VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Определение показателей экологического состояния почвы на молодой липовой аллее в д. Софьино
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
«Мы после уроков липы сажали.
И в жизни оставили след.
Хотим, чтоб о нас и потом вспоминали,
Пусть даже спустя сотню лет».
Крючкова Ольга,
МБОУ Софьинская сош, 2014 г.
I. Введение. 1. Актуальность проблемы.
С первого упоминания о Софьино как о населенном пункте, то есть с 1926 года, и по настоящее время главным символом нашей деревни является липовая аллея. Вековые деревья встречают всех, кто въезжает или входит в Софьино (Приложение № 1). Но сейчас большая часть этих вековых деревьев находится в плачевном состоянии, дни их сочтены. По результатам исследований фитоценоза [1, с. 35-37] д. Софьино с 2005 по 2010 гг. экологическое состояние деревьев ухудшается по следующим показателям: запыленности листьев, по проценту пигментированных и отмерших участков листьев [2]. Поэтому 12 сентября 2015 г. учащимися и преподавателями Софьинской школы при поддержке администрации г.п. Селятино была закончена посадка молодой липовой аллеи в деревни Софьино (Приложение № 2). На аллее было посажено 75 саженцев липы мелколистной (Тilia cordata Mill).Принялись все посаженные саженцы, но прошлой весной две молоденькие липы погибли и есть липы, которые заметно стали отставать в росте от других молодых лип. Поэтому в прошлом году мы изучили экологическое состояние молодых лип: - определили количество лип, размеры и средний показатель роста лип за один год; - определили степень деградации молодых лип по их состоянию; - определили степень угнетения лип [3]. Основываясь на проведенных исследованиях, мы сделали вывод, что не у всех подрастающих лип хорошее экологическое состояние, что может объяснить гибель двух молодых лип и отставание их в росте.
В связи с проделанной работой в прошлом году, мы решили узнать состояние почвы на молодой липовой аллее и выяснить, как состояние почвы влияет на рост и жизнедеятельность саженцев лип.
2) Цель работы: изучить основные показатели экологического состояние почвы на молодой липовой аллее.
Задачи:
1) изучить литературу ороле почвы для жизнедеятельности зеленых насаждений;
2) изучить литературу о методах исследования экологического состояния почв;
3) определить целлюлозную активность почвы;
4)оценка фитотоксичность почвы методом проращивания семян;
5) изучить физические свойства почвы; 5) определить экологическое состояние почвы на молодой липовой аллее; 6) ознакомить учащихся, педагогов, родителей и администрацию г.п. Селятино с результатами изучения экологического состояние почвы на молодой липовой аллее.
Гипотеза
Возможно, не все показатели экологического состояния почв соответствуют для нормальной жизнедеятельности саженцев лип.
3) Материал и методика
В качестве объекта изучения были взяты пробы почв на тех же четырех участках молодой липовой аллее, на которых в прошлом году изучали экологическое состояние саженцев лип.
При работе над проектом были использованы следующие методики:
Теоретическая
- изучение специальной литературы по данной проблеме.
Статистическая
- отбор проб почвы на участках № 1 - № 4; - обработка и анализ результатов исследования состояния почв по интегральным биологическим показателям.
Аппликационная
- определение целлюлозной активности почвы.
Физическая
- определение физических свойств почвы.
4) Практическая значимость:
По результатам исследования экологического состояния молодых лип в прошлом году мы выяснили, что не на всех участках аллеи их состояние соответствует 1 категории – «деревья хорошего состояния». Чтобы вырастить молодые липынамнужно не только ухаживатьза подрастающими деревьями липовой аллеи, но и обеспечить их всеми необходимыми условиями для нормального роста и жизнедеятельности.
Поэтому, необходимо изучить состояние почвы на этих же участках молодой аллеи, чтобы можно было запланировать ряд мероприятий, которые помогут обеспечить нормальную жизнедеятельность подрастающих лип.
Чтобы иметь научную поддержку мы приняли в этом году предложение от Федерального детского эколого-биологического центра г. Москвы принять участие в «Общественном экологическом мониторинге состояния окружающей среды силами учащихся и педагогов образовательных организаций России» и будем исследовать состояния почвы с использованием методического пособия от этого центра.
II. Основная часть. 1. Обзор литературы. А. Роль почвы для жизнедеятельности зеленых насаждений.
Почва – это особое природное образование, возникшее в результате изменения поверхностных слоёв литосферы под воздействием воды, воздуха, климатических факторов и живых организмов. Почвенный покров представляет собой общепланетарное образование, одну из систем биосферы – так называемую педосферу, выполняющую ряд важнейших глобальных экологических функций, без которых невозможно устойчивое развитие современной биосферы. В масштабах планеты почвенный покров представляет собой тончайшую, едва различимую плёночку. Но именно она выполняет 16 элементарных и 17 глобальных (биосферных) экологических функций [4, с. 24].
Почва – это поверхностный слой земли, образованный в результате разрушения горных пород и жизнедеятельности живых организмов (бактерий, грибов, червей и др.). Почва обладает способностью удовлетворять потребности растений суши в элементах минерального питания, воде и другими свойствами, которые называются одним словом – плодородие. Плодородие почвы зависит от содержания в ней гумуса и состава почвенных растворов [5, с. 65]. Гумус – это перегной, образовавшийся за счет разложения микроорганизмами растительных и животных остатков. Почвенный раствор – это влага, содержащаяся в почве. В ней растворены питательные элементы, поэтому, чем богаче почвенный раствор, тем плодороднее почва.
Рассмотрим роль почвы в удовлетворении потребностей растений суши:
- почва предоставляет жизненное пространство для подземной части растений;
- почва обладает достаточной рыхлостью для проникновения корней растений в глубину и необходимой механической прочностью для их закрепления. Это позволяет почве выполнять функцию опоры для растений, а наземным растениям – размещать листовую поверхность в слое атмосферы и максимально использовать солнечную радиацию в процессе фотосинтеза;
- важнейшая функция почвы – накопление и сохранение семян, спор и других зачатков живых организмов. Например, семена некоторых растений, находясь в почве, на определенной глубине, не теряют всхожести в течение многих лет. Это «неприкосновенный запас» позволяет растительным сообществам быстро восстанавливаться после опустошительных пожаров и других стихийных бедствий;
- снабжение растений элементами минерального питания и влагой, поддержание биологического круговорота веществ и продуктивности экосистем – одна из главных функций почвы;
- почва удерживает элементы минерального питания растений от быстрого вымывания атмосферными осадками.
Следовательно, роль почвы для жизнедеятельности зеленых насаждений очень велика, а совокупность этих функций позволяет рассматривать почвенный покров как поле интеграции негативных факторов хозяйственной деятельности и способности к самоочищению [6, с. 76].
Б. Оценка уровня загрязнения почв по интегральным биологическим показателям.
Опыт многолетних исследований в области почвенной экологии показал, что для исследования экологического состояния почв, следует в первую очередь оценивать изменения интегральных показателей состояния почв, к которым относится их биогенность, то есть биологическая активность. В качестве интегрального показателя при оценке экологического состояния почвы и ее биодиагностике , часто используют измерение активности почвенных ферментов: каталазной активности, отвечающей за разложение перекиси водорода, и целлюлозолитической активности, то есть скорости разложения целлюлозы, определяющей темпы разложения органики в почвенном покрове в целом. Интегральные показатели биологической активности почв обладают рядом преимуществ по сравнению с физико-химическими:
- высокой чувствительностью и быстрой отзывчивостью на внешнее воздействие [7];
- возможностью выявления ранних стадий негативного воздействия; - исключительной возможностью биоиндикации воздействий, не влияющих на вещественный состав почв – радиоактивного и биоцидного загрязнения [8, с. 39 – 44].
Из многих методов интегральной оценки биологической активности почв: (микробиологических, зоологических, геоботанических, биохимических, оценки дыхания почвы, или эмиссии почвой СО2 и других) для исследования экологического состояния растительно-почвенного покрова наиболее адекватны два методических подхода: определение ферментативной активности почв и экспериментальная оценка фитотоксичности почв по прорастанию семян. Оба эти подхода обладают высокой чувствительностью к ингибирующей активности агрохимических, агротехнических и техногенных факторов, отличаются простотой исполнения и низкой ошибкой эксперимента.
В. Ферментативная активность почвы
Ферментативная активность почвы - это один из показателей биологической активности почвенного покрова, который характеризует способность системы сохранять гомеостаз [9, с. 39 – 44].
Методы определения активности почвенных ферментов позволяют определять не количественное содержание ферментов в почвах, а их активность в адсорбированном состоянии на поверхности почвенных коллоидов и частично в почвенном растворе. Определение основано на учете количества переработанного субстрата или образующегося продукта [10]. Количественное измерение актуальной биологической активности может стать целью при изучении экологического состояния почв.
Г. Целлюлозная активность почвы.
Целлюлозолитическая активность почвы определяют по интенсивности разложения льняного полотна [11]. Скорость разложения клетчатки в почве зависит от наличия в ней азота, поэтому данный метод позволяет определить энергию почвенных процессов в целом. Целлюлоза это – наиболее распространенный полисахарид растительного мира, высшие растения на 15 – 50% состоят из неё. В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы и расщепление ее имеет большое значение для круговорота углерода в природе. Сама целлюлоза очень устойчивой к действию физико-химических факторов, но легко разлагается микроорганизмами с выделением углерода. Образовавшийся углерод в форме различных соединений участвует в создании почвенного плодородия. Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы: бактерии и грибы, анаэробные мезофильные и термофильные бактерии.
Метод определения относится к аппликационным [12]. Подготавливается стерильная полоса тонкой суровой льняной (не отбеленной) ткани шириной до 5 см. Длина может варьировать в зависимости от целей исследований. Часто используют полоску длиной 50 см, при изучении только верхнего почвенного слоя длиной 25-30 см. Полоска ткани взвешивается. Стерилизовать ткать можно проглаживанием горячим утюгом. Ткань пришивается к полиэтиленовой пленке шириной 10 см и стерилизуется спиртом. В почве делается свежий вертикальный разрез и к его вертикальной стороне плотно прижимается полотно, которое придавливается со стороны полиэтилена почвой и разрез засыпается. Верхняя грань ткани должна быть на 3-5 см погружена в почву. Полотна ставятся в 2-3 повторностях в каждой точке обследуемой территории. Через месяц, а при неблагоприятных условиях для развития микрофлоры — через 2-3 месяца, полотна осторожно извлекают, оберегая от механических повреждений, отмывают от почвы и продуктов полураспада, подсушивают до постоянного веса на воздухе и взвешивают. Для определения динамики процесса повторные куски ткани извлекают через определенные интервалы времени. По убыли в весе судят об интенсивности разрушения клетчатки ткани. Способ дает возможность дифференциально определить убыль 25 см кусочка ткани или ткани в каждом почвенном горизонте, разрезая полосу в соответствии с почвенными слоями [10]. Целлюлозная активность разных типов почв при их естественном состоянии не одинакова и может быть классифицирована по шкале интенсивности разрушения клетчатки (%) за вегетационный период (Приложение № 3).
Процесс разложения органического вещества является важным неотъемлемым звеном мирового биогеохимического круговорота элементов, во многом определяет плодородие почв. Скорость разложения целлюлозы влияет на скорость разложения органики в целом. Данный показатель можно рассматривать как количественную меру почвенного плодородия, а чистую целлюлозу можно рассматривать как модельный субстрат для разложения, на фоне которого можно изучить свойства почвы. Целлюлозолитическая активность является важным показателем интенсивности деструкционных процессов в почве. Процесс разложения органического вещества является важным неотъемлемым звеном мирового биогеохимического круговорота элементов, во многом определяет плодородие почв. Скорость разложения целлюлозы влияет на скорость разложения органики в целом[13]. Данный показатель можно рассматривать как количественную меру почвенного плодородия, а чистую целлюлозу можно рассматривать как модельный субстрат для разложения, на фоне которого можно определить действие факторов внешней среды и изучить свойства почвы. Целлюлозолитическая активность является важным показателем интенсивности деструкционных процессов в почве. Именно микроорганизмы почв, которые разрушают целлюлозу, поставляют органические вещества для разнообразных групп микроорганизмов, например, азотфиксирующих, связанных общей пищевой цепью. Поскольку активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов зависит также от наличия в почве доступного фосфора и других элементов, то степень распада клетчатки, можно считать, как происходят в данной почве микробиологические процессы в целом.
Д. Оценка фитотоксичности почв методом проращивания семян.
Свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений называется фитотоксичностью почвы. Определять этот показатель необходимо при исследовании состава почв или при оценке возможности использования в качестве удобрений различные отходы, например компоста. Легко выполним экспериментальный метод определения фитотоксичности методом проростков [14,15] в виду его доступности для исследования и одновременно можно использовать множество почвенных проб. Метод позволяет выявить ингибирующее действие загрязненных почв на прорастание семян в соответствии с рекомендациями ГОСТа 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур» [14].
В качестве тест-культур используют быстро прорастающие растения, фиксирующие и не фиксирующие азот, выращиваемые в хозяйствах конкретного региона. Так, для почв средней полосы России берут горох и овес, для почв лесостепной и степной зон - люцерну, фасоль, пшеницу (Приложение № 4). В ходе эксперимента фиксируют всхожесть, энергию прорастания, длину наземной и корневой систем, массу сухого вещества наземной и подземной части (при необходимости можно ограничиться двумя показателями).
В ходе эксперимента [15] все опыты ставят не менее чем в трехкратной повторности. Подготовленную для опыта почву (100 г) помещают в стаканы и увлажняют до 70% от полной влагоемкости. Стаканы с образцом почвенной пробы взвешивают и зарегистрированный вес поддерживают в течение всего опыта, а воду добавляют по мере ее испарения. В каждый сосуд высевают по 13 семян тест-культуры. На четвертые сутки от начала опыта стакан помещают в люминостат или на освещенный стеллаж. Освещение необходимо до 14 часов сутки (с 6 до 20 часов). Выращивание в этих условиях длится в течение 10 дней. В ходе опыта наблюдают за следующими показателями:
- время появления всходов и их число на каждые сутки; - общую всхожесть (в конце опыта); - измеряют длину наземной части растений (2-3 раза в ходе опыта); - по окончании опыта измеряют длину корней, а растения высушивают на воздухе, взвешивают биомассу наземной и подземной частей растений. Полученные результаты заносят в таблицу (при эксперименте можно ограничиться меньшим количеством показателей). Энергию прорастания семян (В) определяют по формуле: В = (в-а) × 100 (%), где а - число проросших семян; в - общее число семян, взятых для опыта. При использовании показателя массы растений расчет ведут по формуле: ФЭПР = Мк - Мх × 100 (%), где ФЭПР - фитотоксичный эффект (по проросткам); Мк - масса растений в контроле (или одного контрольного растения); Мх - масса растений (или растения) на фитотоксичной среде.
Снижение числа проросших семян и длины проростков по сравнению с контролем в 1,1 раза допускается для не деградированной почвы. Если число проростков снизилось более чем в 2 раза, то почва считается очень сильно деградированной.
Е. Основные показатели экологического состояния почв .
Экологическое состояние почв - это совокупность почвенных свойств, которые определяют степень их соответствия природно-климатическим условиям почвообразования и пригодности для устойчивого функционирования естественных и антропогенных экосистем [16].
Для оценки экологического состояния почв используются следующие показатели: физические, физико-химические, химические, агрохимические и биологические свойств, а также деятельность человека [17]. Критерии для экологической оценки состояния почв определяются местоположением, генезисом, разнообразием их использования и учетом площадей с различной степенью деградации почв. Чтобы иметь полное представление о масштабе и степени загрязнения обследуемой территории необходимо выявление видов деятельности, вызывающих это загрязнение. Например, разрушение структуры почвы и развитие процессов уплотнения характеризуется степенью увеличения плотности почвы - важного показателя ее деградации.
Комплексным показателем загрязнения почв является фитотоксичность - свойство загрязненной почвы, подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений.
В качестве показателей биологической деградации почвы является определение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по снижению уровня активной микробной биомассы. При оценке экологического состояния почв по основным показателям степени экологического неблагополучия являются критерии физической деградации, химического и биологического загрязнений исследуемых почв.
Оценка экологического состояния почвы проводится по указанным выше критериям и параметрам с учетом площади проявления рассматриваемого критерия, значимость которого определяется региональными особенностями.
2. Изучение показателей экологического состояния почвы на молодой липовой аллее.
А. Определение целлюлозной активности почвы.
В прошлом году мы разделили молодую липовую аллею на четыре участка: № 1 – около музыкальной школы; № 2 – напротив коттеджей; № 3 – напротив школы и бассейна; № 4 – напротив жилых домов, за бассейном (Приложение № 5). Сначала подготовили стерильные полосы льняной ткани шириной до 5 см и длиной 50 см. Полоски ткани взвесили и стерилизовали проглаживанием горячим утюгом. Ткань закрепили к полиэтиленовой пленке шириной 10 см и стерилизовали спиртом. На каждом участке сделали по четыре вертикальных разреза. В каждом разрезе к его вертикальной стороне плотно прижали полотно со стороны полиэтилена и разрез засыпали. Через месяц (и через полтора месяца) полотна осторожно извлекли, отмыли от почвы и продуктов полураспада, подсушили до постоянного веса на воздухе и взвесили. (Приложение № 6). Полученные данные занесла в таблицу № 1.
Таблица № 1
Интенсивность разложения целлюлозы
|
№ 1 |
Дата |
Участок |
Вариант опыта |
Вес ткани до опыта (грамм) |
Вес ткани после опыта (грамм) |
Убыль в весе ткани (грамм) |
% интенсивности разрушения целлюлозы |
|
Начало опыта – 16.08.18 |
№ 1 |
1 2 3 4 |
1 – 2,8 2 - 2,7 3 – 3 4 - 3,2 |
1 – 2,1 2 – 2,0 3 – 2,2 4 – 2,3 |
1 – 0,7 2 – 0,7 3 – 0,8 4 – 0,9 |
1 – 25,0 2 – 27,7 3 – 26,6 4 – 28,1 ____________ Средняя – 26,8 |
|
|
Окончание опыта – 1) 17.09.18 |
1 2 |
||||||
|
2) 02.10.18 |
3 4 |
||||||
|
№ 2 |
Начало опыта – 16.08.18 |
№ 2 |
1 2 3 4 |
1 – 2,6 2 – 2,9 3 – 2,8 4 - 2,7 |
1 – 1,6 2 – 1,8 3 – 1,5 4 – 1,6 |
1 – 1,0 2 – 1,1 3 – 1,3 4 - |
1 – 38,4 2 – 37,9 3 – 46,4 4 – 40,7 _______________ Средняя – 40,8 |
|
Окончание опыта – 1) 17.09.18 |
1 2 |
||||||
|
2) 02.10.18 |
3 4 |
||||||
|
№ 3 |
Начало опыта – 16.08.18 |
№ 3 |
1 2 3 4 |
1 – 2,8 2 – 2,8 3 – 2,9 4 - 3 |
1 – 0,7 2 – 0,6 3 – 0,9 4 – 0, 7 |
1 – 2,1 2 – 2,2 3 – 2,0 4 – 2,3 |
1 – 75 2 – 78,5 3 – 68,9 4 – 76,6 ________________ Средняя – 74,7 |
|
Окончание опыта – 1) 17.09.18 |
1 2 |
||||||
|
2) 02.10.18 |
3 4 |
||||||
|
№ 4 |
Начало опыта – 16.08.18 |
№ 4 |
1 2 3 4 |
1 – 3,1 2 – 2,9 3 – 2,8 4 - 2,9 |
1 – 0,5 2 – 0,7 3 – 0,6 4 – 0,6 |
1 – 2,6 2 – 2,2 3 – 2,2 4 -2.3 |
1 – 83,8 2 – 75,8 3 – 78,5 4 – 79,3 ___________________ Средняя – 79,4 |
|
Окончание опыта – 1) 17.09.18 |
1 2 |
||||||
|
2) 02.10.18 |
3 4 |
Вывод: используя полученный процент интенсивности разрушения целлюлозы и шкалу интенсивности разрушения клетчатки за вегетационный период
(Приложение № 3) мы определили, что целлюлозная активность почвы: на участке № 1 – слабая; на участке № 2 – средняя;на участке № 3 и № 4 – сильная.
Б. Оценка фитотоксичности почв методом проращивания семян.
Для данного опыта взяли кресс-салат, так как он является индикатором загрязнения почв тяжелыми металлами. Этот фитоиндикатор обладает быстрым прорастанием семян и почти 100% всхожестью при отсутствии загрязнения. Кроме того, побеги и корни кресс-салата под воздействием тяжелых металлов подвергаются заметным морфологическим изменениям: задержка роста, искривленность побегов, а также уменьшение длины и массы корней. В пробы почвы №1 - № 4 участков посеяли по 50 семян кресс-салата (Приложение № 7) и полученные результаты занесли в таблицу № 2 [18, с. 71-73].
Таблица № 2
Результаты прорастания семян кресс-салата
|
Участок |
Вариант опыта |
Число семян, произросших в сутки |
Абсолютное число |
Относительное число (%) |
Число побегов с задержанием роста |
Число искривленных побегов |
||||||||
|
№ 1 |
стакан 1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
N |
14 |
38,8 |
9 |
12 |
||||
|
темнота |
5 |
7 |
- |
- |
12 |
|||||||||
|
свет |
6 |
8 |
4 |
6 |
24 |
|||||||||
|
36 |
||||||||||||||
|
стакан 2 |
||||||||||||||
|
темнота |
4 |
4 |
- |
- |
8 |
12 |
31,5 |
12 |
15 |
|||||
|
свет |
8 |
9 |
6 |
7 |
30 |
|||||||||
|
38 |
||||||||||||||
|
стакан 3 |
||||||||||||||
|
темнота |
4 |
3 |
2 |
- |
9 |
11 |
28,2 |
8 |
10 |
|||||
|
свет |
7 |
7 |
9 |
7 |
30 |
|||||||||
|
39 |
||||||||||||||
|
стакан 4 |
||||||||||||||
|
темнота |
3 |
4 |
3 |
- |
10 |
12 |
31,5 |
14 |
12 |
|||||
|
свет |
8 |
7 |
6 |
7 |
28 |
|||||||||
|
38 |
||||||||||||||
|
Среднее значение |
38 |
12 |
32,5 |
11 |
12 |
|||||||||
|
№ 2 |
стакан 1 |
|||||||||||||
|
темнота |
4 |
3 |
4 |
- |
11 |
14 |
38,8 |
7 |
16 |
|||||
|
свет |
6 |
5 |
7 |
7 |
25 |
|||||||||
|
36 |
||||||||||||||
|
стакан 2 |
||||||||||||||
|
темнота |
3 |
2 |
4 |
- |
9 |
17 |
51,0 |
15 |
12 |
|||||
|
свет |
8 |
6 |
5 |
5 |
24 |
|||||||||
|
33 |
||||||||||||||
|
стакан 3 |
||||||||||||||
|
темнота |
2 |
4 |
6 |
- |
12 |
16 |
47,0 |
13 |
16 |
|||||
|
свет |
6 |
6 |
5 |
5 |
22 |
|||||||||
|
34 |
||||||||||||||
|
стакан 4 |
||||||||||||||
|
темнота |
3 |
4 |
4 |
- |
11 |
15 |
42,8 |
10 |
17 |
|||||
|
свет |
5 |
4 |
7 |
8 |
24 |
|||||||||
|
35 |
||||||||||||||
|
Среднее значение |
35 |
16 |
45 |
11 |
15 |
|||||||||
|
№ 3 |
стакан 1 |
|||||||||||||
|
темнота |
1 |
2 |
2 |
- |
5 |
19 |
61,2 |
2 |
1 |
|||||
|
свет |
8 |
6 |
7 |
5 |
26 |
|||||||||
|
31 |
||||||||||||||
|
стакан 2 |
||||||||||||||
|
темнота |
2 |
3 |
2 |
- |
7 |
20 |
66,6 |
4 |
3 |
|||||
|
свет |
6 |
6 |
5 |
5 |
23 |
|||||||||
|
30 |
||||||||||||||
|
стакан 3 |
||||||||||||||
|
темнота |
1 |
1 |
3 |
- |
5 |
19 |
61,2 |
3 |
2 |
|||||
|
свет |
7 |
7 |
7 |
5 |
26 |
|||||||||
|
31 |
||||||||||||||
|
стакан 4 |
||||||||||||||
|
темнота |
2 |
2 |
1 |
- |
5 |
19 |
61,2 |
2 |
4 |
|||||
|
свет |
5 |
7 |
8 |
6 |
26 |
|||||||||
|
31 |
||||||||||||||
|
Среднее значение |
30 |
19 |
62,5 |
3 |
3 |
|||||||||
|
№ 4 |
стакан 1 |
|||||||||||||
|
темнота |
1 |
3 |
3 |
- |
7 |
20 |
66,6 |
2 |
- |
|||||
|
свет |
4 |
6 |
6 |
5 |
23 |
|||||||||
|
30 |
||||||||||||||
|
стакан 2 |
||||||||||||||
|
темнота |
2 |
3 |
2 |
- |
7 |
21 |
72,4 |
- |
- |
|||||
|
свет |
3 |
6 |
7 |
6 |
22 |
|||||||||
|
29 |
||||||||||||||
|
стакан 3 |
||||||||||||||
|
темнота |
1 |
2 |
4 |
- |
7 |
20 |
66,6 |
1 |
2 |
|||||
|
свет |
5 |
7 |
6 |
5 |
23 |
|||||||||
|
30 |
||||||||||||||
|
стакан 4 |
||||||||||||||
|
темнота |
2 |
3 |
3 |
- |
18 |
20 |
66,6 |
2 |
- |
|||||
|
свет |
4 |
6 |
6 |
6 |
22 |
|||||||||
|
30 |
||||||||||||||
|
Среднее значение |
29 |
20 |
68,0 |
1 |
0,5 |
|||||||||
Вывод: по результатам опыта каждому исследуемому участку был присвоен один из 4-х уровней загрязнения (Приложение № 8): участок №1 - среднее загрязнение (32,5%); участок №2 - среднее загрязнения (45%); участок №3 и № 4 – слабое загрязнение (62% и 68%).
В. Исследование физических показателей почвы. Определение структуры почвы. С каждого исследуемого участка мы взяли пробы почв, разложили её тонким слоем на 4 блюдца и рассмотрели. На участке № 1 почва состоит из очень мелких частиц. При добавлении небольшого количества воды образовалась вязкая масса. Следовательно, на участке № 1 почва бесструктурная. На участке № 2 почва состоит из комочков равных 7 – 10 мм в диаметре. При добавлении небольшого количества воды комочки сохраняются, и сплошной липкой массы не образуется. Следовательно, на участке № 2 почва структурная.На участке № 3 почва состоит из комочков равных 9 – 10 мм в диаметре. При добавлении небольшого количества воды комочки сохраняются. Следовательно, на участке № 3 почва структурная. На участке № 4 почва состоит из комочков равных 7 – 10 мм в диаметре. При добавлении небольшого количества воды комочки сохраняются, и сплошной липкой массы не образуется. Следовательно, на участке № 4 почва структурная(Приложение № 9).
Вывод: по результатам опыта определили: на участок №1 - почва бесструктурная; на участках №2, №3 и № 4 - почва структурная [18, с. 69].
Определение содержания воздуха в почвенных образцах.С каждого участка № 1-№ 4 были взяты цилиндрические образцы почвы. Каждый образец поместили в химические стаканчики с водой и пронаблюдали, как выделяется из почвы воздух, замещаясь водой. Зафиксировали время, в течение которого выделялся воздух. Полученные данные занесли в таблицу № 3.
Таблица № 3
|
Участок |
Время выделения воздуха |
Интенсивность выделения воздуха |
|
№ 1 |
1 мин. 48 сек. |
Слабая (выделялись мелкие пузырьки воздуха) |
|
№ 2 |
2 мин.10 сек. |
Средняя (выделялись пузырьки воздуха среднего и маленького размера) |
|
№ 3 |
2 мин.23 сек. |
Средняя (выделялись пузырьки воздуха среднего и маленького размера) |
|
№ 4 |
2 мин.27 сек. |
Средняя (выделялись пузырьки воздуха среднего и маленького размера) |
Вывод: по результатам опыта определили, чтонаименьшая аэрация (насыщенность почвы воздухом) наблюдается на участок №1, на участке №2, № 3 и № 4 средняя аэрация [18, с. 71].
Определение механического состава почвы.С каждого исследуемого участка № 1-№ 4 мы взяли пробы почв, слегка их увлажнили и скатывали в ладонях [19]. По тому признаку, как почва скатывается, определили ее механический состав (Приложение № 10). Полученные данные занесли в таблицу № 4.
Таблица № 4
|
Участок |
Особенности скатывания почвы |
Тип почвы |
|
№ 1 |
Почва скатывается в колбаску с тонким кончиком, при изгибе не ломается |
Тяжелая суглинистая |
|
№ 2 |
Почва скатывается в толстую колбаску с тонким кончиком, ломается при изгибании |
Суглинистая |
|
№ 3 |
Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании |
Легкая суглинистая |
|
№ 4 |
Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании |
Легкая суглинистая |
Вывод: по результатам опыта определили, что на участок №1 – «тяжелая суглинистая почва», на участке №2 – «суглинистая», а на участках
№ 3 и № 4 – «легкая суглинистая почва» [18, с. 67-68].
III. Заключение.
1) Выводы по результатам проведенного исследования.
1)Определение целлюлозной активности почвы выявило:
- «слабая» целлюлозная активность почвы была определенна на: участке № 1, «средняя» на участке № 2, а на участках № 3 и № 4 «сильная» целлюлозная активность почвы (Приложение № 11). Следовательно, не на всех участках аллее степень микробиологических процессов происходящих в почве удовлетворительная.
2) Оценка фитотоксичности почв методом проращивания семян показала:- на участках № 1 и № 2 почвы имеют – «среднее» загрязнение, а на участках № 3 и № 4 - «слабое» загрязнение (Приложение № 12). Следовательно, почвы на молодой липовой аллее неоднородны по степени загрязнения: слабозагрязнённые (50%) и среднезагрязнённые (50%).
3) Исследование физических показателей почвы показало:а) на участке №1 почва бесструктурная, с маленькой аэрацией и по механическому составу является тяжелой суглинистой почвой; б) на участках №2, №3 и № 4 - почва структурная, со средней аэрацией и по механическому составу является более плодородной почвой . 4) На основе проведенных исследований мы можем сделать вывод, что экологическое состояние почв не на всех участках аллеи соответствует «хорошему состоянию». Все почвы аллеи имеют загрязнения, на участке №1 и № 2 степень микробиологических процессов не высокая, а по физическим показателям наименее плодородная - это почва на участке № 1 (Приложение № 13). Возможно, это можно объяснить близостью автомобильных дорог, являющихся источниками загрязнения почв (Приложение № 5). Следовательно, не все исследуемые показатели экологического состояния почвы, соответствуют для нормальной жизнедеятельности саженцев лип, и этим мы можем объяснить, что экологическое состояние лип на участках № 3 и № 4 соответствует 1 категории, а состояние лип на участке №1 и № 2 соответствует лишь 2 категории.
2) Рекомендации для улучшения экологического состояния почвы на молодой липовой аллее. А. Ознакомить с полученными результатами исследований С.Г. Николаева, руководителя проекта «Общественный мониторинг окружающей среды силами учащихся и педагогов образовательных организаций России».
Б. Определить основные направления нашей работы для продолжения исследования экологического состояния почвы на молодой липовой аллее. В. Разработать меры улучшения состояния почв, на основании полученных результатов данного исследования и в первую очередь на участках № 1 и № 2.
IV. Библиография
1. И. Ванюков. «Экологическое состояние лесного фитоценоза д. Софьино». Материалы областной экологической конференции учащихся «Природа встречает друзей». М.: МГОУ, 2006, 168 с. 2. Крылова А. Проект «Мониторинг состояния окружающей среды д. Софьино. 2009 – 2010 гг.». 2010, 28 с. 3. Скачкова О. Проект «Экологическое состояние молодых лип в деревне Софьино. 2017-2018гг.». 2018, 33 с. 4. Лобова Е.В., Хабаров А.В. Почвы. М.: Мысль, 1983, 204 с. 5. Зверев А.Т., Зверева Е.Г. Экология. 7-9 класс, М.: Дом педагогики, 2001, 336 6. Николаев С.Г. Сборник. Методическое и информационное обеспечение Общественного мониторинга окружающей среды силами учащихся и педагогов образовательных организаций России, М.: ФГБОУ ДО ФДЭБЦ, 2018, 129 с. 7. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа. 2002. 334 с. 8. Казеев К. Ш., Лосева Е. С., Боровикова Л. Г., Колесников С. И. Влияние загрязнения современными пестицидами на биологическую активность чернозема обыкновенного // Агрохимия. 2010. № 11, с. 39 – 44 8. Казеев К. Ш., Лосева Е. С., Боровикова Л. Г., Колесников С. И. Влияние загрязнения современными пестицидами на биологическую активность чернозема обыкновенного // Агрохимия. 2010. № 11. с. 39 – 44 9. Звягинцев Д. Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение. 1978. № 6. с. 48-54 10. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: МГУ, 1980, 224с. 11. Целлюлозолитическая способность почвы, http://neznaniya.net/agronomija/biologicheskij-azot/421-cellyulozoliticheskaya-sposobnost-pochvy.html 12. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: МГУ, 1991, 304 с. 13. Пряженникова О.Е. Целлюлозолитическая активность почв, http://knigilib.net/book/308-vestnik-kemerovskogo-gosudarstvennogo-universiteta-3-2011/4-cellyulozoliticheskaya-aktivnost-pochv-v-usloviyax-gorodskoj-sredy.html 14. ГОСТ 12038-84, «Семена сельскохозяйственных культур», http://docs.cntd.ru/document/1200023365 15. И.Н. Волкова И.Н., Кондакова Г.В. Экологическое почвоведение: лабораторные занятия для студентов-экологов (бакалавров). Ярославль, 2002. 16. Экологическое состояние почв, http://lomonosov-fund.ru/enc/ru/encyclopedia:0133267 17. Оценка экологического состояния почв, http://mylektsii.ru/11-84994.html 18. Мансурова С.Е. , Г.Н. Кокуева. Школьный практикум «Следим за окружающей средой». М.: Владос. 2001, 112 с. 19. Методические указания по проведению практических заданий по почвоведению. https://infourok.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-vipolneniyu-prakticheskih-zadaniy-po-pochvovedeniyu-622745.html
V. ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ № 1
Символ деревни Софьино – липовая аллея
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2
Посадка саженцев лип на старой липовой аллее
ПРИЛОЖЕНИЕ № 3
Шкала интенсивности разрушения клетчатки за вегетационный период
|
№ |
Убыль в весе (%) |
Целлюлозная активность почвы |
|
1 |
менее 10 |
очень слабая |
|
1 |
от 10 до 30 |
слабая |
|
2 |
от 30 до 50 |
средняя |
|
3 |
от 50 до 80 |
сильная |
|
4 |
Более 80 |
Очень сильная |
ПРИЛОЖЕНИЕ № 4
Условия определения всхожести семян (ГОСТ 12038-84)
|
Культура |
Условия |
Т0 |
Освещение |
Срок наблюдений, сутки |
|
|
прорастания |
всхожести |
||||
|
Баклажан |
НБ |
20-30 |
Темнота |
7 |
14 |
|
Горошек |
НП |
20 |
Темнота |
4 |
8 |
|
Кабачок |
НП |
25 |
Темнота |
3 |
8 |
|
Лук репчатый |
НБ |
15-20 |
Темнота |
5 |
12 |
|
Морковь |
НБ |
20-30 |
Темнота |
5 |
15 |
|
Петрушка |
НБ |
20-30 |
Темнота |
7 |
21 |
|
Редис |
НБ |
20; 25 |
Темнота |
3 |
8 |
|
Салат |
НБ |
20 |
Свет, темнота |
4 |
10 |
|
Шпинат |
НБ |
15; 10 |
Темнота |
7 |
14 |
Условные обозначения к таблице: НБ - на фильтровальной бумаге; НП - на песке; ВП - в песке; 20 - 30 - переменная температура; 15;10 - переменная температура; 20 - постоянная температура.
ПРИЛОЖЕНИЕ № 6
Подготовка к определению целлюлозной активности почвы.
ПРИЛОЖЕНИЕ № 7
Подготовка к оценке фитотоксичности почв методом проращивания семян
ПРИЛОЖЕНИЕ № 8
Уровни загрязнения почвы
|
№ |
Всхожесть семян (%) |
Признаки всходов |
Уровень загрязнения |
|
1 |
90 – 100 |
Всходы дружные, проростки крепкие, ровные |
Загрязнение отсутствует |
|
2 |
60 – 90 |
Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные |
Слабое загрязнение |
|
3 |
20 – 60 |
Проростки тонкие и короткие. Некоторые проростки имеют уродства |
Среднее загрязнение |
|
4 |
Меньше 20 |
Проростки мелкие и уродливые |
Сильное загрязнение |
ПРИЛОЖЕНИЕ № 9
Определение физических показателей почвы
Определение структуры почвы
|
№ участка |
Вид почвы до добавления воды |
Вид почвы после добавления воды |
Структура почвы |
|
1 |
состоит из очень мелких частиц |
образовалась вязкая масса |
бесструктурная |
|
2 |
состоит из комочков равных 7 – 10 мм в диаметре |
комочки сохраняются, и сплошной липкой массы не образуется |
структурная |
|
3 |
состоит из комочков равных 9 – 10 мм в диаметре. |
комочки сохраняются, и сплошной липкой массы не образуется |
структурная |
|
4 |
состоит из комочков равных 7 – 10 мм в диаметре |
комочки сохраняются, и сплошной липкой массы не образуется |
структурная |
ПРИЛОЖЕНИЕ № 10
Механический состав почвы
Вид образца в плане после раскатывания.
Шнур не образуется — песок
Зачатки шнура — супесь
Шнур дробится при раскатывании — легкий суглинок
Шнур сплошной кольцо при свертывании распадается — средний суглинок
Шнур сплошной кольцо с трещинами — тяжелый суглинок
Шнур сплошной кольцо дельное — глина
ПРИЛОЖЕНИЕ № 11
Результаты определения целлюлозной активности почвы
ПРИЛОЖЕНИЕ № 12
Результаты оценки фитотоксичности почв методом проращивания семян
ПРИЛОЖЕНИЕ № 13
Показатели экологического состояния почвы на молодой липовой аллеи
|
№ участка |
Показатели экологического состояния почвы |
||||
|
интенсивность разрушения целлюлозы |
фитотоксичность |
структура |
содержание воздуха |
механический состав |
|
|
1 |
слабая |
среднее загрязнение |
бесструктурная |
слабое |
тяжелая суглинистая почва |
|
2 |
средняя |
среднее загрязнение |
структурная |
среднее |
суглинистая почва |
|
3 |
сильная |
слабое загрязнение |
структурная |
среднее |
легкая суглинистая почва |
|
4 |
сильная |
слабое загрязнение |
структурная |
среднее |
легкая суглинистая почва |