитано на одинаковых по площади участках растений, выращенных в естественных условиях и с удобрением сапропелем.

Таблица 2

Результаты замеров размеров и количества плодов растений (осень 2016)

Анализ результатов наблюдений показывает, что размеры и количество плодов на участках, удобренных сапропелем, больше, чем при естественном развитии растений (Рисунок 2 и 3).

Вывод: Сравнительный анализ результатов наблюдений показывает, что лучше всего росли и развивались растения на участках, удобренных сапропелем. Размеры плодов и количество плодов на участках, удобренных сапропелем, больше, чем при естественном развитии растений. Тем самым мы доказали экспериментальным путем, что существует зависимость роста растений от удобрения сапропелем. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что сапропель ускоряет процессы роста и развития растений.

1.  
   3.2. Зависимость состава сапропеля от места забора

Цель исследования: экспериментальным путем подтвердить зависимость состава сапропеля от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара.

Из литературных источников мы узнали, что состав сапропеля в каждом озере уникален. Поэтому мы решили исследовать состав сапропеля в нашем озере. Мы предположили, что состав сапропеля должен зависеть от глубины озера и удаленности от притока реки.

В августе 2016г. мы сделали забор ила в разных частях озера, в том числе и на разной глубине (пробы 1-6). Схема забора ила приведена в Приложении 3. Мы сложили образцы ила в специальные пластиковые пакеты и подписали. На даче сапропель из пакетов мы высушили на подносах. Ил из вязкой черной массы превратился в серый, похожий на золу порошок. Сухой ил мы поместили в пластиковые пакеты и подписали. Фотоотчет о ходе подготовки образцов для эксперимента приведен в Приложении 4.

Пробы ила из разных частей озера мы увезли на биолого-почвенный факультет Иркутского государственного университета, где в 2017 году провели ряд экспериментов, результаты которых представлены в Таблице 3.

Мы провели исследование образцов ила на вскипание. В каждый образец мы добавили каплю серной кислоты. Вскипания не наблюдалось.

Для исследование механического состава в каждый образец мы добавляли немного воды и скатывали колбаску. По виду образца после раскатывания мы по таблице определяли механический состав. Таблица для определения состава представлена в Приложении 5.

Исследование кислотности сапропеля мы проводили с помощью специального прибора – иономера. Почва бывает щелочная, нейтральная и кислотная. Для исследования каждый образец мы развели водой в соотношении 1:2,5 (на 10 граммов ила мы добавили 25 мл дистиллированной воды). С помощью прибора мы определили кислотность каждого образца. По таблице 3 видно, что состав сапропеля имеет кислотный характер.

Кроме того, мы исследовали сапропель на электропроводность с помощью специального прибора.

Фотоотчет о ходе экспериментов по исследованию состава проб представлен в Приложении 6.

Таблица 3

Результаты исследования образцов сапропеля

Анализ результатов экспериментов показывает, что при добавлении серной кислоты во все образцы вскипания не наблюдалось. Отсюда можно сделать вывод, что в составе ила нет извести.

Механический состав (супесь) образца номер 5, взятого на глубине озера, отличается от других образцов. Кроме того, у данного образца очень низкая кислотность и электропроводность, по сравнению с другими образцами.

Низкая кислотность и электропроводность также наблюдается у образцов номер 4 и 6, взятых из наиболее удаленных от притока реки Ангара частей озера.

Самая высокая кислотность и электропроводность у образца номер 2, который взят из самой близкой к притоку реки Ангара части озера.

Механический состав (тяжелый суглинок) образца номер 1 может быть связан с высоким содержанием глины в почве прибрежной зоны озера.

Вывод: Сравнительный анализ результатов экспериментов показывает, что существует зависимость состава сапропеля от места забора пробы. С удаленностью от притока реки Ангара и увеличением глубины озера падает кислотность сапропеля и его электропроводность. Самая высокая электропроводность и кислотность у образца, который взят рядом с притоком реки Ангара. Таким образом, мы подтвердили нашу гипотезу о том, что состав сапропеля зависит от глубины забора материала и удаленности от протекающей реки.

ВЫВОДЫ

Применение удобрений – это весьма активное влияние на природную среду. Наличие различных токсических примесей в минеральных удобрениях, неудовлетворительное их качество, а также возможное нарушение технологии их использования могут привести к серьезным негативным последствиям. В настоящее время в индустриально развитых странах, а также в ряде регионов нашей страны применяются высокие дозы минеральных удобрений, и их негативное влияние на природную среду приобретает опасный характер. В этой связи особую актуальность приобретает использование органических удобрений, одним из которых является сапропель. Он не только благоприятно воздействует на урожайность, но и улучшает структуру почвы.

В результате проведенных экспериментов, мы подтвердили нашу гипотезу о том, что использование удобрения сапропеля благоприятно воздействует на рост и развитие растений. На участках, удобренных сапропелем, растения были зеленее, выше и значительно гуще, чем при естественном росте без удобрения. Размеры и количество плодов на участках, удобренных сапропелем, больше, чем при естественном развитии растений. Отсюда можно сделать вывод о том, что сапропель ускоряет процессы роста и развития растений.

Кроме того, нами сделан забор сапропеля в различных местах озера для проведения исследования состава в зависимости от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара. Нами проведены исследования проб сапропеля на базе биолого-почвенного факультета Иркутского государственного университета. Экспериментальным путем мы доказали, что состав сапропеля зависит от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара.

Сапропель – это полезное естественное удобрение. Исходя из этого, можно говорить о том, что сапропель ускоряет процессы роста и развития растений. Если учесть длительность действия сапропеля от 5 и более лет и минеральных удобрений 2–3 года, экономический эффект от внесения сапропеля возрастает вдвое. Сапропель необходимо привозить из экологически безопасных мест.

В перспективе мы планируем провести исследование состава сапропеля другого озера на территории Иркутской области, так как из литературных источников мы узнали, что состав сапропеля в каждом озере уникален. А также мы планируем провести сравнительное исследование зависимости роста растений от удобрения торфом, компостом, навозом и сапропелем. Это разные виды органических удобрений, у каждого из которых есть свои преимущества и недостатки. Возможно, мы сравним использование органических удобрений с минеральными и исследуем их влияние на состав и структуру почвы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Т. Я. Ашихмина. — М.: АГАР, 2000. — 180 с.

Безуглова О.С. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. — 320 с.

Васильев В. А. Справочник по органическим удобрениям / В. А. Васильев, Н. В. Филатова. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Росагропромиздат, 1998. — 368 с.

Ефимов В. Н. Пособие к учебной практике по агрохимии / В. Н. Ефимов, В. Г. Калиниченко, М. Л. Горлова.- Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1990. — 341 с.

Котова Д.Л. и др. Методы контроля качества почвы.// http://window.edu.ru/resource/575/59575/files/may07172.pdf

Методика ГОСТ по химическому анализу почв для агрохимических лабораторий // Л. А. Воробьева, Д. В. Ладонин, О. В. Лопухина, Т. А. Рудакова, А. В. Кирюшин. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М. 2011. – 186 с.

Со дна и прямо на грядку / И. Селиверстова // Приусадебное хозяйство. - 2007. - № 9, С. 22.

Цуриков А.Т. Почвоведение. – М.: Агропромиздат, 1986.

Информация об органических удобрениях, применение сапропеля // Клуб растений. Ру.// http://klubrasteniy.ru. // http://klubrasteniy.ru/vidy-udobrenij/organicheskie-udobreniya /primenenie-sapropel.html (дата обращения: 05.05.2017)

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Схема озера г.Иркутск, Александровский тракт, 8 км

(фото программы Google Планета Земля)

Приложение 2

Фотоотчет эксперимента по определению зависимости роста растений

от удобрения сапропелем.

Приложение 3

Схема забора сапропеля на озере г.Иркутск, Александровский тракт, 8 км

(Схема озера с сайта https://www.google.ru/maps/)

Приложение 4

Фотоотчет эксперимента по определению зависимости состава сапропеля от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара. Подготовка проб.

Приложение 5

Таблица определения механического состава почвы [4]

Приложение 6

Фотоотчет эксперимента по определению зависимости состава сапропеля от глубины озера и удаленности от притока реки Ангара. Исследование состава проб.