Исследовательский проект на тему: «Изучение экологического состояния почвы пришкольного учебно-опытного участка»

МБОУ «Шумячская СШ им. В. Ф. Алешина» Исследовательский проект на тему: «Изучение экологического состояния почвы пришкольного учебно-опытного участка МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф. Алешина».

Автор проекта:

Орлова Ирина Николаевна,

ученица 10 класса «А»

Руководитель проекта:

Василенкова Ольга Владимировна,

учитель биологии

2021г.

Актуальность темы

В наше время, важно знать, какие химические элементы и их соединения входят в состав почвы, особенно на школьном учебно-опытном участке, так как на нём возделывается большое количество сельскохозяйственных растений и чтобы избежать неурожая мы должны следить за составом почвы. Важно помнить, что почва не объект эксплуатации, а великое богатство, которое досталось нам в наследство и останется нашим потомкам.

Цели и задачи проекта

Цель проекта:  

Изучение экологического состояния почвы пришкольного учебно-опытного участка МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф. Алешина».

Для достижения этой цели мы обозначили задачи:

-изучить литературу по данной теме;

-провести физико-химический анализ почвы пришкольного участка;

-определить влияние человека на состояние почвы;

-составить план по улучшению состояния почвы;

- разработать рекомендации по внесению необходимых минеральных удобрений и по выбору возделываемых культур.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является пришкольный учебно-опытный участок МБОУ «Шумячской СШ им. В.Ф.Алешина», предметом исследования являются почвы расположенные на данной территории.

п. Шумячи Смоленской области, село до 1965 г., районный центр. Шумячский район расположен в 105 км к югу от Смоленска, в 7 км к северу от станции Понятовка. Население 4,6 тысяч жителей.

Методы исследования:

1. Изучение литературы

2. Эксперимент

3. Обобщение

4. Сравнительный анализ

5. Описание результатов

Методика исследования

Исследования проводились осенью 2019 года. Объектом исследования явилась почва пришкольного учебно-опытного участка МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф.Алешина»: участок №1 – овощной отдел, №2 – цветочно-декоративный отдел.

План исследования

1. Визуальное обследование объекта;

2. Отбор проб почвы;

3. Проведение физико-химического анализа качества почвы по стандартной методике;

4. Составление плана по улучшению состояния почвы;

5. Разработка рекомендаций по внесению необходимых минеральных удобрений и по выбору возделываемых культур.

Определение механического состава почвы

Оборудование:  пробы почвы, вода в склянках.

Ход работы: В ходе исследования мною было отобрано 250 грамм почвы из разных участков: овощной отдел и цветочно-декоративный. Затем мы слегка увлажнили комочек почвы, размешали до тестообразного состояния и скатали в шнур, который затем сгибали в кольцо. По тому, как скатывалась почва и сгибалась в кольцо, мы определяли ее механический состав.

Выводы

Участок №1 – овощной отдел имеет супесчаную почву,

Участок №2 – цветочно - декоративный отдел – суглинистую

почву.

Супесчаные почвы сложены из крупных частиц, они сухие, т.е.

плохо задерживают влагу. Суглинистые почвы плохо

пропускают воду, затрудняя ее доступ к растениям.

овощной отдел

цветочно -декоративный отдел

Определение структуры почвы

Способность почвенных частиц соединятся в относительно устойчивые комочки, называется структурой почвы. Структура определяет особенности водного и воздушного режимов почвы, поэтому является одним из признаков её плодородия. Известно, что структурная почва – комковатая или зернистая, состоящая из комочков до 10 мм в диаметре; бесструктурные почвы состоят из очень мелких частиц – до 0,001 мм в диаметре.

Определив структуру почвы визуально на участке №1 и №2, мы получили следующие данные.

Структура почвы

Мелкоструктурная почва

Структурная почва

Выводы

На пришкольном учебно-опытном участке №1 МБОУ «Шумячская СШ им.

В.Ф.Алешина» почва структурная .

Такая почва состоит из более крупных частиц, связанных в отдельные комочки разнообразной формы и величины. В зависимости от величины комочков промежутки между ними больше или меньше. Через эти промежутки проходят вода и воздух, крайне необходимые для нормального бактериального процесса в почве и развития в ней хорошей корневой системы растений. После дождя на участке, где почва комковатая, рыхлая, вода быстро впитывается.

На участке №2 почва мелкоструктурная .

В основу этих почв входят очень мелкие частички. В таких почвах плохо проходит вода

и воздух. После дождя бесструктурные (мелкоструктурные) почвы образуют сплошную

массу, а после высыхания становятся твердыми и трескаются.

Определение влагоёмкости

Под влагоёмкостью понимается способность почвы вмещать и удерживать то или иное количество воды. Влагоёмкость тем больше, чем мельче частицы почвы. Максимальной влагоёмкостью обладают глинистые почвы.

Для того, чтобы определить влагоёмкость, нами было отобрано примерно 50 г. почвы, поместили ее на металлический поднос и взвесили для определения массы (m1). Далее мы поместили поднос с почвой на сутки в сушильный шкаф при температуре около 100 градусов и потом определили массу сухой почвы (m2).

Затем по формуле ((m1 – m2) x 100%):m1 мы рассчитали процентное содержание воды в почве ( К )

Результаты

Влагоемкость почвы с участка №1:

ml=50 г. ; m2=43,8г.; К = ((50 – 43,8) x 100%):50 = 12,4%

Влагоемкость почвы с участка №2:

ml=50 г. ; m2=36,7г.; К = ((50 – 36,7) x 100%):50 = 26,6%

У структурных типов почв влагоемкость меньше, чем у мелкоструктурных.

Определение водопроницаемости

Нами была изучена водопроницаемость почв, то есть способность почвы пропускать через себя воду. Водопроницаемость почв зависит от механического состава почвы, ее структурного состояния, пористости, плотность и влажности.

Для проведения данного опыта нам надо было изготовить прибор (консервную банку, с удаленной крышкой и дном). Вместо консервной банки мы взяли банку из под кофе и отобрали цилиндрический образец почвы. Почву взяли двух образцов: структурную и мелкоструктурную. Далее мы налили примерно 100 мл воды в широкий сосуд и поместили в него отобранные образцы в отдельности. Для получения правильного результата необходимо было отметить время, за которое вода полностью впитается в почву.

Выводы

Участок

Структура почвы

№ 1

Впитала воду за

Структурная

№ 2

(время)

Мелкоструктурная

1 мин 23 сек

11 мин 40 сек

Структурные почвы обладают большей водопроницаемостью. Чем меньше частицы почвы, тем меньше ее водопроницаемость.

Изучение насыщенности почвы воздухом

Насыщенность почвы воздухом (т.е. аэрация) – важная почвенная характеристика. Атмосферный воздух проникает в почву, создавая условия для прорастания семян, развития корней и корневых систем, окисления веществ. Для проведения опыта нам потребовались два разных образца почв. Мы отобрали цилиндрические образцы песчаной и глинистой почв. Затем поместили образцы в сосуды с водой и наблюдали, как выделяется из почвы воздух, замещаясь водой. В ходе работы мы зафиксировали время выделения воздуха, величину пузырьков и интенсивность выделения возду ха.

Выводы

Показатели аэрации:

Тип почвы

Время выделения воздуха

Супесчаная

7 минут

Величина пузырьков

Суглинистая

Интенсивность выделения воздуха

Средние

5 минут

Высокая

Мелкие

Средняя

Степень аэрации зависит от количества и величины пустот между комочками почвы. Высокая интенсивность выделения воздуха у супесчаной почвы.

Исследование кислотности почвы

Оборудование и реактивы:   пробирки, фильтровальная бумага, воронка; дистиллированная вода, универсальный индикатор, образцы почвы.

Ход работы:   в пробирку поместили почву (столбик почвы должен быть 2-3 см). Прилили дистиллированную воду, объем которой должен быть в три раза больше объема почвы. Закрыли пробирку пробкой, тщательно встряхивали в течение 1-2 минут. Профильтровали полученную смесь почвы и воды. Почва осталась на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор). Взяли универсальный индикатор, нанесли на него палочкой почвенный раствор. Определили по окраске универсального индикатора рН почвенного раствора. Если лакмус окрашивается в розовый цвет, то почва является кислой, а если в зеленоватый, то - щелочной.

Определение степени кислотности почвы

Таблица 1

Значение рН

Степень кислотности почв

Ниже 4,5

Сильнокислые

4,5 -5,0

Среднекислые

5,1 -5,5

Слабокислые

5, 5- 6,0

Близкие к нейтральным

Более 6,0 -7,0

Нейтральные

7,1 – 8,0

Щелочные

Выводы

Реакция рН на участке №1 соответствует нейтральной (рН =7). Следовательно, нет никакой необходимости проводить работу по раскислению почвы В цветочно-декоративном отделе (участок №2) реакция рН была слабокислой (рН=5,5). Почва имеет торфяной состав. На основании полученных результатов составили агрохимическую характеристику почвы на учебно-опытном участке и на пришкольной территории.

Качественное определение химических элементов почвы

Оборудование и реактивы:  весы (с точностью до 0,1 г) и разновесы, фарфоровая чашечка для выпаривания, штатив, спиртовка, коническая колба (2 шт.), мерный цилиндр, пипетка, пробирки, воронка, фильтровальная бумага, нихромовая проволока; соляная кислота (10%), соляная кислота (конц.), растворы азотной кислоты (10%), хлорида бария (20%), нитрата серебра (2%), дистиллированная вода.

Обнаружение карбонатов в почве.

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

Определение наличия хлоридов в почве

1. Подготовка водной вытяжки почвы. Для этого поместили 25 г почвы в коническую колбу, добавили 50 мл дистиллированной воды. Взболтали содержимое колбы, дали отстояться в течение 5-10 мин. Еще раз взболтали и после отстаивания профильтровали.

2. Отлили в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавили несколько капель 10%-й азотной кислоты. По каплям добавляли раствор нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется белый хлопьевидный осадок хлорида серебра. Если признаком реакции при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый или хлопьевидный осадок, то данный образец содержит десятые доли процента хлорид - ионов. Если раствор только мутнеет, т. е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов.

Обнаружение сульфатов в почве

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

Обнаружение нитратов в почве

В пробирку налили 5 мл фильтрата водной вытяжки почвы и по каплям прибавили раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор окрашивается в синий цвет.

Качественное определение ионов кальция

К 10 мл фильтрата водной вытяжки почвы добавили несколько капель 10% раствора соляной кислоты и прилили 5 мл 4% раствора оксалата аммония. Белый осадок оксалата кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция в почве. При наименьшем содержании кальция (сотые и тысячные доли процента) наблюдается лёгкое помутнение раствора.

Результаты

Химический анализ почвы:

Содержание карбонат – ионов: в почве с участка №1 под действием соляной кислоты интенсивность «вскипания» слабая, с участка №2 – средняя.

В обеих пробах почвы: содержание сульфат – ионов - медленно появляющаяся муть (слабая), сульфат - ионов 1-0,5 мг. на 100 мл. раствора, тысячные доли грамма на 100 грамм почвы (%); наличие хлорид – ионов - ополисценция содержания хлорид – ионов 1 – 0,1 мгр на 100 мл раствора вытяжки, тысячные доли грамма на 100 гр. почвы (%); наличие ионов кальция – слабая муть, выделяющаяся при отстаивании, содержание ионов кальция 1 – 0,1 мг в 100 мл раствора вытяжки, тысячные доли грамма на 100 гр. почвы (%). Содержание катионов и анионов в почве не превышает ПДК.

Выводы

Исходя из изученной литературы и результатов анализа исследования экологического состояния почвы, можно сделать следующие выводы:

1. Изучив литературу о значении почвы, мы пришли к выводу, что данная проблема является актуальной для современного общества;

2. Проанализировав методики исследования можно с уверенностью сказать, что они приемлемы для исследовательской работы обучающихся;

3. В результате проведенных исследований было выявлено: почва с участка №1 – супесчаная, структурная; с участка №2 – суглинистая, мелкоструктурная.

4. При изучении влагоемкости и водопроницаемости почв исследования показали, что структурные почвы обладают меньшей влагоемкостью, но большей водопроницаемостью; а бесструктурные почвы обладают большей влагоемкостью, но меньшей водопроницаемостью.

5. Исследование аэрации почвы показали, что менее всего аэрация выражена у суглинистых почв, а максимально – у супесчаных.

Выводы

6. Определение структурной супесчаной почвы на кислотность показало, что выбранный нами образец почвы находится в нейтральной среде; почва цветочно-декоративного отдела имеет торфяной состав и находится в слабо кислой среде.

7. Содержание катионов и анионов в почве с обоих участков не превышает ПДК.

8. Составили план по улучшению состояния почвы (приложение №1).

9. Разработали рекомендации по внесению необходимых минеральных удобрений

и по выбору возделываемых культур (приложение №2 ).

10. Определили группы овощных, плодовых и ягодных культур по отношению к

почвенной кислотности и дикорастущие растения - биоиндикаторы почв

Заключение

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 почвообразовании.

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.к от вносимых минеральных удобрений она (кислотность) может повыситься.

Необходимо изучать влияние природных и антропогенных факторов на выращиваемые растения.

Спасибо

за внимание!