Химический анализ почвы пришкольного участка

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9

Г.О. ОКТЯБРЬСК

Проект

«Химический анализ почв пришкольного участка»

Выполнила

Шафиева Регина Вильдановна,

Ученица 11 класса

Научный руководитель:

Аникина Ирина Николаевна,

учитель химии,

2023 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………… 3

1. Основная часть

1.1. Что такое почва. Виды почв……………………………………………….

1. Состав почвы……………………………………………………………..

1. Исследование почв пришкольного участка.

2.1. Исследование механического состава почвы……………………….....

2.2. Исследование кислотности почвы……………………………………….

2. 3. Анализ водной вытяжки………………………………………………….

Введение

Все учащиеся нашей школы принимают активное участие в облагораживании пришкольной территории. Каждую весну ребята при прохождении трудовой практики высаживают новые цветы в клумбы, а так же ухаживают за многолетними растениями.

Наши ребята очень внимательно относятся к экологии. Каждый класс приносит саженцы и сажает их на участке. Но есть проблема: не все саженцы приживаются и не все цветы всходят. Одна из причин заключается в почве, поэтому поставила перед собой задачу изучить почвы пришкольного участка. Для определения ее плодородия необходимо обратить внимание на состав, кислотность, отношение к воде и кислороду. Таким образом, родилась идея о научно-исследовательской работе «Экология почв пришкольного участка».

Эта работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической изучала, систематизировала и обобщала материал по интересующим меня вопросам, а в практической части провела исследовательские опыты с почвой, взятой слева и справа от центральной аллеи, и заднего участка школы.

Цель работы: изучение экологического состояния почвы пришкольного участка.

Предмет и объект исследования: почва пришкольного участка.

Гипотеза: плохая выживаемость саженца связана с высоким содержанием солей в почве и ее механическим составом.

Задачи:

• изучить теоретический материал по теме экология почвы;

• исследовать почвы пришкольного участка;

• разработать рекомендации по улучшению качества почвы пришкольного участка.

Методы исследования:

• работа с литературой;

• эксперимент;

• анализ результатов исследования.

1. Основная часть

1. Что такое почва. Виды почв.

Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Она бывает разного цвета из-за того, что в ней как бы смешиваются цвета ее главных компонентов.

Разнообразие почв на Земле очень велико, что обусловлено историей формирования почв и разнообразием сочетаний факторов почвообразования: горных пород, климата, растительности, рельефа. Так и Самарская область характеризуется значительной неоднородностью почвенного покрова, что связано с ее расположением в двух природно-климатических зонах - лесостепной и степной. В нашем городе распространены такие виды почв, как чернозем, луговые почвы, болотные почвы, засоленные почвы.

1. Состав почвы.

В состав почвы входят четыре основных структурных компонента:

1) минеральная основа (обычно 50-60% общего состава почвы);

2) органическое вещество (до 10%);

3) воздух (15-25%);

4) вода (25-30%).

Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.

Свыше 50% минерального состава почвы занимает кремнезем SiO от 1 до 25% приходится на глинозем Аl, 0з, от 1 до 10% - на оксиды железа FeO, от 0,1 до 5% - на 2- 3- оксиды магния, калия, фосфора, кальция. Минеральные элементы, образующие вещество почвенного скелета, различны по размерам: от валунов и камней до песчаных крупинок - частиц диаметром 0,022 мм, ила - частиц диаметром 0, 002 - 0, 02 мм и мельчайших частиц глины размером менее 0,002 мм в диаметре. Их соотношение определяет механическую структуру почвы. Органическое вещество почвы образуется при разложении мертвых организмов, их частей и экскрементов. Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения - аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный материал, называется гумусом.

Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Порозность возрастает от глин к суглинкам и пескам. Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Обычно в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов несколько меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе.

Почвенная влага делится на свободную, капиллярную и пленочную.

Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов.

В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в различных почвах равна (кг/га): бактерий - 1000 - 7000, микроскопических грибов - 1001000, водорослей 100300, членистоногих - 1000, червей - 350 - 1000.

1. Исследование почв пришкольного участка.

2.1. Исследование механического состава почвы.

Важная характеристика почвы – ее механический состав, т.к. он определяет видовой состав и жизненность растений. Он позволяет также судить о плодородии почвы. С целью ознакомления с экологическим состоянием почвы мы провели исследование из разных источников:

1проба – слева от центральной аллеи;

2 проба – справа от центральной аллеи;

3 проба – задний участок школы.

Методика исследования (по Качинскому).

Небольшое количество почвы смочили водой до состояния полужидкой
массы. Эту массу скатал в шар. Шар раскатал в шнур. Шнур согнула в
кольцо диаметром примерно 3 см.

Выводы делаются по шкале:
Песок. Почва не скатывается в шарик, рассыпается - значит, она песчаная.

Супесь. Почва собирается в шарик, но при легком надавливании рассыпается, значит, она супесчаная (супесь).

Суглинок. Почва скатывается в шарик, из нее легко получается "блинчик", края которого растрескиваются, - значит, она суглинистая (суглинок).

Легкий суглинок. Почва раскатывается в шнурок и растрескивается на несколько кусочков с рваными краями - значит, это легкий суглинок.

Средний суглинок. Почва раскатывается в шнурок и растрескивается на примерно равные части - значит, это средний суглинок.

Тяжелый суглинок. Раскатанная в шнурок почва - плотная, ее легко свернуть в кольцо, которое само разламывается пополам, - значит, это тяжелый суглинок.

Глина. Если шнурок можно свернуть в гладкое плотное кольцо, то почва глинистая.

Определение механического состава почвы с помощью мокрого метода, или метода раскатывания шнура

Вывод: меньшее количество примесей в пробе №3 (почва с заднего участка школы ).

2.2. Исследование кислотности почвы.

Оборудование: контрольная шкала образцов окраски растворов, универсальный индикатора, пробирки.

Ход работы.

1. В пробирку налила 5 мл почвенного раствора.

2. Опустила в раствор универсальный индикатор.

3.Окраску индикатора сразу же сравнила с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

Выводы:

Почва на участках слева и справа на центральной аллеи имеет щелочную среду, а на заднем участке – нейтральную.

2. 3. Анализ водной вытяжки

Материалы и оборудование: образец воздушно-сухой почвы, фарфоровая ступка, сито с отверстиями 1мм, технические весы, колбы на 250 мл, дистиллированная вода, стеклянные палочки, воронки, пипетки на 5-10 мл, обеззоленные фильтры, пробирки на 15-20 мл, в капельницах раствор азотнокислого серебра, азотная кислота, 10% раствор соляной кислоты, 10% раствор уксусной кислоты, 5% раствор BaCl₂, 4% раствор щавелевокислого аммония.

2.3.1. Приготовление водной вытяжки

Из предложенного для изучения образца почвы приготовила мелкозем. На технических весах берут навеску 10 г мелкозема, помещают в сухую колбу емкостью 250 мл и приливают 50 мл дистиллированной воды. Колбу закрывают резиновой пробкой и встряхивают 2-3 мин, после чего вытяжку пропускают через сухой беззольный складчатый фильтр. Край фильтра должен лежать на 0,5-1 см ниже края воронки. Если фильтр возвышается над краем воронки, по нему образуются выцветы солей, и концентрация их в фильтрате снижается.

Перед тем как вылить вытяжку на фильтр, содержимое колбы встряхивают, чтобы взмутить навеску, и на фильтр следует перенести, по возможности всю почву. Частички почвы забивают поры бумаги и это способствует получению прозрачного фильтрата. При выливании струю суспензии направляю на боковую стенку фильтра, чтобы он не прорвался. Первые порции фильтрата (10 мл) собирают в стакан и выбрасывают, чтобы исключить влияние компонентов фильтра на состав вытяжки. Последующие порции собирают в колбу и, при необходимости, перефильтровывают до получения совершенно прозрачной вытяжки.

Скорость фильтрования определенным образом характеризует свойство почвы. Если почва не щелочная и не содержит много растворимых солей, то фильтрация идет быстро и фильтрат получается прозрачным, бесцветным, так как ионы солей препятствуют пептизации почвенных коллоидов. Если же солей в почве мало, коллоиды забивают поры фильтра, что ведет к снижению скорости фильтрации. В кислых и особенно щелочных вытяжках растворяется органическое вещество, поэтому они всегда окрашены.

Водные вытяжки анализируют сразу после их получения, так как под влиянием микробиологической деятельности может изменяться их состав (щелочность, окисляемость).

2.3.2. Качественный анализ водной вытяжки

Перед количественным анализом водной вытяжки проводят качественные реакции на содержание в ней ионов Cl^-1, SO₄^-2, Ca⁺². Эти реакции позволяют выявить их приблизительное содержание в почвенном растворе и объем водной вытяжки для количественного определения в ней данных ионов.

Определение объема вытяжки для количественного анализа ионов Cl^-, SO₄^-2, Ca⁺² в зависимости от результатов качественной реакции.

2.3.3. Проба на Cl^-.

В пробирку приливают 5 мл водной вытяжки, подкисляют азотной кислотой для разрушения бикарбонатов, которые образуют осадок углекислого серебра. Прибавляют несколько капель раствора азотнокислого серебра и перемешивают. По характеру осадка судят о примерном содержании Cl^- в почве и об объеме вытяжки для его точного количественного определения.

Вывод: наибольшее содержание хлорид ионов находится в пробах почвы слева и справа от центральной аллеи, что подтверждает высокую засоленность.

2.3.4. Проба на SO₄^2-.

В пробирку приливают 5 мл водной вытяжки, подкисляют для разрушения карбонатов и бикарбонатов бария двумя каплями 10% раствора соляной кислоты, прибавляют 2-3 капли 5% раствора BaCl₂ и перемешивают. По характеру осадка судят о примерном содержании SO₄^-2 в исследуемой почве и об объеме вытяжки для его точного количественного определения.

Вывод: содержание ионов SO₄^2- во всех пробах высокое. Это говорит о высокой засоленности почвы.

2.3.5. Проба на Ca⁺².

5 мл вытяжки помещают в пробирку, подкисляют каплей 10% раствора уксусной кислоты, прибавляют 2-3 капли 4% раствора щавелекислого аммония и перемешивают. По характеру осадка щавелекислого кальция судят о примерном содержании Ca⁺² в исследуемой почве и объеме вытяжки для его точного количественного определения. (подкислить уксусной кислотой).

Вывод: содержание ионов Ca⁺² во всех пробах одинаково и соответствует содержанию их почвам степного района.

Заключение.

По результатам проведенных исследований сделала выводы:

1. Механический состав почв пришкольного участка представляет собой суглинок, который относят к тяжелым почвам.

2. На пришкольном участке преобладает слабощелочная почва.

3. Отмечается высокое содержание солей, что может быть связано с местом положения школы и пришкольного участка вблизи автомобильной дороги, карьера и завода по производству керамзита.

Для того чтобы улучшить механический состав почвы рекомендуется вносить песок или земляную смесь с заднего участка школы, а также использовать органические удобрения (например, навоз или куриный помет), что повысит плодородие почвы.

Проведенные анализы подтвердили мою гипотезу: тяжелая суглинистая почва плохо снабжается кислородом, плохо удерживает влагу, образуя корочку. Высокое содержание ионов, говорит о высокой засоленности почвы. Именно поэтому саженцы не приживаются, а всхожесть семян низкая.

Библиографический список

Прохорова Н.В., Матвеев Н.М. «Распределение тяжелых металлов в почвенном покрове лесостепного и степного Поволжья (на примере Самарской области)». –Самара: Изд-во «Самарский университет», 1996. -28 с.

Терентьев В.Г. «Лабораторный практикум по спецкурсу «Почвоведение»». Куйбышев. -1977. -31 с.

Парфенов А.А., Матвеев Н.М. «Вопросы лесной биогеоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне». –Куйбышев. Изд-во «Куйбышевский государственный университет», 1985. -168 с.

Шамхалов Ф.И. «Экономическая энциклопедия регионов России. Самарская область». –Москва. Изд-во «Экономика», 2007. -395с.

Дмитриева Э.Я., Кабытов П.С. «Самарская область (география и история, экономика и культура)». –Самара, 1996. -669 с.

Ивлёв А. М. Эволюция почв. Владивосток, 2005

Приложение

17