Введение
В космическом пространстве тела состоят из различных химических элементов. Но ни на одном из разведанных космических тел еще не была найдена жизнь. На земле существуют уникальное образование – почва, которая даёт жизнь растениям, микроорганизмам, грибам, простейшим.
Почвенные отложения складывались в течение сотен тысяч лет. Почвообразовательные процессы протекали в самых разнообразных условиях, поэтому почвы разных географических регионов не одинаковы по структуре и свойствам.
Я заметила, что на гористых скальных поверхностях совершенно нет растительности. Но в некоторых местах горы начинают покрываться зеленым ковром травы, а то и маленькими деревьями. Как-то раз я обратила внимание на необычные березки, растущие прямо на крыше здания на одной из заправок в Миассе (Приложение А, рис.1). Как, каким образом зародилась жизнь этих деревьев? Почему они способны расти на крыше? Или произошло формирование тонкого слоя почвы, способного дать жизнь этим березкам? Так началось моё знакомство с почвой.
Актуальность темы данной работы состоит в том, что в настоящее время происходит интенсивное изучение почвенного покрова, охраны почв, рационального использования почв по всей планете, большое внимание уделяется экологическому подходу к изучению почв и их использованию, создается почвенная карта мира, прогнозируются почвообразовательные процессы. Важнейшей проблемой в почвоведении стало рациональное, но в то же время и экологически правильное использование почвы в системе сельского хозяйства.
Почва связана с хозяйственной деятельностью человека: он возводит на земле строения, прокладывает дороги, занимается земледелием. Во многом урожай сельскохозяйственных культур зависит от плодородия почвы. Многие растения в наших домах имеют предпочтения к тем или иным почвам, и, чтобы правильно ухаживать за растениями, необходимо знать состав почвы, структуру. Плодородие почвы является главным качеством, в котором заинтересован человек.
Цель работы: познакомиться с понятием «почва»,изучить особенности структуры и состава почвы, рассмотреть классификацию почв и провести собственный эксперимент.
Для достижения поставленных целей, необходимо решить следующие задачи:
Найти в энциклопедических и других специализированных изданиях определение понятия «почва»
Изучить особенности структуры почвы
Изучить особенности состава почвы
Изучить классификацию (типы) почв
Выполнить экспериментальную часть
Оформить работу с последующей презентацией
Сделать анализ, отметить положительные и отрицательные стороны.
Методы:
Работа с энциклопедическими изданиями
Работа с интернет–ресурсами
Эксперимент
Объект исследования: почва
Предмет исследования: влияние состава почвы на видовой состав растений
Гипотеза: Почва – неживое тело. Образование почвы не связано с деятельностью живых организмов и ее состав не влияет на видовой состав растений.
Новизна исследования: самостоятельное проведение опыта, наблюдение, анализ полученных результатов.
Основная часть
1. Почва.
1.1. Определение понятия «почва»
Изучением почвы (и не только) занимается наука геология.
Геология (греч. geо – земля, logos – учение) – наука о Земле, ее составе, строении и закономерностях развития, исследует явления и процессы, протекающие на земной поверхности и внутри ее.[3] В России первым, кто писал и обобщал геологические знания, был М.В. Ломоносов. В своих трудах он выдвигал мысли о взаимодействии внутренних и внешних геологических процессов.
Однако, наука о почве, ее структуре и составе возникла только в конце 19 – начале 20 века. Основоположником почвоведения был выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). [Приложение Б].
Этот исследователь считал почву особым природным телом, образовавшимся под влиянием воды, воздуха и различных организмов: и живых и мертвых. В 1883 году В.В. Докучаев опубликовал труд «Русский чернозём». Он дал научное определение почвы, установил закономерности почвообразования, разработал классификацию почв.
Идеи В.В. Докучаева развивали Н.М. Сибирцев, В.И. Вернадский, Г.Н. Высоцкий, Б.Б. Полынов.
Как образовалась почва?
Много миллионов лет назад исключительно горные породы покрывали Землю. С течением времени произошло образование почвы. Происходит это образование под воздействием двух процессов: выветривания и почвообразования.
Выветривание – это процесс разрушения горных пород и образования рыхлых обломочных пород.
Почвообразование – это процесс заселения рыхлых пород живыми организмами и накопление органических веществ. После отмирания живых организмов их органические останки накапливаются в верхних слоях земной поверхности (становятся гумусом) и служат источником питания для живых микроорганизмов.
Накопление гумуса в верхних слоях земной поверхности и взаимодействие гумуса с минеральными породами и становится почвой.
Как формируется почва?
Согласно учению В.В. Докучаева и его последователей, почва формируется под воздействием следующих факторов:1. климат;2.биологический фактор (растительный и животный мир); 3.почвообразующая порода;4. рельеф местности;5.возраст почв; 6. антропогенный фактор (воздействие человека).
Таким образом, почва – это верхний слой земной поверхности, это плодородный слой земли – чрезвычайно сложное природное образование, оно состоит из многих компонентов, выполняет разные функции и изменяется во времени.
Как объект изучения она обладает следующими отличительными особенностями. [Приложение Б ] [5]
1.2. Состав и структура почвы
Из чего состоит почва? Что делает ее плодородной или неплодородной? На эти, казалось бы, простые вопросы не так-то легко ответить. Большинство людей ходят по земле и не задумываются, что же такое почва.
Современный исследователь С.А. Курбанов в учебнике «Почвоведение с основами геологии» определяет почву как – сложное тело, состоящее из нескольких фаз: твердой, жидкой, газообразной и живой.
Жидкая фаза почвы – это почвенный раствор, иначе говоря, вода, поступающая из грунтовых вод, атмосферных осадков, Наличие воды в почве играет важную роль в питании растений. И оказывает большое влияние на плодородность почвы.
Газовая фаза почвы – это почвенный воздух, который проникает в почву из атмосферы и образуется из почвенных газов.
Интересна особенность взаимодействия этих фаз: чем меньше в почве воды, тем больше воздуха, и наоборот.
Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических компонентов.
Живая фаза почвы – это живые организмы, заселяющие почву и участвующие в почвообразовании. Это, например, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, насекомые, черви. [Приложение А, Рис.2 [3] рис.3 [6] ]
Из отмерших останков животных и растений в почву попадают органические вещества. Это происходит благодаря микроорганизмам – сапрофитам. Они играют важнейшую роль в процессах разложения. Благодаря их активной деятельности в почве накапливается так называемый гумус. Это субстанция темно-коричневого цвета. В состав гумуса входят эфиры жирных кислот, фенольные соединения и карбоновые кислоты. В почве частички этого вещества склеиваются с глиной. Получается единый комплекс. Гумус улучшает качества земли. Повышается ее способность удерживать влагу и минеральные вещества. В болотистой местности образование гумусовой массы протекает очень медленно. Органические остатки постепенно спрессовываются в торф.
Структура почвы.
В процессе выветривания горная порода превращается в рухляк, состоящий из частиц разной величины. называемых механическими элементами.
Все механические элементы размером более 0,01 мм называются физическим песком, а механические элементы размером менее 0,01 мм называются физической глиной. В почве может преобладать песчаный компонент, тогда говорят о песчаных почвах. Если песка в почве больше, то грунт становится рассыпчатым. В плане сельскохозяйственной обработки он легче, но и вода из такой почвы уходит быстрее.
Если на определенной территории больше глины, то почву называют глинистой. Если в почве преобладает глинистый компонент, то земля становится более сырой и клейкой, в ней содержатся больше питательных веществ, но при это она плохо дренируется (выводит воду).
Известно, что если в почве содержатся песок и глина в равных долях, то такая земля называется суглинистой и считается хорошо подходящей для обработки.
При большом количестве твердых минеральных частиц почва называется каменистой. При наличии ила почву называют илистой.
Структура почвы имеет важное значение для сельского хозяйства. Именно структура почвы определяет, какие усилия нужно приложить, чтобы ее обработать, какие применить удобрения, как размещать культуры в севообороте и т.д. [7]
Рассмотрим механический состав почвы. [Приложение В]
Как уже говорилось ранее, выявление и распознавание почв по механическому составу влияет на дальнейшую обработку почв. По отношению к обработке почвы делят на легкие и тяжелые.
Легкие почвы (песчаные, супесчаные и легкосуглинистые) легко обрабатывать. Весной они рано прогреваются, поэтому сельскохозяйственные работы на них можно начинать раньше.
Тяжелые почвы (тяжелосуглинистые и глинистые) требуют больше усилий в обработке. Эти почвы хорошо удерживают влагу и элементы питаний растений, но имеют плохой газообмен и низкую водонепроницаемость.
Сельское хозяйство полностью построено на использовании почвы, поэтому знания о происхождении, составе, структуре и свойствах почв являются важным условием повышения уровня сельскохозяйственного производства.
1.3. Типы почв. Проблема классификации
Современная классификация почв, используемая в нашей стране, является развитой и дополненной классификацией Докучаева. Докучаев выделял 10 почвенных типов, а в дополненных современных классификациях их более 100.
В настоящее время не существует единой естественнонаучной классификации почв. Поскольку почва является многокомпонентной системой, разные ученые подходят к проблеме классификации почв, опираясь на различные факторы и критерии.
Типы почв.
На территории России отмечается свыше ста разных типов почв, самыми распространенными из которых являются: подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые, серые лесные, черноземы и каштановые почвы. [Приложение Г], [2].
Итак, плодородие разных почв неодинаково. Но человек путем правильной обработки полей, с помощью своевременного внесения удобрений и чередования посадки культур может существенно повышать почвенное плодородие.
2. Почва и растения.
2.1. Кислые почвы
Каждый вид растений привыкает к определенной кислотности почвы и на почвах с другой кислотностью растет, цветет и плодоносит плохо, а то и вовсе погибает. Вызвано это тем, что кислотность влияет на возможность усвоения растением тех или иных микро- и макроэлементов из почвы. Поэтому при рекомендациях к выращиванию того или иного растения (деревьев, кустов, трав, корнеплодов, цветов и т.д.) всегда упоминают требуемую кислотность почвы.
Кислотность почвы полностью зависит от наличия в ней щелочных элементов. В зависимости от этого параметра грунт может быть трех видов. Выделяют почву кислую, щелочную и нейтральную.
Условно уровень кислотности почвы подразделяют на три группы:
кислые почвы имеют показатель pH меньше 6,5;
нейтральные почвы – от 6,5 до 7,5;
щелочные почвы – больше 7,5.
Различные по механическому составу (песок, ил, глина, суглинок) и природной структуре (торфяные, дерновые и т.д.) почвы исходно имеют определенный тип кислотности .[Приложение В, рис.4]. Методы определения кислотности почвы [Приложение Л].
Из цветочных представителей растительного мира кислая почва (как бороться с ней, можно узнать из статьи) подходит ирисам, дельфиниуму, некоторым лилиям, хвойным растениям и большинству роз. [1]
Для получения большого количества урожая кислотность почвы – очень важный параметр, который при выборе растений следует учитывать. Это нужно для того, чтобы не было нарушено питание растений, а также процесс усвоения элементов, необходимых для полноценного развития. Если неадаптированные экземпляры посадить именно на кислых грунтах, то это грозит азотным голоданием, особенно при неблагоприятных климатических условиях, в частности, во время дождей и понижении температуры. Проявлением этого считается хлороз листьев, который начинает поглощать растение с жилок, а затем переходит на прилегающие ткани. Чтобы не спутать с естественным старением, помните, последнее начинается с тканей между жилками, а сами жилки еще какое-то время остаются зелеными.
2.2. Щелочные почвы
Щелочная почва тоже может быть опасна для целого ряда растений. [8]
В щелочной почве сокращается содержание ряда полезных элементов (например, железа, магния, марганца, меди, фосфора, цинка).
Рассада в щелочной почве очень плохо развивается – корни слабые, листья мелкие и светлые, а у кустящихся растений веточек мало и они плохо развиты.
Неприспособленные к щелочным почвам растения утрачивают способность к образованию хлорофилла, в результате листья на краях подсыхают, быстро желтеют и опадают.
Если высадить хорошую рассаду в щелочной грунт, то новые листочки мельчают, а на уже сформированных появляются белые пятна.
Корневая система быстро чахнет и отмирает.
Семена плохо формируются или не вызревают.
На щелочных почвах с pH больше 8,5 сдерживает или препятствует развитию полезной микрофлоры, что плохо сказывается на здоровье как самой почвы, так и на растениях.
2.3 Нейтральные почвы
Нейтральные почвы встречаются в условиях средней полосы России существенно реже, чем кислые почвы. Нейтральные почвы занимают диапазон pH 6-7 по шкале кислотности растворов, а почвы, водный раствор которых имеет величину в пределах pH 7-8,относятся к слабощелочным. [6].
Какие же растения-индикаторы в это раз помогут нам определить почвенную обстановку на участке? До известной степени в диагностике кислотности почвы помощь окажет состав древесной растительности. [Приложение К].
На почвах с нейтральной реакцией чаще других деревьев можно встретить такие широколиственные породы, как клен остролистный, липы сердцелистная или широколистная, бук лесной, вяз шершавый, ясень обыкновенный, белая акация. В кустарниковом ярусе на слабую кислотность указывают дерены, бересклета, крушина.
Особую группу составляют лесные и луговые травянистые растения, которые называют нейтрофилами, они могут служить показателем почв, pH которых находится вблизи значений 6,0-7,5.
Из числа этих растений на приусадебном участке могут расти мать-и-мачеха обыкновенная, нивяник обыкновенный и некоторые другие ромашки, цикорий обыкновенный, клевер ползучий и такие обычные сорняки, как осот огородный, пырей ползучий и пастушья сумка.
Кроме них, на слабо выраженную кислотность или нейтральную реакцию почвы указывают манжетка обыкновенная, донник белый, пупавка красильная, горец птичий, марь белая, лебеда, клевер луговой, дрёма белая, а также редька полевая, сурепка обыкновенная, горчица полевая и многие другие крестоцветные.
Среди злаков-нейтрофилов, которые можно встретить на участке, весьма обычны лисохвост луговой, мятлик луговой, полевица белая, райграс высокий, овсяница луговая и ковыли.
3. Экспериментальная часть
Определение механического состава почв. [приложение Д-Ж ]
Для проведения эксперимента мы взяли 4 вида образца почвы.
Для определения механического состава почвы мы использовали метод скатывания в шнур.
Мы взяли образец №1 и намочили его водой.
После этого мы попытались скатать из него шнур, а затем свернуть в кольцо
Аналогично мы поступили с остальными образцами почвы.
Результат:
Образец №1 получилось скатать в шнур, но кольцо не сворачивалось.
Образец №2 не получилось даже скатать в шнур, не говоря уже о кольце.
Образец №3 скатался в шнур и свернулся в кольцо, которое дало трещины.
Образец №4 очень хорошо скатался в шнур и свернулся в кольцо.
Полученные результаты мы представили в виде таблицы: [приложение Ж ]
Заключение и выводы
Таким образом, в результате работы мы познакомились с понятием «почва», узнали, что это очень сложное структурное природное тело, многокомпонентный слой земной поверхности, состоящий из нескольких фаз и имеющий сложную структуру, изменяющийся во времени и пространстве. Также рассмотрели состав почвы и затронули рассмотрение структуры почвы. Обозначили существующее многообразие почв и невозможность однозначной классификации.
Совместно с учителем была выполнена практическая часть работы по определению структуры различных почв.
По результатам работы наша гипотеза не подтвердилась. Почва - результат совместной деятельности живых организмов и и геологических процессов и ее состав влияет на видовой состав растений.
Решение проблем плодородия почв имеет огромное значение, а значит, необходимо и всестороннее изучение почв.
Результатами своей работы я могу поделиться с одноклассниками и выступить на школьной конференции, также мне это пригодится, когда я буду выращивать растения в домашних условиях.
Список литературы
Кислая почва: признаки. Как бороться с кислой почвой?URL.: http://fb.ru/article/194903/kislaya-pochva-priznaki-kak-borotsya-s-kisloy-pochvoy
Классификация почв и агроэкологическая типология земель: Учебное пособие / Автор-составитель В.И. Кирюшин. – 2-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», – 2016. – 288 с.
Курбанов C.А., Магомедова Д.С. Почвоведение с основами геологии: Учебное пособие. – 2-е изд., стер. – СПб.: Издательство "Лань", 2016. – 288 с. с.8
Марчик Т.П. , Ефремов А.Л. Почвоведение с основами растениеводства. URL:http://ebooks.grsu.by/pochva_s_osn_rast/glava-3-mineralnaya-faza-pochvy-i-ejo-sostav.htm
Методы изучения почв. URL: http://www.activestudy.info/metody-izucheniya-pochv/
Нейтральныепочвы. URL.: http://supersadovod.ru/vidyi-pochv/neytralnyie-pochvyi/
Определение кислотности почвы. URL.: http://cad-ogorod.ru/pochvy/opredelenie-kislotnosti-pochvy.html
Структурная организация. URL: http://agrolib.ru/books/item/f00/s00/z0000016/st006.shtml
Приложения
Приложение А
Рис.1
Рис.2
Рис.3
Приложение Б
Как объект изучения она обладает следующими отличительными особенностями.
многокомпонентный состав (минералы, химические и органические соединения, живые организмы, почвенные растворы, воздух);
разнообразие форм химических, органических и органо-минеральных соединений;
наличие новообразованного гетерогенного органического вещества — почвенного гумуса;
полифункциональность;
разная природа механизмов межфазных взаимодействий;
почвенно-генетическая и унаследованная от материнской породы анизотропность;
иерархическая структура организации почвенного тела;
пространственная и временная изменчивость свойств и состава.
Приложение В
Определение механического состава почвы возможно методом раскатывания шнура.
Группа почв по механическому составу |
Поведение шнура при раскатывании и свертывании в кольцо |
Песок |
Почва не скатывается |
Супесь |
При раскатывании почва распадается на мелкие кусочки и не даёт шнура |
Легкий суглинок |
При раскатывании формируется легко распадающийся на дольки шнур |
Средний суглинок |
При раскатывании формируется сплошной шнур, который при свертывании в кольцо распадается на дольки |
Тяжелый суглинок |
При раскатывании легко образуется шнур, который свертывается в кольцо с мелкими трещинами |
Глина |
Шнур легко свертывается в нерастрескивающееся кольцо |
Рис.4
Приложение Г
Типы почв.
Подзолистые почвы образовались под пологом сомкнутого хвойного леса с моховым покровом, бедной травяной растительностью или без нее. Плодородный слой подзолистых почв невысок, примерно 10 см. Под ним располагается серовато-белый слой, похожий на золу, поэтому такая почва называется подзолистой.
Дерново-подзолистые почвы образовались под луговой и болотной растительностью. Их плодородный слой составляет 20 см.
Дерновые почвы складывались под луговой растительностью и лесами, имевшими значительный травянистый покров. Плодородный слой дерновых почв достигает 25 см.
Серые лесные почвы образовались как результат жизнедеятельности широколиственных лесов и луговых степей. Их плодородный слой превышает 50 см.
Черноземные почвы накапливались под покровом травянистой лугово-степной и степной растительности. Богатая растительность оставляет после себя значительное количество корневых остатков. Это способствует накоплению в почве большого количества перегноя. Черноземные почвы отличаются высоким плодородием, их плодородный слой наиболее высок — 80-100 см.
Каштановые почвы образовались в условиях засушливого климата, под изреженной травяной растительностью сухих степей. Плодородный слой этих почв составляет 30-40 см.
Приложение Д
Экспериментальная часть
Определение механического состава почв.
Для проведения эксперимента мы взяли 4 вида образца почвы.
Образец 1. Образец 2.
Образец 3. Образец 4.
Приложение Е
Для определения механического состава почвы мы использовали метод скатывания в шнур.
Мы взяли образец №1 и намочили его водой.
После этого мы попытались скатать из него шнур, а затем свернуть в кольцо.
Аналогично мы поступили с остальными образцами почвы.
Образец №1 получилось скатать в шнур, но кольцо не сворачивалось.
Образец №2 не получилось даже скатать в шнур, не говоря уже о кольце.
Образец №3 скатался в шнур и свернулся в кольцо, которое дало трещины.
Образец №4 очень хорошо скатался в шнур и свернулся в кольцо.
Приложение Ж
Полученные результаты мы представили в виде таблицы:
Образец почвы |
Механический состав почвы |
|
1 |
Шнур не образуется, а только зачатки шнура – супесь песка. |
|
2 |
Шнур сплошной, кольцо при свертывании распадается – средний суглинок. |
|
3 |
Шнур сплошной, кольцо цельное – глина. |
|
4 |
Шнур сплошной, кольцо с трещинками – тяжелый суглинок. |
Приложение З
Приложение И
Приложение К
Определение кислотности по виду растений
Если на вашем участке уже растут какие-то деревья, трава, цветы и другая зелень, то вы легко можете определить кислотность почвы с помощью следующей таблицы.
Кислотность почвы |
Растения |
Умеренно кислые почвы (рН 4,0–4,5) |
Багульник, вереск, виола болотная, ирга, калина, клюква, люпин, мхи, рододендрон, подорожник, фиалка цветная, хрен, щавель. |
Среднекислые почвы (рН 4,5–5,0) |
Азалия, гортензия голубая, кала, картофель, ландыш, лилия, мята, подорожник, рябина, сосна, черника. |
Слабокислые почвы (рН 5,1–6,0) |
Айва, амариллис, арбуз, баклажан, бегония, василек, газонные злаки, гвоздика, гербера, гортензия розовая, жасмин, земляника, каштан, крапива, крыжовник, лещина, лимонник, лук, львиный зев, лютик, малина, мать-и-мачеха, облепиха, одуванчик, осока, пеларгония, примула, редис, смородина, сосна, пырей, тыква, хвощ, фуксия, цикламен, щавель. |
Нейтральные почвы (рН около 6,1–7,0) |
Акация, амарант, бархатцы, брюква, бузина, вяз, гвоздика, горох, дуб, кабачки, капуста, крапива, клен, лебеда, левкой, липа, огурец, пастушья сумка, петрушка, птичий горец, редька, томат, цикорий, чеснок и т.д. – большинство садовых растений (в том числе луковичных цветов). |
Нейтральные и слабощелочные (рН 7,0–7,5) |
Бобовые, бук, вишня, вьюнок, крушина, люцерна, маргаритка, мать-и-мачеха, нивяник, пастушья сумка, ромашка, свекла, смородина, хризантема, пырей, яблоня. |
Слабощелочные почвы (рН 7,5–8) |
Астильба, василек, георгина, клевер, ковыль, кукуруза, мак, нарцисс, полынь, резеда, роза, тюльпан. |
Щелочные почвы (рН 8,1–8,5) |
Астра (китайская, альпийская), боярышник, гвоздика китайская, карагач, клен, левкой, самшит, тимьян (чабрец), хризантема, юкка, ясень |
Приложение Л
Методы определения кислотности без лакмусовой бумажки.
Лучше всего для этого подойдут листики черной смородины (некоторые сорта вишни тоже подходят):
сорвите 3–5 листиков, положите в стакан и налейте почти до верха кипятка;
прикройте стакан и оставьте на 20–30 минут;
когда вода остынет, бросьте в стакан комочек земли.
Вы увидите, что вода тут же изменила цвет:
если почва кислая, то вода станет красной,
если нейтральная, то вода окрасится в зеленый цвет,
если щелочная – то в синий.
Индикаторный цвет настоя листьев черной смородины
Чем ярче цвет, тем сильнее выражен уровень кислотности.
* * *
Узнать, заизвесткована ли почва можно и с помощью обычного 3% уксуса:
насыпьте и разровняйте в блюдце немного земли;
налейте сверху немного уксуса.
Смотрите – появилась ли пена? Это сразу даст вам ответ:
пены нет совсем – почва кислая;
если появилось небольшое количество пузырьков – почва нейтральная;
пена обильная – значит почва очень щелочная.
Вообще, наличие пены говорит о том, что в почве имеется известь. Чем больше пузырьков, тем более щелочная почва.