ПРОЕКТНАЯ РАБОТА НА ОЛИМПИАДУ

Министерство образования и науки  Республики Дагестан

                                         Тема проекта:

             « Экологический мониторинг состояния

                  почвы пришкольной территории».

Автор : Гитинов Зирал Гитинмагомедович
ученик 10 класса
ГКОУ РД « Казиюртовская СОШ Ахвахского района»

                                                                                                     ГКУ РД « ЦОДОУ ЗОЖ»

                                                                                                                                              Руководитель: Мусакаева Маизат Бадрудиновна

 учитель биологии

 ГКОУ РД « Казиюртовская СОШ Ахвахского района»

                                                        Махачкала 2022 год

                                                             Содержание

1.    Введение -----------------------------------------------------2-3

2.    Основная часть---------------------------------------------4-10

2.1           Общая характеристика почв---------------------------4-9

2.2           Антропогенное воздействие на экологическое  состояние  почв------------------------------------------------------------9-10

     3.Практическая часть-------------------------------------------10-12

     3.1Отбор образцов  почвы-------------------------------------10-11

     3.2 Результаты  исследования--------------------------------12-13

     4. Выводы------------------------------------------------------------13

      5.Заключение-------------------------------------------------------14

      6. Список  использованной  литературы---------------------15

       7. Приложение-------------------------------------------------------16-17

                                                        Введение

Почвенная поверхность Земли является важнейшим компонентом биосферы планеты. Именно почвенная оболочка определяет множество процессов, происходящих в биосфере. Почвенные покровы выполняют функцию биопоглощения, разрушения и нейтрализации различных загрязнений.

Для понимания того, как образуется и как живёт этот природный объект, состоящий из твердых земных, вод, воздухов и живых веществ, необходимо знать не только географию, биологию, химию, но и геологию, и некоторые разделы физики для понимания.

Для безопасности жизнедеятельности  школьников  необходимо оборудовать среду обитания так, чтобы она была экологически  безвредна. Озеленение территории пришкольного участка является важнейшим условием организации безопасной и благоприятной образовательной среды для учащихся. Так, экологическое озеленение территории школы снижает перегрев зданий, снижает загрязненность окружающей среды, увлажняет и очищает воздух, создаёт шумоизоляцию, обогащает воздух кислородом.

На пришкольной территории у нас имеется много растений, клумб и даже небольшой сад. В школе функционирует кружок «Садоводство», где учащиеся нашей школы занимаются озеленением, возделывают растения сельскохозяйственного назначения и ухаживают за ними.

Чтобы избежать неурожая на учебно-опытном участке мы должны следить за составом почвы  и знать, какие химические элементы и их соединения входят в её состав.

На одной почве растения хорошо себя чувствуют, хорошо цветут, дают богатую урожайность. На других грунтах урожайность гораздо меньше. Для поиска причины необходимо хорошо ознакомиться с характеристиками почвы, своевременно, грамотно провести мероприятия по улучшению структуры грунта. Поэтому очень важно изучить почву ее современное состояние, а так же  выяснить какие изменения возникают в почве под воздействием антропогенной деятельности.

В целях экологического мониторинга состояния почвы пришкольной территории рекомендуется каждый год фиксировать 5 параметров:

- кислотность,

-концентрации

-тяжелого металла,

-нитрата,

 -хлорида и др.

Несколько многолетних растений и деревьев в школьном саду погибли по непонятным причинам, и учительница дала нам задание, провести мониторинг экологического состояния пришкольной территории.
В рамках данного мониторинга я занимался исследованием почвы.

В рамках  моего проекта я планирую:
- выполнить забор почв в различных участках пришкольной территории
- разработать рекомендации по улучшению состояния почвы  в соответствии с полученными результатами.

Цель работы: Экологический мониторинг почвы пришкольной  территории.

Задачи, решаемые в ходе исследования:

- определить понятие и виды почв

- выяснить, какое влияние оказывает человек на состояние почвы

- изучить литературу по данной теме

- отбор образцов почвы

- провести физико-химический анализ почвы

- составить план по улучшению состояния почвы

- разработать рекомендации по внесению необходимых минеральных удобрений

Объект исследования: почва пришкольного участка

Предмет исследования:  состав почвы

Методы исследования:

- изучение литературы и интернет - ресурсов

- наблюдение

- анализ почвы

- обработка результатов

2. Основная часть

2.1 Общая характеристика почв.

Понятие почвы
Почва-это биологически активная пористая среда, которая присутствует в самом верхнем слое на самом верхнем слое земной коры, образованной процессами выветривания при различных воздействиях.

·         Почва выступает в качестве субстрата для жизни на Земле, который служит резервуаром воды и питательных веществ, средой для распада органических материалов и участником различных биогеохимических циклов.

·         Почва в любой конкретной местности развивается в результате ряда процессов выветривания, на которые влияют биологические, топографические, климатические и геологические факторы.

·         По мере расширения исследований в области сельского хозяйства и геологии почва в настоящее время считается сложной, динамичной биогеохимической системой, жизненно важной для жизненных циклов различной наземной растительности и организмов, населяющих почву.

·         Почва является одним из важнейших элементов экосистемы, поскольку она содержит как биотические, так и абиотические компоненты.

Влажность почвы

·         Влажность почвы-это объемное содержание воды в почве, содержащееся в пространствах между частицами почвы или почвенными агрегатами.

·         Влажность почвы бывает двух типов; поверхностная влажность почвы-это вода, присутствующая в верхнем слое почвы, в то время как влага корневой зоны-это вода, доступная растениям, обычно присутствующая в почве.

·         Влажность почвы считается показателем качества почвы и плодородия почвы.

Почвенный газ

·         Почвенные газы-это различные типы газов, которые присутствуют в порах между частицами почвы или почвенными агрегатами.

·         Газы, содержащиеся в почве, включают углекислый газ, кислород и азот. Другие атмосферные газы включают метан и радон.

·         Поры в почве заполняются газами после того, как вода, присутствующая в таких порах, испаряется и поглощается корнем.

Почвенная матрица

Почвенная матрица относится ко всем твердым частицам, содержащимся в почве, которые включают частицы почвы, органическое вещество и другие неорганические материалы.

·         Частицами почвы могут быть песок, ил или глина, состав которых может отличаться от одного типа почвы к другому и от местоположения.

·         Органическое вещество, содержащееся в почвенной матрице, представляет собой гумус, который является конечной стадией деградации мертвых растений и животных.

·         Гумус может даже образовывать органические коллоиды с водой и другими неорганическими веществами.

·         Почвенная матрица определяет различные физические и химические свойства почвы, такие как способность удерживать воду, содержание питательных веществ и рН.

Состав почвы

·         Почва состоит из различных факторов, таких как воздух, вода, минералы и различные живые и неживые органические соединения.

·         Весь состав почвы может быть классифицирован как биотический и абиотический компоненты; абиотический компонент включает неживые элементы почвы, в то время как биотический компонент включает живые организмы.

·         В целом, абиотический компонент почвы составляет около 40-45% объема почвы, за которым следуют воздух и вода, занимающие по 25% каждая, при этом 5% покрыто живыми существами.

·         Однако точный состав почвы может варьироваться от места к месту в зависимости от существующих пород местности и климата.

·         Другие факторы, такие как количество растительности, уплотнение почвы и способность удерживать воду, также влияют на состав почвы определенной местности.

·         Неорганическая часть почвы состоит из горных пород, которые медленно распадаются на более мелкие частицы, которые могут различаться по размеру.

·         Органический компонент почвы называется гумусом, который состоит из живых организмов, таких как насекомые или микроорганизмы (мертвые или живые), а также мертвых животных и растений на различных стадиях разложения.

Свойства почвы

 Свойства почвы определяются составом почвы, в зависимости от различного количества биотических и абиотических компонентов. Сочетания этих компонентов определяют физические и химические свойства почвы.

А) Физические свойства

Физические свойства почвы включают в себя следующее:

Текстура Почвы

·         Текстура почвы относится к размеру частиц почвы, который зависит от относительных пропорций минеральных компонентов, таких как песок, ил и глина.

·         На текстуру почвы дополнительно влияют пористость почвы, инфильтрация и способность удерживать воду.

·         Текстура почвы отличается в зависимости от типа почвы; песчаная почва кажется песчаной, ил кажется гладким, а глина липкая и поддается формовке.

Структура Почвы

·         Текстурные компоненты почвы, включая песок, ил и глину, могут привести к образованию агрегатов в результате их слипания.

·         На структуру почвы влияют физические процессы, которые могут быть улучшены или разрушены в результате выбора методов ведения сельского хозяйства.

Плотность Почвы

·         Плотность частиц почвы ниже для почв с высоким содержанием органических веществ и выше для почв с более высоким содержанием минералов.

·         Плотность частиц почвы отличается от насыпной плотности почвы, которая всегда меньше плотности частиц почвы.

·         Плотность почвы обычно зависит от текстуры и структуры почвы и ее состава.

Пористость почвы

·         Пористость почвы определяется количеством пор, присутствующих в почве.

·         Пористость почвы определяется движением воздуха и воды внутри почвы.

·         Здоровые почвы обычно имеют большее количество пор между и внутри почвенных агрегатов, в то время как почвы низкого качества имеют мало пор или трещин.

Консистенция почвы

·         Консистенция почвы относится к способности почвы прилипать к себе или другим объектам и сопротивляться деформации и разрыву.

·         Три условия влажности определяют консистенцию почвы: воздух-сухой, влажный и влажный.

·         Консистенция сухой почвы варьируется от рыхлой до твердой, в то время как консистенция влажной почвы варьируется от нелипкой до липкой.

·         Консистенция почвы является важным свойством, которое определяет способность почвы поддерживать здания и дороги.

Цвет почвы

·         Цвет почвы определяется в первую очередь органическим составом почвы.

·         Цвет почвы является одним из факторов, которые помогают в прогнозировании других характеристик почвы в пределах почвенного профиля.

·         Наблюдение за цветом почвы является качественным средством измерения содержания органики, оксида железа и глины в почве.

·         Кроме того, на цвет почвы также влияет содержание минералов в почве, так как цвет может измениться в результате окисления или разложения.

Б) Химические свойства.

рН почвы                                              

·         Реакционная способность почвы выражается в показателях рН почвы, который определяет кислотность и щелочность почвы.

·         Это мера концентрации ионов водорода в водном растворе почвы, которая колеблется от 3,5 до 9,5.

·         Обычно почвы с высокой кислотностью содержат большее количество алюминия и марганца, а почвы с более высокой щелочностью имеют более высокую концентрацию карбоната натрия.

·         С точки зрения плодородия почвы сельскохозяйственное производство, как правило, в большей степени сосредоточено в кислых почвах.

Засоленность почвы

·         Соли в почве переносятся из соляных пластов в водные ресурсы, которые затем накапливаются за счет испарения.

·         Засоление почвы также происходит во время процессов орошения из дренажей. Накопление соли влияет на деградацию органического вещества в почве и растительности на почве.

·         Наиболее распространенные соли, присутствующие в почве, включают сульфат магния, сульфат калия и карбонаты.

Типы почв

·          Почва, в целом, подразделяется на четыре различных типа в зависимости от ее состава и размера частиц. Существует четыре типа почв:

1.     Песчаная Почва

·         Песчаная почва-это тип почвы, который содержит большую долю песка и меньше глины.

·         Песчаная почва легкая, сухая и теплая, которая, как правило, более кислая, чем другие типы почв.

·         Поскольку размер частиц песка больше, чем у других частиц, они обладают низкой способностью удерживать воду и меньшим количеством питательных веществ.

·         Недостаток достаточного количества влаги и питательных веществ делает почву менее пригодной для выращивания сельскохозяйственных культур.

·         Однако почву можно сделать пригодной для использования, добавив органическое вещество для увеличения содержания воды и питательных веществ.

2. Глинистая Почва

·         Глинистая почва-это тип почвы, которая сравнительно тяжелая, так как она обладает более высокой способностью удерживать воду и более высокой концентрацией питательных веществ.

·         Почва состоит более чем на 25% из частиц глины, которые меньше по размеру и, следовательно, содержат большое количество воды.

·         Глинистая почва медленно отводит воду и поэтому летом нагревается дольше, не высыхая.

·         Однако, поскольку это тяжелый и плотный тип почвы, он не обеспечивает места для роста корней растений.

3. Илистый Грунт

·         Илистая почва-это легкая почва с более высоким уровнем плодородия, в которой частицы почвы крупнее глины, но меньше песка.

·         Почва гладкая и хорошего качества, которая удерживает воду лучше, чем песчаная почва.

·         Почва также может легко переноситься движущимися течениями, и она находится вблизи водоемов.

·         Илистая почва считается лучшим типом почвы для ведения сельского хозяйства, поскольку она содержит достаточное количество питательных веществ и влаги для роста растений.

4 Суглинистая Почва

·         Суглинистая почва-это смесь песка, ила и глинистой почвы, которая сочетает в себе свойства всех трех типов почвы, чтобы сделать ее более плодородной.

·         Почва имеет достаточное количество пор, а также способность удерживать воду для стимулирования производства сельскохозяйственных культур.

·         Уровень кальция и рН суглинистой почвы также имеют соответствующее количество из-за присутствия неорганических веществ.

Функции почвы

·         Почва является средой для роста растений, поскольку она обеспечивает якорь для корней растений и действует как резервуар для хранения воды для необходимой влаги.

·         Деградация растительного и животного вещества, т. е. высвобождение и связывание питательных веществ и микроэлементов, является одной из важнейших функций почвенных организмов.

·         Почва поглощает воду во время осадков и снегопадов, что создает бассейн доступной воды для растений и почвенных организмов.

·         Поглощенная вода также движется вниз по профилю почвы в направлении водных объектов, действуя, таким образом, в качестве регулятора водоснабжения.

·         Почва является неотъемлемой частью биогеохимических циклов, где она обеспечивает круговорот различных органических и неорганических соединений из атмосферы в почву и обратно.

·         Почва является средой обитания почвенных организмов, поскольку она обеспечивает живые существа необходимыми питательными веществами и водой.

·         Почва служит основой для строительства домов, дорог и зданий, выступая в качестве ландшафтной или инженерной среды.

·         Почва обеспечивает сырьем для различных целей, таких как глина для производства керамики.

1.2. Антропогенное воздействие на экологическое состояние почв.

Антропогенная деятельность и природные процессы загрязняют почву и водную среду большим количеством органических загрязнителей или веществ, таких как пестициды, растворители, галогенированные соединения, нефтяные углеводороды и сложные эфиры фталатов. 
Использование традиционных или общепринятых подходов, таких как физические и химические методы, для очистки этих органических загрязнителей является экономически сложным процессом.

Антропогенные воздействия в нашей сельской местности, проявляются в основном при использовании почв в земледелии во время длительного возделывания на них сельскохозяйственных культур, а также под влиянием пастьбы скота.

Состояние используемых в сельском хозяйстве земель, прежде всего пашни, их производительность в большей мере зависит от условий эксплуатации, уровня культуры земледелия. Игнорирование научно-обоснованной системы земледелия приводит в первую очередь к потере органического вещества почв.

2.  Практическая часть

Так как  почва твердый  субстрат, то  определение  многих    параметров  возможно  только  после   перевода  образцов  в почвенный  раствор, или  в  почвенную  вытяжку.

2.1 Отбор  образцов  почвы  пришкольной   территории.

Исследуемая  территория была разделена  на  участки. С каждого  участка  взял  один  смешанный  образец. Отбор  почвенных  образцов производил в  ноябре на  двух  участках  пришкольной  территории (сад и поле). Масса  пробы  составила   350-400г  с каждой  площадки. Образец  почвы после   отбора  высушил, очистил от  крупных частиц,  измельчил и просеял. Затем  всю  почву  высыпал на  клеенку, тщательно  перемешал и распределил  тонким ровным  слоем. Так  получил  смешанный  почвенный  образец.

2.2 Определение плотности  почвы.

Плотность - степень связанности  почвенной  массы.
Если лопата:

·        втыкается легко – почва  рассыпчатая;

·        входит  с усилием - уплотненная;

·        входит  с трудом - плотная;

·        не входит, «звенит»- очень плотная;

·        втыкается без  труда – рыхлая.

2.3 Определение  структуры   почвы.

Для  определения  структуры  вырезал образцы  почвы и подбросил их по очереди на лопате 1-2 раза, в результате  чего образцы  распались  на  структурные  частицы.

2.4 Определение  механического  состава  почв. 

Для определения  механического состава  почвы мне понадобились пробы  почвы и вода  в склянках. Вначале  я слегка  увлажнил комочек  почвы, размешал  до  тестообразного состояния и скатал  в  шнур, затем  сгибал  в  кольцо.  По тому, как скатывалась почва и  сгибалась в  кольцо, определил механический  состав. Глинистая почва во  влажном  состоянии пластична , при скатывании получается  шнур. Суглинистая почва  слабо  пластичная и получается  непрочный  шнур. Супесчаная  почва шнур не  скатывается во  влажном  состоянии. Песчаная почва сыпучая. Щебенчатая  почва наряду  с глинистыми или  песчаными  частицами  содержит  обломки  горных  пород (не  более  3 мм).

2.5 Определение химического состава почвы.

А) Исследование кислотности почвы

Оборудование: пробирки, фильтрованная бумага, воронка, дистиллированная вода, универсальный индикатор, образцы почв.

Ход работы :

.

Если лакмус  окрашивается в розовый цвет, то почва является кислой, а если в зеленоватый, то щелочной .

        Определение степени кислотности почвы

Б) Качественное определение химических элементов почвы

Оборудование: весы, фарфоровая чашка, штатив ,  спиртовка , коническая колба , мерный цилиндр , пипетка , воронка , фильтровая бумага , соляная кислота (10%),       растворы азотной кислоты (10%) , хлорида бария (20%) , нитрата серебра (2%) , дистиллированная вода.

Ход работы

В) Результаты исследования

Анализируя полученные данные, я выявил:

1.     Овощной  участок  имеет среднесуглинистую почву ,  участок сада имеет супесчаную почву. Такие почвы сложены из крупных  частиц , они сухие и плохо задерживают влагу, среднесуглинистые почвы плохо пропускают воду, затрудняя ее доступ к растениям.

2.     На втором участке - структурная. Такая почва состоит из более  крупных частиц, связанных в отдельные комочки разнообразной формы и величины. В отличие от размеров комочков промежутки между ними больше или меньше. Через эти промежутки проходят необходимые растениям вода и воздух. После дождя на участке,где почва комковатая, рыхлая , вода быстро впитывается .

3.     На первом участке почва мелкоструктурная. В основу этих почв входят очень мелкие частички. В таких почвах плохо проходит вода и воздух. После дождя бесструктурные почвы образуют сплошную массу, а после высыхания становятся твердыми и трескаются.

4.     Реакция pH на первом участке соответствует нейтральной, а в  участке сада отделе слабокислой. Следовательно, нет никакой необходимости проводить работу по раскислению  почвы.

5.     Химический анализ почвы:

·        Содержание карбонат – ионов : в почве со второго участка под действием соляной кислоты интенсивность « вскипания»  слабая, с первого участка 0- средняя.

·        В обеих пробах почвы : содержание сульфат – ионов – медленно появляющаяся муть ; наличие хлорид – ионов – ополисцения содержания хлорид – ионов 1-0,1 мг на 100 мл раствора вытяжки ; наличие ионов кальция – слабая муть, выделяющаяся при отстаивании. Содержание катионов и анионов  в почве не превышает ПДК.

Выводы:

1.     Данная тема является актуальной для современного общества;

2.     В результате исследований было выявлено: почва со второго участка супесчаная, а с первого мелкоструктурная

3.     Исследование аэрации почвы показали, что менее всего аэрации выражено у суглинистых почв, а максимально у супесчаных.

4.     Разработали рекомендации по внесению необходимых минеральных удобрений и по выбору возделываемых культур.

3.  Заключение

Важно помнить, что почва не объект эксплуатации, а великое богатство, которое досталось нам в наследство и останется нашим потомкам.

Почва – чрезвычайно сложное образование. Вся почва различается по механическому составу, структуре , влагоемкости , водопроницаемости , аэрации и химическому составу. Каждый из этих признаков является очень важным компонентом в почвообразование.

Необходимо выявить основные морфологические признаки и физические свойства почвы для того, чтобы грамотно проводить окультуривание почвы и предупредить её эрозию.

Нужно ежегодно определять кислотность почвы, т.е. вносимых минеральных удобрений она может повыситься.

Необходимо изучать влияние природных  и антропогенных факторов на выращиваемые растения.

                                                   Литература

1.     www.sunnygarden.ru/soil/soil.htmlМосква

2.     Журнал « География в школе»

3.     Литвинова Л.С., Жиренко О.Е. Нравственно – экологическое воспитание школьников . Москва , 2005 год

4.     Постникова Т.Ф. «Экологический мониторинг почвы» Интернет – портал «Исследовательская деятельность школьников»

5.     Сидоров А.М. «Оценка Экологического состояния почвы» «Экология», М., Дрофа , 2004г

6.     Школьный экологический мониторинг . Учебно – методическое пособие/ подред .  Т.Я.Ашихминой – М : АГАР,2000

Приложение №1

План улучшения экологического состояния почвы

1.     Правильно  приготовить компост

2.     Составить схему севооборота растений  на 3 года

3.     Внесение органических и минеральных удобрений

4.     Изучать влияние природных и антропогенных факторов

5.     Разработать рекомендации по внесению необходимых минеральных удобрений

6.     Высаживать растения на участке , учитывая их отношение к почве

                                                                                                 Приложение №2

                             Как изменить кислотность почвы ?

Любая почва склонна к закисанию. Минеральные удобрения ускоряют этот процесс. Навоз , компост и другие органические удобрения – замедляют.

Меньше всего подкисляют почву такие удобрения, как кальциевая селитра , калийная селитра ,натриевая селитра , двойной суперфосфат , костная мука.

                             Известь и зола.

Для снижения кислотности почву известкуют . При этом снижается кислотность , улучается структура почв и уменьшается деятельность сорняков.

Под древесные породы известь вносят раз в четыре- семь лет. Иногда вместо извести применяют мел , который лучше вносить вместе с навозом.

Вместо извести можно применить древесную или  растительную золу.

                                  Когда известковать и сколько ?

Известь вносить можно осенью и весной. Изменение кислотности почв происходит не сразу. В зависимости от внесенной дозы слабокислая и нейтральная реакция устанавливается через   два , три года.

На супесчаных и песчаных почвах известь вносят в меньших дозах, но чаще , т.к она вымывается

                            Отбор образцов почвы

Скачано с www.znanio.ru