Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение «Лицей №5»

Школьная научно-практическая конференция «Шаги в науку»

 

 

 

Исследовательская работа

Можно ли вырастить урожай возле подъезда?

 

Выполнила:

ученица 3 в класса

Скороходова Валерия

 

Учитель:

Фогель Светлана Сергеевна,

учитель начальных классов высшей квалификационной категории

 

 

 

 

Оренбург

2020 г.
Содержание

Введение. 3

I Теоретическая часть. Сведения о составе почвы.. 4

1.1 Общее представление о составе почвы.. 4

1.2 Содержание нефтепродуктов в почве. 6

1.3 Содержание солей тяжёлых металлов в почве. 7

1.4 Влияние нефтепродуктов и тяжёлых металлов на урожай. 8

II Практическая часть. Исследование влияния состава почвы на растения, выращенные в ней. 9

2.1 Отбор проб почвы с дачного участка и около дома. 9

2.2 Определение содержания нефтепродуктов в пробах почвы.. 9

2.3 Определение содержания солей тяжёлых металлов в пробах почвы.. 10

2.4 Выращивание рассады томатов в исследуемых пробах почвы.. 11

2.5 Результаты исследований. 12

Заключение. 13

Список литературы. 14

Приложения. 15

 

 

 

 

 

Введение

 

У многих из нас есть дачные участки, огороды вдали от города, на которых мы всё лето выращиваем урожай. Томаты, кабачки, огурцы, клубника, малина, вишня, яблоки радуют нас всё лето, а законсервированные фрукты и овощи ещё и зимой. В жаркую погоду очень тяжело добираться на дачу, это занимает много времени.

Недавно я задалась вопросом: может мои любимые фрукты и овощи можно вырастить в городе, возле подъезда того дома, где я живу?

Цель работы: выяснить, в какой почве (собранной возле дома, или на дачном участке) вырастает лучшая рассада, и почему.

Задачи работы:

1.     Изучить качество почвы.

2.     Провести эксперимент по выращиванию томатов в исследуемой почве, собранной на дачном участке и возле дома.

3.  Сделать выводы о том, в какой почве вырастает лучшая рассада.

Объект исследования: почва, в которой выращивалась рассада томатов.

Методы исследования:

– посадка семян в почву, выращивание рассады;

– флуориметрический метод (определение нефтепродуктов);

– атомно - абсорбционный метод (определение солей тяжёлых металлов).

Полученные результаты исследования почвы составляют практическую значимость моей исследовательской работы.

Теоретическая значимость моей исследовательской работы заключается в изучении состава почвы и влияние этого состава на выращенный в ней урожай.

Перспективу моей исследовательской работы я вижу в рассмотрении влияния других факторов (вода, условия окружающей среды) на выращенный урожай.

I Теоретическая часть. Сведения о составе почвы

1.1 Общее представление о составе почвы

 

Почва – природное тело, формирующееся в результате преобразования поверхностных слоёв суши Земли при совместном воздействии факторов почвообразования.

Почва состоит из почвенных горизонтов, образующих почвенный профиль, характеризуется плодородием. Многообразие почв отражено в разных типах почв. Почвы изучает особая наука – почвоведение, а также агрономия, геология, грунтоведение, геохимия и другие научные направления.

Состав почвы слагается из двух частей – минеральной и органической. Неорганический субстрат составляют глинистые, пылевые и песчаные компоненты, образованные в результате эрозии горных пород. Органическая часть представлена животными и растительными остатками и гумусом [7. С.12].

Гумус представляет собой органический материал, разложившийся до последней степени и остающийся в стабильном состоянии многие годы. Он является источником питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности растений. В зависимости от концентрации почвенных элементов меняются физические свойства почвы: плотность – отношение твёрдого вещества к объёму воды; объёмная масса – масса кубического сантиметра почвенного вещества, без учёта воды; пористость – содержание пустот в почве относительно её объёма в целом. В прямом соответствии этим факторам колеблется насыщенность почвы влагой, воздухом и живыми организмами. Вода в поверхностном слое земли образует почвенный раствор, являющийся питательной средой для растений. Пустоты, заполненные воздухом, обеспечивают дыхательные процессы жителей плодородного слоя. Особую часть почвенной системы составляют её непосредственные обитатели – насекомые, черви, микробы. Они играют ключевую роль в сохранении и наращивании своей жизненной среды. Главное свойство почвы – плодородие [5. С.1-8].

1.2 Содержание нефтепродуктов в почве

 

В черте города, где огромное количество автомобилей, работающих на бензине (производные нефтепродуктов), почва загрязняется нефтепродуктами.

Выживаемость флоры на загрязненных нефтепродуктами почвах находится в прямой зависимости от глубины залегания её корней. Загрязнения такого рода нарушают почвенную структуру, меняет ее физические и химические параметры, такие, как водопроницаемость и баланс углерода и азота, что вызывает резкое ухудшение азотного режима, вследствие чего нарушается питание корней растений.

Почвы считаются загрязненными нефтью и нефтепродуктами, если их концентрация достигает уровня, при котором:

– начинается угнетение или деградация растительного покрова;

– изменяется структура почв;

– падает продуктивность сельскохозяйственных земель.

Значит, нефтепродукты напрямую влияют на качество урожая.

Безопасным уровнем загрязнения почв нефтепродуктами рекомендуют считать уровень, при котором ни одно из негативных последствий, перечисленных выше, не наступает. Для каждого района существует свой фон содержания нефтепродуктов в почвах, попавших в нее из атмосферы или с дождевыми и талыми стоками. Этот фон изменяется довольно в широких пределах и составляет от 10 до 500 мг на 1 кг сухого веса почвы.

“Нормальными” уровнями показателей состояния почвы принимают такие уровни, которые обеспечивают выполнение почвой своих основных функций и не приводят к негативному воздей­ствию на растения и человека.

Согласно ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы», нефтепродукты в почве должны содержаться в концентрации не более 0,1 мг/кг [1. С.2-3, 6. С.3-5].

1.3 Содержание солей тяжёлых металлов в почве

 

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева: свинец, цинк, кадмий, ртуть, медь, марганец, никель, кобальт и др. Избыточное содержание тяжёлых металлов в различных объектах биосферы оказывает угнетающее и даже токсичное действие на живые организмы.

Источники поступления тяжёлых металлов в почву делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта, сельского хозяйства и т.д.). Попадая на поверхность почв, тяжёлые металлы могут либо накапливаться, либо рассеиваться.

Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве значительно больше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почвы, особенно тяжёлыми металлами, практически вечно. Так, цинк сохраняется в почве от 70 до 510 лет; кадмий – от 13 до 110 лет; для меди – от 310 до 1500 лет и свинца – от 740 до 5900 лет.

Согласно ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы», в почве должно содержаться цинка не более 220 мг/кг, меди не более 132 мг/кг, свинца не более 130 мг/кг, марганца не более 1500 мг/кг, ртути не более 2,1 мг/кг, никеля не более 80 мг/кг [1. С.3, 6. С.4].

1.4 Влияние нефтепродуктов и тяжёлых металлов на урожай

 

Загрязнение почв нефтепродуктами и тяжёлыми металлами имеет сразу две отрицательные стороны. Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда в организм животных и человека, они вызывают у них серьезные заболевания – рост заболеваемости населения и сокраще­ние продолжительности жизни, а также снижение количества и качества урожаев сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции.

Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, нефтепродукты и тяжёлые металлы способны изменять многие ее свойства. Прежде всего, изменения затрагивают биологические свойства почвы: снижается общая чис­ленность микроорганизмов, сужается их видовой состав (разнообразие), падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т. д. Сильное загрязнение приводит к изменению и более консервативных признаков почвы, таких как гумусное состояние, структура, pH среды и др. Результатом этого является частичная, а в ряде случаев и полная утрата почвенного плодородия.

Различные растения, животные и человек требуют для жиз­недеятельности определенного состава почвы, воды. В местах геохимических аномалий происходит, усугубляясь, передача отклонений от нормы минерального состава по всей пищевой цепи.

В результате нарушения минерального питания наблюдается заболе­вание растений, снижение количества и качества урожаев сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции, рост заболеваемости населения и снижение продолжительности жизни.

Физиологические нарушения в растениях при избытке и недостатке содержания в них нефтепродуктов и тяжёлых металлов отражены в таблице 1 (Приложение) [5. С.6-8].

II Практическая часть. Исследование влияния состава почвы на растения, выращенные в ней

 

2.1 Отбор проб почвы с дачного участка и около дома

 

Согласно ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовка проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа», пробы почвы отбирают на пробной площадке из одного или нескольких слоев, или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом. Точечные пробы отбирают ножом или лопатой из прикопок или почвенным буром, лопатой. Объединенную пробу составляют путем смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке.

Нам было необходимо взять пробы почвы для химического анализа (определение нефтепродуктов и тяжёлых металлов), поэтому объединенную пробу мы составили не менее чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг [4. С.2-4].

 

 

2.2 Определение содержания нефтепродуктов в пробах почвы

 

Определение нефтепродуктов в почве мы проводили в лаборатории исследований окружающей среды ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области», где работает моя мама. Исследования проводились согласно ПНД Ф 16.1:2.21-98 «Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости "Флюорат-02". Данный документ устанавливает методику выполнения измерений нефтепродуктов в пробах почв на приборе анализатор жидкости «Флюорат-02».

Согласно данной методике, пробы почвы мы сначала высушили при комнатной температуре, измельчили в ступке, просеяли через сито. Взвесили 10 г каждой пробы почвы, залили гексаном. Колбы с почвой и гексаном встряхнули на специальном встряхивателе, слили гексан в пробирки и посмотрели его на приборе «Флюорат-02».

В пробе почвы с дачного участка нефтепродукты не обнаружились, а в пробе почвы из городской черты, при пересчёте, составило 0,15 мг/кг, т.е. выше нормы (0,1 мг/кг) [2. С.2-8].

 

 

2.3 Определение содержания солей тяжёлых металлов в пробах почвы

 

Определение тяжёлых металлов в почве мы проводили на более сложном приборе по М-МВИ-80-2008 «Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии».

Навеску анализируемой пробы массой 2,0 г мы поместили в стеклянный стакан, прилили 10 см³ азотной кислоты с молярной концентрацией 0,5 моль/дм³, перемешали и выдержали при температуре 90 °С и при перемешивании в течение 3-х часов. Затем пробу отфильтровали через бумажный фильтр в мерную колбу на 100 см³. Объем довели до метки бидистиллированной водой, полученный раствор анализировали на приборе.

После проведённых исследований нами было обнаружено в пробе почвы с дачного участка наименьшее содержание металлов, либо вообще их отсутствие; в пробе почвы, отобранной в городской черте, превышение по содержанию некоторых металлов. Все результаты проведённых исследований я занесла в таблицу 2 (Приложение) [3. С.3-5].

 

2.4 Выращивание рассады томатов в исследуемых пробах почвы

 

Перед посадкой семян томатов в исследуемые пробы почвы, мы провели их обеззараживание. Затем мы их семена прорастили – это ускорило процесс появления всходов. Для этого мы взяли бумажную салфетку, смочили её водой и сложили пополам. На один конец салфетки положили семена томатов, а другим концом накрыли их. Положили салфетку на блюдце, поместили её в пакет и поставили в тёплое место, около батареи. Салфетку периодически увлажняли.

Семена томатов начали прорастать на 3-5-й день. Затем семена мы высадили в ёмкости, в каждой ёмкости предварительно сделали дренажные отверстия, на дно насыпали дренаж. Каждую ёмкость наполнили почвой и хорошо полили водой. Сделали небольшие лунки и посеяли туда по 2-3 семени томатов. Полили почвы, накрыли плёнкой и поставили в тёплое место.

Первые всходы появились на шестой день. Рассаду мы вынесли в светлое место с температурой окружающей среды 18-20 °С. Затем сеянцы проредили, оставили только по одному для дальнейшего наблюдения.

Через несколько дней после начала нашего наблюдения мы увидели, что томаты, посаженные в дачную почву, растут крепкими, ярко-зелёными, с крепким стеблем и листьями. Рассада, высаженная в городскую почву, имеет тонкий, неокрепший стебель с бледно-зелёными и даже жёлтыми листьями. Корни рассады, выращенной в дачной почве, очень крепкие, значит, такая рассада быстро приживётся в открытом грунте. Рассада, выращенная в городской почве, имеет очень слабые, тонкие корни. Фото рассады томатов представлены в приложении (приложение) [7. С.99].

 

 

 

2.5 Результаты исследований

 

Результаты исследований почвы мы занесли в таблицу (таблица 2). Результаты наблюдения за ростом и развитием рассады видны на фото.

По результатам исследованиям видно, что почва с дачного участка не содержит нефтепродуктов и тяжёлых металлов, в такой почве произрастает зелёная рассада с крепкими стеблями и листьями, такая рассада даст хороший урожай. Почвы в городской черте содержит нефтепродукты и тяжёлые металлы от проезжающих автомобилей, выращенная в ней рассада не очень крепкая с бледными листьями, на которых обнаружены пятна. Скорее всего, на такой рассаде вырастет не очень полезный урожай низкого качества.

 

Заключение

 

В начале моей исследовательской работы я поставила перед собой цель выяснить, в какой почве вырастает лучшая рассада и почему.

Для достижения этой цели я провела лабораторные исследования почвы на содержание нефтепродуктов и тяжёлых металлов. Результатом моей работы стала таблица сравнения качества почвы, собранной на даче и в городской черте, а также выращенная рассада томатов в этой почве. (см. Приложение, табл.2; фото рассады). Составленная мною таблица наглядно показывает, что на нашем дачном участке почва без содержания нефтепродуктов и тяжёлых металлов; в городской почве содержание нефтепродуктов, свинца, марганца и никеля выше установленных норм.

Я считаю, что поставленная в начале работы цель мною достигнута, качество почвы изучено, рассада выращена, качество рассады видно невооружённым взглядом.

Перспективу моей исследовательской работы я вижу в рассмотрении других факторов влияния (вода, условия окружающей среды) на урожай. Такая информация поможет нам выращивать  полезный урожай высокого качества.

Список литературы

 

1.                 Гигиеническая оценка качества почвы населённых мест. Методические указания. МУ 2.1.7.730-99. – М.: Минздрав России. – 1999.  – С.2-3.

2.                 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости "Флюорат-02". ПНДФ16.1:2.21-98 – С-Пб.: ООО Люмэкс. – 1998. – С.2-8.

3.                 М-МВИ-80-2008 «Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии». – С-Пб. –1998.  – С.3-5.

4.                 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. ГОСТ 17.4.4.02-84 – М.: Минздрав России. – 1983. – С.2-4.

5.                 ГОСТ 27593-88 «Почвы. Термины и определения». – М.: Минздрав России, 1988. – С.1-8.

6. ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве». – М.: Минздрав России. – 2006. – С.3-5.

7. Скиба Т.М. Весёлая энциклопедия для девочек и мальчиков. 300 вопросов-300 ответов. – Ростов н/Д: Владис. – 2017. – С.12, 99.

Приложения

 

Таблица 1

Элемент	Физиологические нарушения
	при недостатке	при избытке
Медь	Белые скрученные макушки, нарушение одревеснения	Темно-зелёные листья
Цинк	Остановка роста, фиолетово-красные точки на листьях	Повреждение корней, задержка роста развития
Кадмий	–	Бурые края листьев, скрученные листья, недоразвитые корни
Ртуть	–	Торможение роста листьев и корней, бурые точки на них
Свинец	–	Чахлые, скрученные листья, бурые короткие корни

 

Таблица 2

	ПДК содержания в почве, мг/кг	Почва с дачного участка	Городская почва
Нефтепродукты	0,1	0	0,15
Цинк	220	0	201
Медь	132	28	100
Свинец	130	69	148
Марганец	1500	206	1800
Ртуть	2,1	0	1,9
Никель	80	9	87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru