Исследование влияния физических и химических свойств почвы на их плодородие

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………… 2

         ГЛАВА I. Основная часть

1.1.            Происхождение почвы …………………………………….   3

1.2.             Состав почвы ………………………………………………   4

1.2.1.Механический состав почвы…………………………………….…… 4

1.2.2..Водные свойства почвы ………………………………………….….  4

1.2.3.Кислотность почв ……………………………………………………   5

1.2.4.Засоление почв………………………………………………………..  6

ГЛАВА II. Практическая часть 

2.1 Исследование механического состава почвы………………… 6

2.2  Исследование кислотности почвы……………………………  7

             ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………. 7

             СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………...  9

             ПРИЛОЖЕНИЕ

Исследование влияния физических и химических свойств почвы на их плодородие

Захарченко Елизавета Андреевна,

Российская Федерация, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ-Югра,

 г. Нижневартовск, муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Лицей №2», 6 класс

Введение

Одной из форм экономии семейного бюджета является возделывание на своих садовых участках овощей и фруктов. Выращенные овощи и фрукты являются экологически чистыми и их можно употреблять даже маленьким детям. Любой садовод, дачник проживающий в нашем городе знает, что получить богатый хороший урожай очень сложно. Так как на качество урожая влияют факторы: тепло, влага и в первую очередь плодородие почвы. Изучению физического и химического состава почвы Ханты-Мансийского округа и их влияния на плодородие почвы посвящена данная работа.

Цель исследования: изучить физические и химические свойства разных почв Ханты-Мансийского округа, определить их плодородие.

Объект исследования: почвы Ханты-Мансийского округа.

Предмет исследования: физические и химические свойства почв и их плодородие.

Задачи исследования:

1)      изучить теоретические основы почвообразования, типы почв и их механический состав;

2)      подобрать методики изучения почв, приготовить оборудование и материалы для проведения опытов с почвой;

3)      провести опыты по изучению физических и химических свойств почв;

4)      проанализировать результаты опытов и выявить влияние физических и химических  свойств на плодородие.

В ходе работы были использованы следующие методы познания: теоретические – поиск, изучение и анализ научной литературы, определение понятий; эмпирические – проведение опытов по изучению физических свойств почв.

Практическая значимость: полученные в ходе испытаний результаты являются промежуточными данными для дальнейшего нашего исследования. Полученные данные можно использовать на уроках краеведения, географии, биологии.

1.1. Образование почвы

Первым выдающимся русским ученым, который занимался изучением почв является В.В. Докучаев. Он ввел термин «почва».  Почва — это рыхлый поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород [4].   

В.В. Докучаевым определено, что важнейшим свойством почвы является плодородие, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство отличает почву от обычной горной породы и представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва плодородна благодаря содержанию в ней гумуса. Гумус – это перегной, образовавшийся в результате переработки отмерших растений микроорганизмами. В гумусе содержатся основные элементы питания, растений, которые под воздействием, микроорганизмов становятся доступными для растений. Основную роль играют сложные органические соединения — гуминовые кислоты и сульфокислоты. Гумус — важный фактор плодородия почв. Для различных типов почв характерно разное содержание Гумуса: в подзолах – 3 - 4%, в черноземах - до 12%. Плодородие не может быть постоянным, неизменным. Оно изменяется в зависимости от природных процессов почвообразования и деятельности людей [3].  

Существует ряд факторов, которые влияют на формирование почв. Во-первых, это климатические показатели: соотношение тепла и влаги. Следующий почвообразующий фактор -  определенный тип растительности. Отмершие стебли и листья принимают непосредственное участие в образовании гумуса. Третий фактор – это фактор времени.  Образование почв происходит в течение тысячелетий. В начале процесса голые камни и скалы заселили микроорганизмы. Потребляя углекислый газ, пары воды, азот из атмосферного воздуха и соединения минералов из горных пород, микроорганизмы продуцировали органические кислоты. Эти химические соединения с течением времени изменили состав горных пород, которые утратили прочность, что привело к разрыхлению поверхностного слоя. Следующий этап почвообразования – поселение лишайников на таких породах. Эти организмы не требовательны к воде и пище, они последовательно продолжили разрушать горные породы, в то же время обогащая их органическим материалом. В процессе совместной работы микробов и лишайников горные породы трансформировались в среду, подходящую для развития растений и обитания животных. Окончательный этап формирования почвы из исходного субстрата (материнской породы) происходит за счет жизнедеятельности высших растений и животных. Четвертый фактор – жизнедеятельность бактерий и микроорганизмов, которые перерабатывают растительный опад, благодаря чему почва обогащается органическим материалом. Животные поедают растения или их остатки. Экскременты животных и их трупы после смерти также попадают в почвенный слой.

1.2. Состав почвы.

Понятие о почве вытекает из непосредственного представления о живой и неживой природе. Почва занимает между ними промежуточное положение. Поэтому почву считают особым природным образованием, возникшим под воздействием абиотических, биотических факторов. Общие свойства, которыми обладает почва-это механический состав, структура, влажность, кислотность и наличие растворимых солей. Рассмотрим данные свойства.

1.2.1. Механический состав почвы. В зависимости от горной породы, на которой шло почвообразование, почвы делят по механическому составу на песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые.  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. Суглинистые и глинистые почвы называют тяжёлыми почвами. Они легко заболачиваются. В такие почвы необходимо вносить песок. Лёгкие почвы – песчаные и супесчаные. Плохо удерживают влагу.

1.2.2.Влажность почвы. Для того, чтобы питательные вещества могли впитываться в корни растении они должны быть растворены в воде.  Наличие влаги в почве является необходимым фактором почвообразования, влияющим на плодородие почв. Очень важно нормальное и своевременное поступление воды в почву.  Избыточное количество влаги, попадающее в почву, просачивается и вымывает на значительную глубину все питательные вещества, необходимые для нормального роста и развития растении.  Там, где вода не способна просачиваться в поверхностный слой, она стекает с ее поверхности. Благодаря этому почвы становятся плотными, плохо пропускают влагу.  В сильно утоптанных местах почва становится очень плотная, и вода стекает с ее поверхности не впитываясь. Таким образом, уплотнение почвы приводит к затруднению водо- и воздухообмена почву (глинистые почвы).

Песчаные почвы, состоящие из мельчайших частиц, имеют низкую водоудерживающую способность, из-за чего растения могут пострадать в засушливое время года.

При попадании воды в почву и нормальном ее сохранении там, питательные вещества переходят в растворенное состояние и становятся доступными не только растениям, но и различным факторам среды, способствующим вымыванию полезных веществ из плодородного слоя. Поэтому почва должна обладать способностью связывать и удерживать ионы необходимых веществ, а также обеспечивать возможность поглощения их корнями растений [5].

 Отношение почвы к воде во многом зависит от ее механического состава. Суглинки и супеси наиболее благоприятны по водному режиму. При преобладании крупных частиц вода легко впитывается и вымывается из почвы вместе с питательными веществами. В глинистые почвы вода плохо проникает, но попадая, надолго там удерживается.

1.2.3.Кислотность почвы - важный экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений.

Кислотность почвы характеризуется величиной рН (водородный показатель).

 Нейтральная реакция почвы соответствует рН7.

Если рН выше 7, то реакция почвы щелочная, ниже — кислая.

При этом кислые почвы классифицируются следующим образом:

очень кислые почвы — рН 3,8 - 4,0,

сильнокислые почвы — рН 4,1 - 4,5,

среднекислые почвы — рН 4,6 - 5,0,

слабокислые почвы — рН 5,1 - 5,5,

близкие к нейтральной почвы — рН 5,6 - 6,9.

На кислых почвах растения плохо усваивают питательные вещества, недостаточно развивается корневая система растения, накапливаются вредные для растений вещества, не формируются полезные почвенные микроорганизмы, способствующие повышению и поддержанию плодородия почвы, элементы питания на таких почвах переходят в недоступные для растений формы.

Кислотность почв часто является большим препятствием при выращивании многих овощных культур. Овощные культуры лучше растут на почвах с реакцией от слабокислой до нейтральной (рН6,0-7,0).

Повышенная кислотность почвы отрицательно сказывается на овощных культурах. Кроме того, затягивается период созревания.

Если осваивается новый участок, то кислотность почвы можно определить по внешним признакам. Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый. Белесая, похожая на золу, прослойка почвы на небольшой глубине также свидетельствует о кислой среде. Кислыми чаще всего бывают пойменные земли с высокой влажностью.

1.2.4. Засоление почв – это процесс избыточного накопления водорастворимых солей, который включает накопление в почве ионов натрия и магния. Различают виды: собственно засоление почв — избыточное накопление водорастворимых солей и возможное изменение реакции среды вследствие изменения их катионно-анионного состава; осолонцевание — накопление ионов натрия и магния в почвенной среде в результате недостаточного увлажнения [1].

Засоление почв оценивается:

· по глубине расположения верхней границы солевого горизонта;

· по составу солей (химизму засоления);

· по степени засоления;

· по процентному участию засоленных почв в почвенном контуре.

Практическая часть

2.1 Исследование механического состава почвы

Исследование физических свойств почвенных проб производили в лаборатории МБОУ «Лицей №2» и в лаборатории по испытанию грунтов ООО «РосЭкспо».  Для изучения нами были подобраны опыты, которые определяют наличие: кислорода, влаги, органического вещества, кислотности почвы. Также нами определялись соотношение песка и глины и водородный показатель в почвенных пробах. Опыты проводили в трех повторностях, с целью получения достоверных результатов. Пробы были взяты: №1 – Унтыгейское месторождение, №2 – район Нижневартовского ГПЗ.

Опыт 1. Определение наличие кислорода в почве. Комочки сухой почвы мы опустили в стакан с водой. Наличие пузырьков на поверхности воды будет свидетельствовать о присутствии кислорода (рис.1).

Опыт 2. Определение в почве наличия влаги. Насыпали немного почвы на лоток, накрывали стеклянным стаканом и поставили к батарее отопления. Если стакан запотеет и на стекле появились капельки воды, то почва содержит влагу (рис.2).

Опыт 3. Образцы почв в фарфоровой чаше нагрели почву над спиртовкой. Появился лёгкий дымок и неприятный запах!

Вывод. Это сгорает перегной, который образовался из остатков растений и животных. Перегной придаёт почве тёмный цвет. Перегной влияет на плодородие почвы.

Опыт 4. Взяли в горсть небольшое количество земли и увлажнили ее водой прямо в руке. Размяли, чтобы влага разошлась равномерно, и почва напоминала не слишком густое тесто.  Почвенная проба под №1 скатывается в” колбаску”, что невозможно сделать с почвенной пробой под №1 (рис.3).

Вывод. В состав почвы входят песок и глина.

Опыт 5. Профильтровали воду через почву. Отметили, что через почву под №2 вода проходит хорошо, но в стакане есть частички земли. Через почву под №2 вода проходит медленнее, но в стакане оказалась чистая, прозрачная вода (рис. 4).

Вывод. Почва, содержащая большое количество глины плохо пропускает воду, хорошо пропускает воду почва с большим содержанием песка.

Опыт 6. Несколько капель раствора после фильтрации палочкой поместили на стеклянную пластинку. Оставили на некоторое время у батареи центрального отопления. Вода испарилась, а на стекле остался белый налёт. Это минеральные соли (рис.5).

Вывод. В почве содержатся минеральные соли, которые растворяются в воде.

2.1 Исследование кислотности почвы.

Опыт 7. В пробирку к 3-4 г почвы налили 4-5 см3 хлористого калия, после чего взболтали смесь в течение 3-4 мин, затем отстаивали. После того как раствор посветлел, брали пипеткой 1 см3 этого раствора, помещала его в фарфоровое блюдце и приливала 1-2 капли индикатора – лакмуса. Если раствор окрашивается в розовый цвет, то почва является кислой, а если в зеленоватый, то – щелочной. Пользуясь цветной шкалой, установила кислотность в выбранных образцах (рис.6).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе проведенных испытаний по изучению механического и химического состава почвы разных типов почвенных проб мы установили:

1.        Образец почвы №1 – Унтыгейского месторождения, содержит меньше почвенного воздуха (так как количество пузырьков при погружении не значительное), чем образец №2 взятый в районе Нижневартовского ГПЗ;

2.        Почвенная проба под №1 содержит значительно большее количество влаги, так как на внутренней поверхности стакана, которым была накрыта почва, появились капельки воды, а над почвенной пробой под №1 стакан запотел;

3.        Исследуемые почвенные пробы содержат перегной, потому что при нагревании появляется легкий дымок и запах;

4.        Почвенная проба под №1 содержит большое количество глины, т.е. является суглинком, т.к. скатывается в «колбаску» и плохо пропускает влагу, почвенная проба под №2 содержит значительно больше песка, не скатывается в «колбаску» и через нее легко проходит вода. Это супесь.

5.        В результате проведенных опытов мы увидели, что исследуемые нами почвы содержат минеральные вещества;

6.        Исследуя кислотность почвы, мы установили, что образец под №2 имеет нейтральную реакция почвы, т.к.  показатель рН равен 7, а образец под №1 относится к слабокислым почвам, показатель рН – 5,5.

По ходе выполнения исследовательской работы мы выяснили, что в состав почвы входят: воздух, вода, минеральные соли, перегной, песок и глина; почвы, взятые в районе Нижневартовского ГПЗ, являются более плодородными, так как содержат больше кислорода, легче пропускают влагу, не являются кислыми.

Почвы нашего округа являются малопродуктивными. Для них характерно низкое содержание гумуса, промывной режим, повышенная кислотность. Поэтому, чтобы вырастить урожай на своих судовых необходимо вносить в почву органические удобрения в виде навоза, торфа, снизить кислотность северных почв возможно благодаря известкованию.

Ханты-Мансийский автономный округ относится к Зоне Севера. Ведение земледелия осложняется еще и неблагоприятными климатическими условиями: поздняя весна, холодное короткое лето, длительная зима, промерзание грунта.

На своих дачных участках жители выращивают цветы, рассаду которых высевают в теплицах, либо на подоконниках квартир. При наступлении подходящих темперных условий их высаживают на своих дачных участках.  Хороши для зоны рискованного земледелия многолетние цветы

Северяне выращивают не только декоративные растения, в списке культур числится картофель и неприхотливые овощи. Картофель выращивают в открытом грунте. Высадка клубней в мае-июне. Уход стандартный и ничем не отличается от ухода за данным растением в других широтах. Окучивание, полив не требуется, в сентябре сбор урожая. Морковь, свекла, капуста также прекрасно растут в северных широтах.

Для теплолюбивых растений, таких как огурцы и томаты, дачники севера покупают теплицы. И весь летний период, и часть осени балуют родных и близких овощами с грядки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Г. Муравьев, Н.А. Пугал, В.Н. Лаврова Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к. х. н. А.Г.Муравьева. – СПб.: Крисмас+, 2003
2. Астахова Е.В. Сад вашей мечты. – Харьков: Клуб семейного досуга, 2011.
3. Иванова М. Ландшафтный дизайн. – С-П: Издательский дом «Вкусный мир», 2013.
4. Методы контроля качества почвы: Учебно-методическое пособие для ВУЗов. – Воронеж, 2007
5. Сборник методик исследовательской деятельности по экологии.- Тюмень,2013 г.
6. Серикова Т.А. Ваш сад. Новые идеи.- М: Мир книги, 2010.
7. Цветущий сад. Практическое руководство. -М: Мир книги, 2010.

Скачано с www.znanio.ru