VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение почвы пришкольного участка МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Иванова  В.А. 1

---

1МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк Бижбулякского района

Матвеева  О.В. 1

---

1МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк Бижбулякского района

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВведение

Почва - сложная система. Общими физическими свойствами почвы являются механический состав, структура и влажность.

Механический состав почвы обусловлен наличием в ней глины, песчаника, мелких камней, биогенных и антропогенных включений.

Структура почвы (зернистая, комковатая) определяет ее уплотненность и наличие воздуха, необходимого для жизненных процессов (дыхания).

Влажность почвы обуславливает возможность минерального питания растений и является необходимым фактором окружающей среды для всех почвенных организмов. Влага в почве является антагонистом воздуха, поэтому избыточная влажность так же вредна, как и дефицит влаги.[1]

Я решила изучить физические свойства почвы пришкольного участка МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк, который существует с 1933 года.

Предмет исследования: анализ почвы пришкольного участка

Объект исследования: образцы почвы

Гипотеза: почва пришкольного участка школы благоприятна для роста и развития сельскохозяйственных культур

Цель: исследовать почву пришкольного участка

Задачи:

проанализировать имеющиеся литературные источники;

изучить различные методы исследования почв. Выбрать те их них, которые возможно реализовать в условиях школьной лаборатории;

провести исследование почвы пришкольного участка;

на основе полученных фактов дать общую характеристику состоянию почвы на пришкольном участке;

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

Методы исследования:

изучение и анализ соответствующей литературы, сайтов Интернет

эксперимент

Актуальность темы заключается в том, что в связи с изменившимися климатическими условиями требуется хорошее знание почв имеющих чрезвычайно важное значение в земледелии.

Значимость: знание физических и химических свойств почвы позволит определиться со временем весеннего сева.

Новизна: снежный покров в последние годы устанавливается в позднее время, а осенние морозы могут погубить будущий урожай.

Исследование проводилось в течении 2017 – 2018г.

Глава 1.Общая характеристика исследуемого объекта

Площадь участка 1,2 га. Находится на территории школы и состоит из двух частей. Наибольшая часть участка обращена к улице с движением транспорта. С этой стороны он ограничен цветниками и живой изгородью и кустов красной и черной рябины. Вблизи пришкольного участка нет промышленных и сельскохозяйственных предприятий, автомобильных трасс (с. приложение 1)

Учащимися школы регулярно осуществляется уборка территории от мусора. Бытовой мусор складируется в специально отведенном для этого месте, затем по мере наполнения емкости вывозится на свалку. Естественный мусор складируется в компост или закапывается.

Глава 2.Физические свойства почвы

пришкольного участка МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк

Структура почвы - это комочки разного размера. Лучшая структура - мелко комковая. Внутри комочков складываются условия для деятельности микроорганизмов – гумификаторов, образующих гумус, а между комочками – для микроорганизмов, которые разлагают гумус до доступных растений минеральных соединений. [4]

2.1.Определение состава, структуры и влажности почвы

Эксперимент №1

Цель: определить механический состав почвы визуально и на ощупь

Оборудование: лопатка, образцы почвы

Ход эксперимента:

Использовала метод раскатывания.[5]

Почву смочила водой до консистенции теста так, чтобы вода из почвы не отжималась, но почва была достаточно пластичной. Затем размяла пальцами до полного разрушения структурных отдельностей. Хорошо размятую почву раскатала на ладони ребром другой руки в шнур толщиной около 3 мм и свернула в кольцо диаметром около 3 см. Рассматривала простым глазом и в лупу.

Результат: при раскатывании образец №1 легко образуется шнур, в кольцо свертывается, не дает трещин. Образцы №2,3 формируют сплошной шнур, который при раскатывании в колечко распадается на дольки. Образец №4 при раскатывании в шнур легко распадается на дольки. Образец №5 образуется шнур, кольцо свертывается, но дает трещины.

Вывод: по механическому составу

образец №1 соответствует типу почвы – глина,

образцы №2,3 – средний суглинок,

образец №4 – легкий суглинок,

образец №5 – тяжелый суглинок.

Эксперимент №2

Цель: определить состав и структуру почвы

Оборудование: лопатка, лабораторные стаканы, весы технические, лист линолеума размером30х30см

Ход эксперимента:

Лопаткой отбирала пробу по 50 г в различных точках пришкольного участка

Пробы разместила в лабораторные стаканы. На этикетке записала номер образца. Пробы разместила ровным слоем на линолеум. Перемешала пробы лопаткой. Убрала камни, корни, древесину, остатки организмов, мусор (см. приложение 2)

Результат:

Вывод: В основном на пришкольном участке почва пластичная, преобладающий тип почвы – суглинок.

Эксперимент №3

Цель: определить влажность почвы

Оборудование: лопатка, стакан алюминиевый, весы, микроволновка

Ход эксперимента:

Взяла образец №1 и №5. Определила вес пустого стакана (m₀), который предварительно высушила. Образцы почвы поместила в стакан и взвесила. Определила массу стакана с образцом (m_вл). Стакан с почвой поставила в духовку при температуре 200⁰С на 2 часа затем стакан с образцом охладила в течении 1 часа до комнатной температуры. После сушки почва стала светлой и легко распадающейся. Определила массу остывшего стакана с образцом (m_с) Рассчитала влажность образца W=(m_вл-m_с)ː(m_с-m₀)*100%

Результат:

Вывод: Влажность почвы образца №5, находящегося ближе к речке, больше, чем влажность почвы образца №1.

2.2.Температура почвы

От температуры почвы зависят такие процессы, как движение влаги и воздуха в почве, диффузия газов, биологическая деятельность и жизнь микроорганизмов.

Температура почвы не бывает постоянной, поэтому под влиянием температурных колебаний происходит изменение объема воздуха в промежутках между почвенными частицами. Часть воздуха вытесняется, а при понижении температуры вновь засасывается в почву[6]

Эксперимент №4

Цель эксперимента: измерить температуру почвы на различных глубинах

Оборудование: лопата, линейка, термометр спиртовой лабораторный

Ход эксперимента:

Для установки термометра в почве лопатой сделала разрез, в который осторожно опустила термометр на глубину: 1, 5см. Затем термометр закапала, почву осторожно уплотнила.

Результат: при температуре воздуха +2 ⁰С

Выводы:

1.Днем на солнце наиболее высокую температуру имеет поверхность почвы, не покрытая растительностью

2.Глубокие слои почвы (5-10 см) днем меньше нагреваются, а ночью меньше остывают.

2.2.1.Способы изменения температуры почвы

Основным способом изменения температурного режима почвы является механическая обработка. Когда необходимо увеличить температуру в поверхностном слое почвы на глубине заделки семян изменяют состав почвы, добавляя в почву торфяную крошку и навоз, а пористость увеличивается рыхлением почвы (при вспашке, бороновании, культивации)

На изменение теплового состояния почвы влияет ветер. С появлением ветра, перемещающего слои воздуха в горизонтальном направлении, усиливается перемещение теплого и холодного воздуха, причем с поверхностью почвы успевают соприкасаться, а значит, и обмениваться теплом все большие и большие массы воздуха. Если перемещается холодный воздух(ветер с севера), почва охлаждается, а если перемещается сухой и нагретый воздух (ветер с юга) – температура почвы повышается.

Светлые покрытия (мел, древесные опилки) повышают отражательную способность почвы, в результате чего понижается температура. Черные покрытия (тонкомолотый уголь, торфяной порошок, прочные сорта бумаги, пропитанной черными веществами, например битумом, смолами) усиливают поглощение поверхность почвы солнечного излучения, в результате чего температура ее верхних слоев повышается. При одних и тех же условиях температура почвы, покрытой тонким слоем битума, на 10-12 ⁰С выше температуры почвы, мульчированной мелом.[3]

2.3.Теплопроводность почвы

Знание теплопроводности почвы в своей местности позволяет определиться со временем весеннего сева на приусадебном участке.

Способность почвы передавать тепло от слоя к слою называется теплопроводностью. Мерой теплопроводности служит коэффициент теплопроводности, численно равный количеству тепла (Дж), проходящему за 1 с через сечение в 1м² слоя толщиной 1 м при разности температур на границах слоя, в 1 °С. Теплопроводность зависит от состава почвы, ее влажности и содержания воздуха в порах почвы.

С увеличением пористости теплопроводность почвы уменьшается. Это объясняется увеличением объема промежутков между частицами почвы, занимаемым воздухом, теплопроводность которого мала. При увеличении влажности почвы теплопроводность её постепенно приближается к теплопроводности воды[5]

Теплопроводность при температуре 20⁰С сухой земли λ=0,14Вт/(м*К), влажной λ=0,67Вт/(м*К)[2]

Эксперимент №5

Цель эксперимента: определить теплопроводность различных образцов почвы

Оборудование: теплоприемник, манометр, кольцо из картона, почва, внутренний сосуд калориметра с горячей водой.

Ход эксперимента:

На один теплоприемник насыпала образец одной почвы слоем 1-2 см, а на другой теплоприемник- образец другой почвы слоем такой же толщины. На поверхность каждой почвы одновременно поставила сосуды с горячей водой, взятой в равных объемах и при одинаковой температуре. Уровни жидкости в манометрах, соединенных с теплоприемниками, изменяются, что свидетельствует об изменении давления воздуха в теплоприемниках, происходящем вследствие изменения температуры воздуха за счет количества теплоты, переданного через слой почвы.

плотная влажная, рыхлая сухая

Результат:

Вывод: теплопроводность влажной почвы больше, чем сухой; плотной больше, чем рыхлой. Различные образцы почвы обладают различной теплопроводностью.

Теплоемкость – способность почвы удерживать тепло. Она измеряется количеством тепла (в Дж), которое необходимо для нагревания на 1° почвы 1 г (весовая теплоемкость) или 1 см³ (объемная теплоемкость).

На зависимости теплоемкости почвы от влажности основаны способы предупреждения перегревания почвы и корней растений в жаркие дни и их нежелательного охлаждения при кратковременных заморозках. [6]

Эксперимент №6

Цель эксперимента: определить удельную теплоемкость сухой и влажной почвы

Оборудование: плитка лабораторная, образцы почвы, внутренний стакан калориметра, весы, термометр лабораторный, часы

Ход эксперимента:

С помощью весов определила массу образца земли. На плитку поставила стакан с образцом почвы. Нагрела образец на 10⁰ С. С помощью секундомера определила время нагревания.

Результат:

Q_плитки=Pt

Q_к=c_кm_кΔt

Q_з=c_зm_зΔt

Q_плитки= Q_к+Q_з

Pt=c_кm_кΔt+c_зm_зΔt

Pt - c_кm_кΔt =c_зm_зΔt

c_з= (Pt - c_кm_кΔt)/m_зΔt

с_в=4,2 кДж/кг*⁰С

Вывод: Нагревание сухой почвы происходит медленнее, чем с повышенной влажностью.

2.3.1.Способы изменения теплопроводности

Чтобы увеличить теплопроводность почвы, необходимо повысить её влажность или увеличить ее плотность. Первое достигается поливом, второе – прикатываем почвы. Так поступают, когда необходимо ускорить прогреваемость почвы на сравнительно большей глубине.

При увеличении теплопроводности почвы тепло от поверхности почвы передается в более глубокие слои и поверхность ее днем нагревается не так сильно, а ночью меньше охлаждается, так как к поверхности почвы передается тепло из ниже расположенных и прогретых за день слоев почвы. Колебания температуры за сутки у такой почвы незначительные. Это благоприятно сказывается на росте и развитии сельскохозяйственных культур.

Чтобы уменьшить теплопроводность почвы, надо внести в нее менее теплопроводные вещества, увеличить пористость и уменьшить влажность. При уменьшенной теплопроводности почвы верхние слои ее в течение дня могут сильно нагреваться, а ночью сильно охлаждаться. Изменение пористости почвы достигают ее обработкой: вспашкой, боронованием.[3]

Глава 3. Химические свойства пришкольного участка МОБУ СОШ № 2 с.Бижбуляк

Почвы на территории Башкортостана различны по составу (содержат значительное количество кремния и алюминия, кальций и магний, фосфор, азот, калий, железо, марганец, в небольшом количестве другие элементы, а также продукты распада растительных остатков). Различные почвы отличаются по внешнему виду. Черноземные почвы, содержащие много перегноя, окрашены в темный цвет, подзолистые – сероватые.

Эксперимент №7

Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву поместила в колбу на 100 мл, добавляла 50 мл дистиллированной воды и взбалтывала в течении 5 - 10 минут, а затем фильтровала.

3.1 Определение кислотности почв

Кислотность почв имеет важное значение. Чрезмерно высокая (выше 9) или низкая (ниже 4) pН почвы токсична для корней растений. В пределах этих значений рН определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в неусваиваемые растениями формы.

В кислых почвах (рН 4.0-5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениями, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений – вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей. В щелочных почвах (рН 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор, большинство микроэлементов становятся менее доступными растениям. Оптимальной считается рН 6.5 – слабокислая реакция почвы. При этом большинство основных питательных веществ доступны растениям.

Эксперимент №8

Цель эксперимента: определить кислотность почв

Ход эксперимента:

Капли отфильтрованных водных вытяжек из почвы перенесла на индикаторную бумагу. По изменению окраски бумаги можно судить о кислотности проб почвы.

Результат:

3.2 Качественное определение химических элементов в почве

Важным показателем состава почвы является содержание в ней углекислого газа, карбонатов. Наличие или отсутствие свободных карбонатов – диагностический признак почв и их отдельных генетических горизонтов. Наличие в почве заметных количеств карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда может приводить к возникновению щелочности, что оказывает важное влияние на подвижность многих веществ в почве и на агроэкологические особенности почв. Количественное определение карбонатов проводят в тех почвах, где они обнаружены качественно (проба с соляной кислотой) хотя бы в некоторых горизонтах. Основание для определения карбонатов является также значение рН.

Эксперимент №9

Цель эксперимента: определения карбонат – ионов

Ход эксперимента: небольшое количество почвы с разных участков поместила в фарфоровые чашки и в каждую капнула пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты.

Результат:

Эксперимент №10

Цель эксперимента: определение сульфат – ионов

Ход эксперимента:

В пробирку налила 5 мл фильтрата, добавила несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария.

Результат:

Эксперимент №11

Цель эксперимента: определение соединений железа

Ход эксперимента:

В пробирки налила по 3 мл вытяжки и добавила несколько капель 10%-го раствора роданида калия.

Результат:

Во всех пробах почвы на разных участках соединений железа (III) не обнаружено.

Эксперимент № 12

Цель эксперимента: определение соединений алюминия

Ход эксперимента:

К 5 мл почвенной вытяжки добавила по каплям 3%-ый раствор фторида натрия до появления осадка.

Результат:

Эксперимент № 13

Цель эксперимента: определение соединений свинца

Ход эксперимента:

В пробирки, содержащие 5 мл фильтрата с каждой исследуемой части пришкольного участка добавила раствор соляной кислоты.

Результат:

Все наблюдения, полученные при проведении опытов на содержание в фильтрате ионов и соединений, их определение кратко записаны в таблице:

Заключение

В ходе работы я выяснила, что чем больше в почве воздуха и органического вещества, тем хуже она проводит тепло и дольше его сохраняет. Сухие бесструктурные, плотные почвы нагреваются быстрее, но они быстрее и теряют это тепло. Увлажненные, рыхлые, богатые органическим веществом почвы нагреваются медленнее, но зато излучают его постепенно; в таких почвах дольше удерживается аккумулируемая ими солнечная энергия, что благоприятнее для роста и развития сельскохозяйственных культур. Тепловой режим почвы регулируют с помощью орошения, снегозадержания, мульчирования и рыхления почвы.

Проведя исследования, я пришла к выводу: почва пришкольного участка МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк благоприятна для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Для сохранения плодородия почвы пришкольного участка МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк я предлагаю:

- для предотвращения ветровой эрозии использовать кулисы – полосы из высокорослых растений (подсолнечника, кукурузы). Кулисы необходимо располагать поперек направления господствующих ветров.

- для сохранения гумуса при копке земли не переворачивать пласт, а заменить рыхлением. Для этого использовать плоскорез.

- севооборот- чередование по годам на одном участке разных культур.

- вносить органические удобрения (навоз).

- сухое земледелие. На орошаемых участках выращивать только требовательные к влаге овощи (капусту, огурцы).

Со своими задачами я справилась. Поставленную цель достигла. Свои исследования я продолжу после изучения курса химии.

Список источников информации

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Грущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие –М.: АО МДС, 1996

Енохович А.С. Справочник по физике. М., Просвещение, 1978

Куприн М.Я. Физика в сельском хозяйстве. Пособие для учащихся. М., «Просвещение», 1977

Миркина Б.М., Наумова Л.Г. Экология Башкортостана Уфа, «Китап», 1999

Пособие по проведению анализов почв и составлению агрохимических картограмм. М.,Россельхозиздат, 1965

Усова А.В. , Антропова Н. С. Связь преподавания физики в школе с сельскохозяйственным производством. М., Просвещение, 1976

http://chem21.info/info/1792046/

http://mirznanii.com/a/325215/opredelenie-soderzhaniya-v-pochve-sulfat-ionov

http://www.eco.nw.ru/lib/data/06/3/040306.htm

Приложение 1

План схема УОУ МОБУ СОШ №2 с.Бижбуляк

1

2

3

5

4

Приложение 2

Показатели механического состава почвы для определения его визуально и на ощупь