VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение плодородия почвы различными методами

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Уразова А.А. 1

---

1МКОУ Новокурлакская СОШ

Малахова Т.Н. 1

---

1МКУДО Аннинский ДТ

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Среди природных богатств особое место принадлежит почвенному покрову, земле.
Это обусловлено тем, что почва обладает свойствами давать урожай. Она выполняет такие главные функции, обеспечивающие возможность жизни на Земле, как производство органического вещества и минерализацию отмерших органических остатков. Почва выполняет роль и биологического фильтра, так как поглощает, обезвреживает, утилизирует промышленные и коммунально-бытовые отходы.
Новокурлакская школа построена более 40 лет назад. И все это время на учебно-опытном участке выращиваются различные фрукты и овощи. Назрела необходимость изучения экологического состояния почв на учебно-опытном участке школы.
Исследовала почву территории участка школы в 4 местах (приложение № 1).
Для мониторинга почв использовали биоиндикацию по растениям, некоторые физико-химические методы. Индикаторные виды растений свидетельствуют о водном режиме почв, их кислотности, обеспеченности элементами минерального питания, состоянии плодородия.
Целью моей работы было изучить плодородие почвы на учебно-опытном участке различными методами.

Для решения цели я выдвинула следующие задачи:

1. Изучить различные методики исследования почв. Выбрать те из них, которые возможно реализовать в условиях школьной лаборатории.

2. Провести исследования физических свойств и химического состава почвы пришкольного участка.

3. На основе полученных фактов дать общую характеристику состоянию почвы на пришкольном участке.

4. Предложить способы повышения плодородия почвы на пришкольном участке, не требующие особых материальных затрат и физических усилий.

Место проведения работы:

Исследование проводилось в весенне-осенний период 2018 года на пришкольном учебно-опытном участке МКОУ Новокурлакская СОШ

Порядок выполнения работы 

1. Изучение  литературы  и Интернет-ресурса по данной проблеме.

2. Исследование   видового состава сорных растений на УОУ школы

3. Определение  по видовому составу сорняков содержание химических элементов  в почве.

4. Определение степени плодородия почв.

5. Определение уровня залегания грунтовых вод по справочным таблицам.

6. Определение кислотности почв по справочной таблице.

7. Определение химического и физического состава почвы.

8. Внесение результатов исследований в таблицу.

Актуальность данной работы: исследование почв в данной местности никем не проводилась. Практическая значимость работы заключается в том, что данные, полученные в работе, могут быть использованы для успешного выращивания овощных и цветочных культур на пришкольном участке, данный материал может широко использоваться в просветительских и природоохранных целях.

Методы исследования: эксперимент, наблюдения, сравнения, анализ.

Гипотеза исследования: влияют ли изменения в почве на урожайность сельскохозяйственных культур?

Глава 1. Основная часть

Литературный обзор

1.1 Механический состав почвы

 По механическому составу почвы делятся на песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые и легкие суглинистые.

У песчаных почв хорошая воздухопроницаемость, благоприятные тепловые свойства, но влага в них быстро уходит в нижние слои. При увлажнении песчаных почв, их комочки не скатываются в шарик. 

Супесчаные почвы воздухопроницаемы. При увлажнении этого типа почв, комочки скатываются в шарик. 

У суглинистых почв удовлетворительная воздухопроницаемость и при увлажнении суглинистые почвы скатываются в колбаску с тонким кончиком, не ломающуюся при сгибании. 

Глинистые почвы отличаются плохой воздухопроницаемостью, при увлажнении скатываются в колбаску, не ломающуюся при изгибе.

1.2.Химический состав почвы

Кислотность почвы – важный экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также аккумуляцию и подвижность загрязнителей в почве (в первую очередь металлов). При высокой кислотности угнетается рост и развитие многих сельскохозяйственных культур, подавляется жизнедеятельность микроорганизмов. При высокой кислотности почвы необходимо проводить ее известкование. Кислотность почвы определяют, измеряя величину рН солевой вытяжки. В зависимости от величины рН почва может быть кислой, нейтральной или щелочной.

рН=4 и менее – сильнокислая;

рН=5 – кислая;

рН=6 – слабокислая;

рН=7 – нейтральная;

рН=8 и более – щелочная.

Оптимальные значения рН почвы для выращивания сельскохозяйственных культур приведены в таблице 1.

Таблица 1. Требовательность растений к кислотности почвы

Впрочем, большинство культур довольно легко приспосабливается к колебаниям уровня pH, и в специальной литературе можно встретить разноречивую информацию о предпочтениях того или иного вида. Типичных кальцефобов (любителей кислых почв) и кальцефилов (тех, что предпочитают щелочные почвы), сравнительно мало. И все же, если при посадке не учитывать требования растения, это с высокой вероятностью приведет к его болезням, голоданию, слабому развитию или гибели. 
В почвах с повышенным уровнем кислотности нарушено азотное питание; растения не получают в достаточном количестве также фосфора, кальция и магния, поскольку их содержание мало либо вещества эти находятся в недоступной для растений форме. Зато присутствуют другие соединения, токсичные для корневой системы. Повышенная кислотность почвы провоцирует болезни, потому что патогенная микрофлора в таких условиях развивается быстрее. 
Впрочем, щелочная реакция ничуть не лучше: здесь растения испытывают дефицит магния и железа, у них желтеют и опадают листья. Неприспособленные к таким условиям культуры болеют, образуют деформированные плоды, а нередко и гибнут. 

Засоленность почвы характеризуется повышенным содержанием легкорастворимых минеральных солей, что неблагоприятно сказывается на физическом и химическом составе почвы. Сильнозасоленные почвы обычно не пригодны для выращивания сельскохозяйственных культур. У растений, произрастающих на засоленных почвах, задерживаются набухание семян, цветение, рост, снижается урожайность. При больших концентрациях солей наступает гибель растений. Наиболее вредное влияние оказывают карбонаты, хлориды и сульфаты натрия и калия.

Концентрация легкорастворимых солей определяют в водной вытяжке, проводя ее химический анализ. При выявлении сильного засоления почв сельскохозяйственных угодий необходимо проводить специальные гидромелиоративные мероприятия (орошение, дренаж, промывка). Данные о степени и типах засоленности почвы, в зависимости от концентрации солей, приведены в таблице 2.

В качестве эталонной группировки почв по степени засоления (с которой в дальнейшем проводилось сравнение) была принята классификация засоления по токсичным солям для почв сульфатного химизма засоления (табл.1) (Базилевич, Панкова ,1972), так как по нашим данным (Сотнева, 2002) в 90% случаев анализируемые почвы относятся к почвам преиму- щественно сульфатного засоления. 72.

Таблица 2.

Группировка почв по степени засоления (Базилевич, Панкова, 1972).

В скобках указано значение для хлоридно-сульфатного типа засоления.

1.3.Как определить почву по сорнякам

Характеристики почвы можно довольно точно определить, обратив внимание на естественные растения, произрастающие на ней. На сильно кислых почвах любят расти конский щавель, подорожник, лютик, мята, вереск обыкновенный, сфагновые и зеленые мхи, торица.

На средне кислых и слабо кислых почвах хорошо растут живокость, василёк, молочай, клевер, фиалка трёхцветная, сердечник луговой, толокнянка, мать-и-мачеха, хвощ полевой.

На почвах с нейтральным pH предпочитает расти большинство растений. Среди них: вьюнок полевой, ромашка, пырей ползучий, мыльнянка лекарственная, манжетка обыкновенная, донник, пастушья сумка.

Щелочные почвы предпочитают: вяз шершавый, бузина сибирская, золототысячник зонтичный, горчица полевая, живучка, бодяк, клоповник, мак, дрема белая, подмаренник цепкий.

Часто растут на бедных почвах: душистый колосок, ситник нитевидный, мхи и лишайники, очиток едкий, брусника и черника, бессмертник песчаный, белоус торчащий, вереск обыкновенный.

На плодородных почвах нередко встречается: чистотел, сныть, таволга, иван-чай, печеночница, мокрица, малина, лебеда, крапива.

Почвы с большим содержанием азота любят: хмель, лебеда татарская, крапива, калужница, щирица запрокинутая. На тех почвах, где азота мало, часто встречаются: бобовые, люцерны, росянка, астрагал. Если почва богата азотом и при этом плодородна, на ней, скорее всего, будут расти: лебеда, пастушья сумка, мокрица, крапива.

Если в почве содержится много фосфора, то нередко на ее поверхности можно встретить горчицу и портулак. Рыхлые почвы предпочитают: незабудка полевая, пикульник обыкновенный, дымянка лекарственная, очиток едкий, бессмертник песчаный.

Плотные глинистые почвы привлекают следующие растения: бересклет бородавчатый, горец птичий, ромашка ромашковидная, подорожник большой, лапчатка гусиная, лютик ползучий.

Если почва сухая, то на ней нередко часто встречаются: наземные лишайники, полевица белая, толокнянка, ковыль перистый, очитки, ястребинка волосистая.

На почвах с нормальной влажностью часто произрастают: чина луговая, горошек мышиный, клевер луговой, пырей ползучий.

Особо влажные почвы предпочитают: чистотел болотный, мята полевая, таволга вязолистная, сабельник болотный, камыш лесной, герань луговая, морошка,багульник, брусника.

1.4. Зависимость доступности элементов от кислотности почвенной смеси.

Обозначения в таблице 3:

Д – доступен максимально;

Н – не доступен (минимально доступен 5- 10 % от максимальной доступности элемента);

ДУ – доступность элемента уменьшается от максимальной к полной недоступности;

НД – низкая доступность (20-30% от макс.).

Таблица 3.

2. Практическая работа

Анализ почвы

2.1. Пробоотбор и подготовка образцов к физико-химическому анализу.

Для проведения физико–химического анализа вначале провела пробоотбор, используя метод конверта. Почва изымалась с глубины 10 см, по 800–900 мг каждого образца.

Фото. Забор почвы.

Пробы брала на разных территориях. В приложении № 1 отмечены места забора почвы.

Фото. Сушка почвы.

Затем почва высушивается и измельчается, из нее удаляются посторонние примеси и частицы при помощи набора сит с отверстиями разного диаметра от 5 до 1 мм и сокращении массы до 500 г. Для сокращения пробы использовала метод квартования: Измельченный материал тщательно перемешать и рассыпать ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали, после многократных повторений оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения водных вытяжек.

2.2. Механический состав почвы

Чтобы узнать, какая на участке почва, брала пригоршню земли, равномерно увлажняла ее, чтобы по консистенции она напоминала густую пасту, и скатывала «колбаску» толщиной около 3 мм. Затем свернула ее в кольцо и оценила, что из этого вышло:

Фото. Определение механического состава почвы.

почва хорошо скатывается, пластична, кольцо легко сворачивается и держит форму — глинистая, тяжелая;
Это упрощенный вариант: те же суглинки, к примеру, тоже подразделяют на легкие, средние и тяжелые. Но с прикладной точки зрения нам будет достаточно уверенно ориентироваться в этих трех типах. У каждого из них есть свои плюсы и минусы, и если правильно подойти к обработке, на почве любого механического состава можно получать хорошие урожаи. 
Почему важно в этом разобраться? Механический состав почвы определяет ее плотность, водо- и воздухопроницаемость, влагоемкость. Различные типы почв по-разному обеспечены необходимыми растениям элементами питания и требуют различного подхода. 

Так, тяжелые почвы богаче питанием, чем легкие. Но они быстро уплотняются, после дождя их поверхность схватывается коркой. На них часто застаивается вода, а из-за переувлажнения страдают корни растений. В таких почвах плохо работают полезные микроорганизмы, медленно разлагается органика, а потому может возникать дефицит питания. Весной участки с подобной почвой прогреваются дольше, и талые воды с них уходят позже, поэтому к посадкам приходится приступать с некоторым запозданием. 
СОВЕТ. Как исправить ситуацию?

Основной метод — внесение разрыхляющих материалов (обычно это опилки или песок). Песок можно вносить как весной, так и осенью, а вот опилки — желательно осенью, и перед использованием их полезно смочить раствором азотного удобрения. Объемы и пропорции подбираются в каждом конкретном случае, в зависимости от требований культур, которые планируется посадить, и особенностей почвы. 
Хорошо влияет также посев сидератов; для посева на тяжелых почвах желательно выбирать культуры с сильной корневой системой, глубоко проникающей в землю (например, злаки). 
Легкие почвы плохо удерживают воду, а вместе с водой теряют и питательные вещества. Зато они обеспечивают хороший воздухообмен и быстро прогреваются по весне.

СОВЕТ. Как исправить ситуацию?

«Утяжелить» почву, повысить ее влагоемкость можно внесением глины или прудового ила (сапропеля). Последний, правда, требует предварительной обработки: после добычи его обязательно проветривают и промораживают, чтобы избавиться от вредных для растений химических соединений. 
Полезно на легких почвах внесение больших доз органики (перепревший навоз или компост). А вот торф следует применять с осторожностью: у него хорошая влагоемкость, но он может увеличивать кислотность почвы, а по содержанию питательных веществ особой ценности не представляет. 

2.3. Определение кислотности почвы.

В своей школьной лаборатории провела анализ кислотности почв с помощью лакмусовой бумаги.

оборудование:
универсальная индикаторная бумага, емкость с водой,  совок,  плотная ткань

Фото. Определение кислотности почвы.

Взяла  образцы почвы в разных местах своего участка

 Каждый завернула в плотную ткань, перевязала шпагатом и опустила в стеклянный сосуд с водой (лучше дистиллированной или дождевой). Почвы должно быть столько же, сколько воды.         

Через 5 минут (вода при этом не должна помутнеть!) на 2 секунды опустила туда же полоску индикаторной бумаги.

Сравнила полученный цвет со стандартной шкалой, определила рН и соответственно кислотность почвы:

- оранжевый — среднекислая почва;

- желто-оранжевый — слабая кислотность.

Данные занесла в таблицу 4.

Таблица 4.

Полученные результаты указали на то, что почва на пришкольном участке является среднекислой и  слабокислой близко к нейтральной. Это подтверждает анализ кислотности почв, проведенный с помощью биоиндикации.

СОВЕТ. Как исправить ситуацию?

Для улучшения качества почв с незначительно повышенной кислотностью осуществляют известкование: вносят соли кальция. На слабокислых 1–2 т. на гектар пашни, причем надо следить затем, чтобы соль была хорошо измельчена и тщательно перемешана с почвой. Известкование действует на почву многосторонне: улучшает деятельность клубеньковых и азотфиксирующих бактерий, повышает коагулирующую способность почвенных коллоидов, а потому на 30–40% повышает эффективность минеральных удобрений; улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим; способствуют развитию корневой системы растений.

Основное известковое удобрение – молотый известняк СаСО₃. Нерастворимый в воде карбонат кальция под действием углекислого газа (продукта жизнедеятельности микроорганизмов) и воды превращается в растворимый гидрокарбонат кальция:

СаСО₃ + Н₂О + СО₂ –> Са(НСО₃)₂

НСО^–₃ + Н₂О –> Н₂СО₃ + ОН^–

Образующийся гидроксид–анион ОН^– и нейтрализует избыток катионов водорода Н+ в кислых почвах.

Кроме известняков применяют, в качестве известковых удобрений применяют другие карбонатные минералы: известковый туф, мергель, доломит, мел.

Нужно вносить в них также минеральные удобрения: соединения калия, фосфора и особенно азота. Очень важно удобрять их навозом, что создает условия для энергичной деятельности микроорганизмов. Мало в почве азота – поселяют в них азотобактерии, мало фосфора – фосфоробактерии. Без них и навоз, и другие удобрения могут пролежать в почве без пользы для растений. Огромную роль в снабжении растений азотом играют различные бактерии, которые превращают аммиак в азотную кислоту. Она образует в почве различные соли, при усвоении которых растения получают азот.

2.4. Анализ почвы методом биоиндикации

После изучения видового состава сорняков  на пришкольном учебно-опытном участке и сопоставив список сорных растений с перечнем   в справочных материалах занесла результаты в таблицу.

Таблица 5. Результаты исследования почв методом биоиндикации

Фото. Портулак по всему участку

Выводы

На нашем школьном учебно-опытном участке  произрастают сорные растения: в большом количестве портулак огородный, осот огородный, вьюнок полевой, пырей ползучий, одуванчик обыкновенный, подорожник большой, молочай, пастушья сумка, марь белая, анютины глазки, полынь.

Разросшийся на больших территориях портулак указал на избыток фосфора в почве, а огурцы со светло-зелёными листьями и с изогнутыми, с заостренными верхушками плодами – о необходимости азотной подкормки.  

Почва на УОУ истощенна, имеет низкое плодородие, умеренно- влажная, с большой глубиной залегания грунтовых вод, среднекислая и слабокислая.

Вероятно, этим объясняется низкая урожайность овощных культур на УОУ. В частности, лука, моркови, томатов, капусты.

4. Заключение.
Чтобы научиться правильно использовать почвы на  УОУ и своих приусадебных участках, не снижая их плодородия и не разрушая их, а также для получения высоких урожаев, очень важно знать характеристики почв. В зависимости от преобладания тех или иных «сорняков» на участке можно со значительной долей вероятности определить тип почвы.

Одной из наиболее важных характеристик является кислотность почв, ведь она влияет не только на урожайность, но и на почвообразовательные процессы, от неё зависит эффективность использования удобрений, развитие заболеваний культурных растений. Каждому владельцу приусадебного или дачного участка необходимо знать, на какой почве он выращивает растения, ведь большинство плодово-ягодных, овощных и других культур предпочитает почвы от слабокислых до нейтральных.
Кислые почвы необходимо известковать для того, чтобы приблизить реакцию почвенной среды к нейтральной, наиболее благоприятной для роста и развития культурных растений.
Если огородные культуры несколько лет подкармливали фосфорными удобрениями или печной золой, велика вероятность, что грунт перегружен фосфором. Фосфор, не востребованный растениями, переходит в нерастворимую форму и накапливается в грунте. Грунт «зафосфачивается». Избыток фосфора в почве вреден, так как мешает поглощению других элементов питания, в частности, железа, цинка, меди. Повышенное содержание фосфора можно избежать путём соблюдения на  земельном участке севооборотов и прекращения внесения фосфоросодержащих удобрений.

5. Перспективный план работы.

Провести анализ почвы на всем участке.

Составить план севооборота в соответствии с кислотностью почвы.

Сравнить его с существующим планом севооборота и внести изменения.

Приложение №1

У

Сад

чебно-опытный участок

с а

Дендрарий

Литература

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. Москва, 1996, стр. 97-102.

2. Карпачевский Л.О. «Экологическое почвоведение» М.: ГЕОС, 2005. 336 стр.

3.Кононова М. М. Органическое вещество почвы. — М.: 1963.

4.Макаров М.И. «Фосфор органического вещества почв» ГЕОС, 2009г.

5.Морозов А.И. «О почве и почвоведении» ГЕОС, 2007, 286 стр.

6. http://potomy.ru/world/2319.html

7. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/123164/Почва