Исследование химического состава почвы учебно-опытного участка средней общеобразовательной школы №46 города Калуги

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование химического состава почвы учебно-опытного участка средней общеобразовательной школы №46 города Калуги

Трепачка  А.В. 1
1МБОУ «СОШ №46» г. Калуги
Климакова  В.В. 1
1МБОУ «СОШ №46» г. Калуги
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

1. Введение

Актуальность:

Школа №46 находится в жилом микрорайоне Кубяка города Калуги и со всех сторон окружена зелёными насаждениями. Эти насаждения искусственные и разнообразные. В основном это лиственницы и тополя. По периметру территории школы посажены кустарники. Есть клумбы, на которых растут однолетние и многолетние растения, такие как бархатцы, цинния, астры, розы, лилейники и др. На учебно-опытном участке разбит овощник.

Учителя и ученики много трудятся, чтобы поддерживать пришкольный участок в хорошем состоянии: пропалывают, рыхлят, поливают, работают над разнообразием видового состава растений. Ежегодно наш учебно-опытный участок занимает призовые места в городских конкурсах. Но возникает целый ряд проблем: почва ежегодно истощается, не все виды растений хорошо развиваются, удобрения вносятся хаотично. Мы решили изучить химический состав почвы, каких элементов не хватает растениям.

Цель исследования:

Изучить химический состав почвы пришкольного участка для улучшения её плодородия.

Задачи исследования:

- изучить химический состав почвы;

- освоить методику качественного определения катионов и анионов;

- разработать рекомендации по улучшению почвы пришкольного участка;

- изучить предпочтения видов растений к составу почвы.

Гипотеза исследования:

Мы предполагаем, что из-за несоблюдения севооборота и хаотичного внесения удобрений, почва утрачивает способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой.

Объект исследования:

почва учебно-опытного участка МБОУ «СОШ №46» города Калуги.

Методы исследования:

- изучение литературы;

- эксперимент (качественный анализ химического состава почвы)

Предполагаемая новизна:

Проведение исследования, которое позволит определить состав почвы учебно-опытного участка СОШ №46, наметить действия по качественному улучшению почвы и видового состава выращиваемых растений.

Практическая значимость:

Использование результатов исследования при проведении агротехнических мероприятий по улучшению свойств почвы.

2. Основная часть

2.1. Почва – важная составляющая часть биосферы

Почва — тонкий верхний слой земной коры, дающий жизнь растениям. Это самостоятельное природное тело, представляющее собой нечто среднее между живым и мертвым веществом. В почве взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера, а плотность живого вещества планеты максимальна. Самое ценное свойство почвы — плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой. Почва состоит из минеральных частиц, органического вещества в основном растительного происхождения, почвенной воды, почвенного воздуха и населяющих её живых организмов. В различных районах Земли толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2-3 метров. Почва образуется очень медленно, для полного обновления её минеральной части на глубину 1 м необходимо 10 000 лет 5.

Основатель современного почвоведения В.В. Докучаев считал, что, подобно минералам, растениям и животным, почвы представляют собой особые естественноисторические тела. Они формируются под влиянием нескольких факторов почвообразования, действующих одновременно. Образование почвы начинается с выветривания — разрушения и измельчения горных пород 3.

2.2. Минералогический состав почвы

В состав почвы входят четыре важнейших компонента:
- минеральная основа (50–60 % от общего объёма);
- органическое вещество (до 10 %);
- воздух (15–25 %);
- вода (25–35 %) 4.

Плодородие почвы во многом определяет её минералогический состав. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: кремний, алюминий, железо, калий, азот, магний, кальций, фосфор, сера; значительно меньше содержится микроэлементов: медь, молибден, йод, бор, фтор, свинец. Если почва образовалась на карбонатной породе, то в ней много карбоната кальция, в засушливых областях сульфата кальция, во влажных тропических областях почвы обогащены железом и алюминием. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования 5.

2.3. Влияние химического состава почвы на рост растений

Почва является средой и основным условием развития растений. Городские почвы обычно сильно загрязнены, так как поглощают и удерживают токсичные вещества, а также микрофлора почв города и видовой состав почвенных животных очень бедны. Для увеличения плодородия почвы необходимо вносить удобрения, но для этого надо знать, каких элементов не хватает. Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания.

2.4. Методика определения химического состава почвы

Изучение кислотности почв.

В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2-3 см). Прилейте дистиллированную воду, объём которой должен быть в три раза больше объёма почвы. Закройте пробирку пробкой, тщательно встряхивайте в течение 1-2 мин. Профильтруйте полученную смесь почвы и воды. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор). Возьмите универсальный индикатор, нанесите на него палочкой почвенный раствор. Определите по окраске универсального индикатора рН почвенного раствора.

Обнаружение карбонатов в почве.

К пробе почвы добавьте несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты начнётся выделение углекислого газа. Почва как бы «вскипает». Почвы, вскипающие от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к карбонатным. Интенсивность образования углекислого газа, т.е. интенсивность «вскипания» (бурное, среднее, слабое), даёт предварительную оценку содержания карбонат-ионов в почве.

Определение наличия хлоридов в почве.

Подготовьте водную вытяжку почвы. Для этого поместите 25 г почвы в коническую колбу, добавьте 50 мл дистиллированной воды. Взболтайте содержимое колбы, дайте отстояться в течение 5-10 мин. Ещё раз взболтайте и после отстаивания профильтруйте. Отлейте в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавьте несколько капель 10%-ного раствора азотной кислоты. По каплям добавляйте 2%-й раствор нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется хлопьевидный белый осадок хлорида серебра. Если признаком реакции при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый или хлопьевидный осадок, то данный образец содержит десятые доли процента хлорид-ионов. Если раствор мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов.

Обнаружение сульфатов в почве.

К 5 мл почвенной вытяжки прилейте несколько капель соляной кислоты и 3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Если почва содержит сульфат-ион, то появляется белый молочный осадок сульфата бария. О концентрации его в почвенной вытяжки можно судить по степени прозрачности полученной смеси (густой осадок, мутный или почти прозрачный раствор).

Обнаружение катионов натрия.

Ионы натрия обнаруживают по ярко-жёлтой окраске пламени. Для этой цели используют нихромовую проволочку. Её вначале прокаливают в пламени спиртовки докрасна, затем вносят в исследуемый раствор, а после – в пламя спиртовки (во внешнюю его часть) т отмечают цвет пламени.

Обнаружение катионов железа () и ().

Качественные реакции на Fe3+с гексацианоферратом (II) калия K4(Fe(CN)6) - ферроцианид калия, желтая кровяная соль.

Образуется темно синий осадок берлинской лазури – не растворимый в воде.

Идентичный осадок берлинской лазури дают ионы железа +2 с красной кровяной солью.

Обнаружение катионов меди.

Медь образует с раствором аммиака комплексное соединение – гидроксид тетраамминмеди (II) василькового цвета.

Обнаружение катионов свинца.

Ионы свинца дают характерное желтое окрашивание – осадок хромата свинца с хроматом калия 5.

2.5. Результаты исследования

Для исследования мы взяли образцы с трёх клумб пришкольного участка: центральная клумба, овощник, розарий.

Результаты исследования почвы представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты наблюдений при проведении исследования почвы

Характеристика почвы

Результаты исследования

центральная клумба

овощник

розарий

Кислотность почвы

рН5

слабокислая среда

рН5

слабокислая среда

рН5

слабокислая среда

Наличие карбонатов

(СО32-)

не обнаружены

не обнаружены

обнаружены

Наличие хлоридов

(Cl-)

раствор мутнеет, следовательно в почве содержатся сотые и тысячные доли процента

не обнаружены

раствор мутнеет, следовательно в почве содержатся сотые и тысячные доли процента

Наличие сульфатов

(SO42-)

раствор мутнеет, следовательно в почве содержатся сотые и тысячные доли процента

раствор мутнеет, следовательно в почве содержатся сотые и тысячные доли процента

раствор мутнеет, следовательно в почве содержатся сотые и тысячные доли процента

Наличие катионов натрия

(Na+)

обнаружены

не обнаружены

не обнаружены

Наличие катионов железа () и ()

(Fe2+ и Fe3+)

не обнаружены

не обнаружены

не обнаружены

Наличие катионов меди

(Cu2+)

не обнаружены

не обнаружены

не обнаружены

Наличие катионов свинца

(Pb2+)

обнаружены

обнаружены

обнаружены

3. Заключение

Выводы

1. Почва со всех трёх клумб слабокислая. Это положительный результат, т.к. большинство культур развиваются в условиях слабокислой или нейтральной реакции почвы.

2. Анионы хлора обнаружены в образцах почвы с центральной клумбы и розария, но в небольших количествах, т.к. растворы только помутнели. Это также положительный результат. Избыток хлоридов отрицательно влияет на растения. В результате появляются пережженные или коричневые листья, нарушается нормальный процесс дыхания и фотосинтеза.

3. Катионы железа не обнаружены во всех трёх образцах. Недостаток железа ведёт к распаду ростовых веществ (ауксинов), синтезируемых растениями. Листья становятся светло-жёлтыми.

4. Катионы свинца обнаружены во всех трёх образцах. Это связано с большим количеством автомобильного транспорта. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину. Поэтому автотранспорт является серьёзным источником свинцового загрязнения 2.

Рекомендации

1. Вносить в почву удобрения, такие как железный купорос, сульфат аммония натрия, доломитовую муку, пригодную для всех растений на средне- и слабокислых почвах. Вносить удобрение можно при весенней обработке перед посадкой.

2. На участке сажать цветочные культуры, которые не требовательны к качеству почвы, её кислотности. Например, многолетники: флоксы, ирисы, аквилегия, пионы, рудбекия, очиток; однолетники: бурачок, цинния, астра, бальзамин, тагетесы, петунии, кохия, космея, сальвия, агератум, георгина, вербена, календула 1.

4. Список использованных источников и литературы

http://lib.znate.ru/

http://uchitelya.com

http://www.geoglobus.ru/

https://otvet.mail.ru/question/

Шапошникова И.А. Металлы в живых организмах. Метапредметный лабораторный практикум (химия, биологи, экология, география)/ Под общей редакцией к. п. н. Габриеляна О.С. – М.: Издательство БИНОМ, 2013. – 408 с.

Просмотров работы: 33