Оценка экологического состояния почвы пришкольного участка

На территории нашей школы есть пришкольный участок, где учащиеся с 5-11 классы выращивают овощные, плодово-ягодные культуры, около входа в школу находятся клумбы цветов, которые во время цветения украшают школьную территорию и радуют нас.

Издавна цветочно-декоративные растения привлекали внимание человека. Во время путешествий люди не могли пройти мимо декоративных растений чужих стран и, возвращаясь на родину, привозили семена, луковицы и сами цветочные растения. Так к нам из Америки попали георгины, флоксы; из Азии – сирень, из Южной Америки – бегония, из Китая и Японии – азалия и т. д. Начиная с глубокой древности, люди использовали цветы для украшения храмов и дворцов.

Декоративные растения радуют нас своей формой, другие имеют красивые листья, третьи удивляют нас разнообразием окраски цветов.

Чтобы получить цветущий сад, мы тщательно ухаживаем за цветами: перекапываем, удобряем, рыхлим почву, высаживаем семена, рассаду, уничтожаем сорняки и т. д. Но часто не получаем желаемого результата, особенно, когда сухое лето, цветы на наших клумбах плохо развиваются, очень слабые. Мы считаем, что это зависит от экологического состояния почвы пришкольного участка. Мы решили провести исследование, почему это происходит, и что нужно сделать для того, чтобы наши клумбы радовали глаз пышным ростом, красивым цветением весь летний сезон.

Цель данной работы: определить плодородия почвы пришкольного участка и разработать рекомендации по улучшению ее плодородия.

В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

• Изучение физико – химических свойств почвы, влияющие на плодородие.

• исследование экологического состояния почвы:

Физические свойства (плотность, механический состав, структура)

Химический свойства (кислотность, засоленность почвы).

• Составление рекомендации по улучшению плодородия почвы.

Литературный обзор

Наша работа длилась в течение двух месяцев. Первым этапом создания проекта стал подбор материала, сбор информации.

Какие же физико-химические свойства почвы влияют на ее плодородия? Для решения этого вопроса мы ходили в библиотеку, смотрели в Интернете. Изучив литературу, мы выяснили, что почва- это особое природное тело, образующееся на поверхности Земли и обладающее уникальным свойствам – плодородием, т. е. способностью обеспечивать растения необходимым набором и количеством питательных веществ, водой, воздухом.

Исключительно важное значение для плодородия имеет перегной, в котором накапливаются необходимые для питания растений химические элементы: азот, фосфор, калий и др. Гумус придает почве агрономически благоприятную структуру, при которой создается оптимальный режим для обеспечения растений водой и воздухом.

Плодородие почвы зависит не только от содержания в ней питательных веществ, но и от многих других ее свойств. Такими свойствами являются: плотность, механический состав, структура, влажность, кислотность, засоленность.

Механический состав.

Механический состав обусловлен наличием в ней глины, песчаника, мелких камней, биогенных и антропогенных включений. По механическому составу почвы бывают: песчаные, супесчаные, легко-, средне-, тяжелосуглинистые, легко-, тяжелоглинистые. От механического состава зависит водопроницаемость, водоудерживающая и водоподъемная способность почв.

Структура почвы

Под структурой почвы понимают строение ее агрегатных частиц, а под структурностью – способность почвы при ее рыхлении распадаться на отдельные комочки (агрегаты). В зависимости от величины комочков различают микро- и макроструктуру.

Под макроструктурой подразумевают почвенные агрегаты величиной от 0,25 до 10 мм. Комочки больше 10 мм характеризуют глыбистую структуру.

Почвы по структуре:

Кубовидный тип

Структурные отдельности простираются по 3 – м направлениям ( х,у,z ).

а) глыбистая б) комковатая} грани ребра обтекаемые.

в) ореховая г) зернистая}грани и ребра выражены четко.

Призмовидный тип.

Структурные отдельности вытянуты по оси У а) столбчатая ( закругляется вверху и внизу ) б) призматическая (усеченная вверху и внизу).

Плитовидный тип

Структурные отдельности вытянуты по горизонтальной оси.

а) плитчатая б) чашуйчатая.

Для эффективного плодородия наибольшую ценность представляет зернистая и мелкокомковатая структура.

Кислотность почв.

Реакция почвы обусловлена соотношением в почвенном растворе водородных и гидроксильных ионов. Различают почвы: очень сильнокислые – рН меньше 4,0; сильнокислые – 4,1 – 4,5; среднекислые – 4,6 –5,0; слабокислые – 5,1 – 6; нейтральные 6,5 – 7,4; слабощелочные – рН – 7,5 – 8,5; сильнощелочные – 8,5 – 10,0 и резкощелочные – рН –10,1 – 12.

Реакция почвы оказывает разносторонее влияние на свойства почв и растения. В кислых почвах наблюдаются недостаток Са, повышается токсичность ионов А1, Мп, Н, ухудшается физические свойства почвы, снижается ее биологическая активность.

В кислых почвах повышается растворимость соединений железа, марганца, алюминия, бора, меди, цинка. При избытке этих элементов продуктивность растений снижается. В то же время высокая кислотность понижает доступность молибдена. Усвояемость фосфора максимальна при рН – 6,5, в более кислой (как и щелочной) среде она снижается. Кислая среда угнетающе действует на процессы аммонификации, нитрификации, фиксации азота из воздуха, ухудшая азотный режим почвы. Оптимальные условия для развития микрофлоры, определяющей эти процессы, находятся в пределах рН 6. 5 – 8. 0.

На щелочных почвах возникает дефицит некоторых микроэлементов (Zп, Fe, Мп, Сu). При высокой щелочности ухудшаются физические свойства почв. Сильно щелочная реакция неблагоприятна для большинства растений. Агрономическая оценка одних и тех же показателей кислотности или щелочности почв неоднозначна для различных культур и сортов. Она изменяется также в зависимости от содержания гумуса, механического состава, обеспеченности растений минеральными элементами питания.

Засоленность почвы

Засоленность почвы характеризуется повышенным содержанием легкорастворимых минеральных солей, что неблагоприятно сказывается на физических и химических свойствах почвы и создает неблагоприятные условия для развития и роста растений. Сильнозасоленные почвы обычно непригодны для выращивания сельскохозяйственных культур. У растений, произрастающих на засоленных почвах, задерживаются набухание семян, цветение, рост, снижается урожайность. Наиболее вредное влияние оказывают карбонаты, хлориды и сульфаты натрия. При выявлении сильного засоления почв сельскохозяйственных угодий необходимо проводить специальные гидромелиоративные мероприятия (орошение, дренаж, промывка).

Экспериментальная часть

Состав почвы определяли органолептическим методом. Для этого брали почвенные образцы методом « конверта». Данный метод используется для исследования почвы гумусового горизонта. При этом из точек контролируемого участка берут пять образцов проб почвы. Точки должны быть расположены так, чтобы мысленно соединенные прямыми линиями, давали рисунок запечатанного конверта. Из каждой точки отбирают не менее 0,5 кг почвы.

Ход работы

Определение механического состава почвы.

В основе разделения по механическому составу лежит классификация механических элементов. В основе подобного выделения положены пластичность почвы, ее способность к слипанию. Для этого используем тест, выполняемый «методом шнура», или называемый пробой на скатывание.

Название почвы Определение на ощупь Скатывание влажной почвы Проба на резание влажнойПроба на плотность сухой почвы почвы

Песчаная Заметно ощущаются Не скатывается в шарик При резании ножом почва Почва рыхлая песчинки рассыпается

Супесчаная Ощущаются песчинки, Плохо скатывается в шарик При резании ножом Почва состоит из небольших, но очень немного мажется поверхность среза непрочных комочков шероховатая

Сугли Мажется, песчинки едва Скатывается в шарик и в «колбаску» Поверхность среза слегкаПочва состоит из довольно плотных нистая прощупываются (легкосуглинистые), при сгибании в шероховатая комочков кольцо ломается (среднесуглинистые),

Кольцо с крупными трещинами

(тяжелосуглинистые)

Глинистая Мажется, песчинок Хорошо скатывается в «колбаску», Поверхность среза Комочки почвы очень плотные, трудно незаметно которая при сгибе не ломается блестящая разминаются.

По результатам исследования: почва на пришкольном участке – среднесуглинистая

Определение плотности почвы

Плотность – степень связанности почвенной массы.

Плотность почвы определяем на пришкольном участке с помощью ножа или лопаты.

Почва может быть:

• Рассыпчатая – лопата легко втыкается;

• Рыхлая – лопата втыкается без труда;

• Уплотненная – лопата входит с усилием;

• Плотная – лопата входит с трудом;

• Очень плотная – лопата не входит, «звенит».

По итогам исследования: почва пришкольного участка – уплотненная

Определение структуры почвы

По сухому образцу определяем структуру почвы.

По результатам исследования: почва имеет глыбистую структуру.

Исследование содержания в почве перегноя.

Взвесили 40 г сухой почвы, потом в фарфоровой чашке прокалили до тех пор, пока не перестал выходить дым, и снова взвесили. Так определили количество перегноя. Масса почвы составляла 36 г.

Вывод: в почве содержится мало перегноя.

Исследование кислотности почвы

Кислотность почвы пришкольного участка определялось следующим образом.

В пробирке к 3-4 г почвы приливали 4-5 см хлористого калия, после чего взбалтывали смесь в течение 3-4 мин, затем отстаивали. После того как раствор посветлел, брали пипеткой 1 см этого раствора, помещали его в фарфоровую чашку и приливали 1-2 капли индикатора – лакмуса. Если раствор окрашивается в розовый цвет, то почва является кислой, а если в зеленоватый, то – щелочной. Пользуясь цветной шкалой, устанавливается кислотность в выбранных образцах.

По результатам анализа кислотность почвы пришкольного участка от рН -7 до рН- 7,5 ( от нейтральной до слабощелочной).

Определение засоленности почвы

Засоленность определяется присутствием легко – и среднерастворимых соединений в почве. Содержание в верхней части почвенного профиля легкорастворимых солей в количестве, превышающем 0,2%, свидетельствует о засоленности почвы. Отрицательное влияние легко- и среднерастворимых солей на плодородие неодинаково. Наиболее вредными для растений солями являются карбонаты и сульфаты натрия, хлориды натрия, магния, кальция. Избыток таких солей снижает плодородие почвы. Легкорастворимые соединения, повышающие плодородие почв, - нитраты. Из среднерастворимых соединений безвредными солями являются карбонаты кальция и магния, а также сульфат кальция (гипс).

Обнаружение карбонатов в почве.

Из образца берут небольшое количество почвы, переносят фарфоровую чашку. На почву из пипетки капают несколько капель 10 % соляной кислоты. Если почва содержит карбонат – ион, то под действием кислоты начинается выделение углекислого газа.

Уравнение реакции:

Nа 2СО3 + 2НСI = 2NаCI + CO2 +Н 2О

Кислоту добавляют до прекращения выделения пузырьков углекислого газа. По интенсивности выделения углекислого газа и по количеству израсходованной соляной кислоты судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Результат анализа: карбонат - ионы обнаружены.

Определение сульфатов в почве

К 5 мл почвенной вытяжки прилейте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2 – 3 мл 20 % хлорида бария. Раствор в пробирке нагревают до кипения. При наличии сульфатов происходит реакция:

Nа 2SО4+ ВаСI2 =2 NаСI +Bа SO4

Сульфат бария выпадает в виде белого осадка. Образование ясно видного белого осадка свидетельствует о содержании сульфатов в количестве нескольких десятых процентов и более. Сильная белая муть указывает на содержание сульфатов в количестве сотых долей процента. Слабая муть, заметная лишь на черном фоне, образуется при содержании сульфатов в количестве тысячных долей процента.

Результат анализа: сульфат – ионы обнаружены в количестве сотых долей процента.

Обнаружение хлоридов в почве

К 5 мл почвенной вытяжки добавляем несколько капель 10 % раствора азотной кислоты и по каплям нитрата серебра. Уравнение реакции:

NaCI +AgNO3 = AgCI + NaNO3

Если при анализе будет хорошо различимый белый творожистый осадок, то данный образец содержит десятые доли % хлорид – ион, если раствор мутнеет, т. е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли % хлорид – ионов.

Результат анализа: обнаружены хлорид – ионы, данный образец содержит десятые доли %.

Обнаружение - ионов натрия в почве.

Ионы натрия легче всего обнаружить по характерной окраске пламени ярко желтого цвета. Для этой цели использовали железную проволочку. Ее вначале прокаливают в пламени спиртовки докрасна, затем вносят в исследуемый раствор, а после в пламя спиртовки и отмечают цвет пламени.

Результаты анализа: обнаружены ионы натрия.

Результаты исследования.

В ходе исследования получены следующие данные:

Механический Плот структура Кислот Засоленность состав ность ность хлориды карбонаты сульфаты Ионы натрия

Среднесуглинистые уплотненная глыбистая рН 7 -7,5 + + + +

различимый белый Сильное вскипание Сильная муть творожистый осадок

Вывод: почва пришкольного участка уплотненная, содержит мало перегноя, слабощелочная, средняя засоленность.

Мы считаем, что причинами нарушения почвы могут быть: неправильная вспашка и рыхление почвы, выращивание цветочных растений без учета свойств почвы, выращивание одних и тех же культур на одном месте, нерегулярное внесение органических и минеральных удобрений.

Рекомендации по улучшению плодородия почвы.

По итогам исследования нами были разработаны рекомендации по рациональному использованию почвы, которые способствуют повышению урожайности:

• Улучшение газообмена почвы. С этой целью применять глубокую вспашку на глубину 30- 35 см. , своевременно рыхлить почву. Рыхление проводить после дождя или полива на глубину 2 – 3 см в зависимости от культуры. Поверхность почвы после рыхления должна быть выровнена.

• Внесение органических и минеральных удобрений. Внесение органических удобрений, в особенности навоза, способствует улучшению питательного режима, физико-химических, водных, воздушных и тепловых свойств почв. Если трудно достать органические удобрения, можно использовать компосты. Компостные кучи лучше устраивать в тени деревьев.

Длина компостной кучи произвольная, ширина в основании – 2 м, по верхнему краю – 60 см, высота – 1,2 м. Только при этом условии идет хорошее проветривание и нормально протекают микробиологические процессы.

Чтобы получить хороший компост, растительные остатки переслаивают известью через каждые 20-30 см, из расчета 1 кг извести на 1 м3 растительных остатков. Компост вносят в почву из расчета 6-10 кг на 1 м2.

• Обработка почвы в состоянии «физической спелости», т. е. при оптимальной влажности. Готовность почвы можно определить следующим образом; взять с глубины 10 см ком почвы, сжать его, а затем бросить с высоты 1 м. Если ком распадается на части, почва готова к обработке. Если сплющивается, но не распадается, обрабатывать рано, если рассыпается на мелкие частички и пылит, почва пересохла.

• Введение и строгое соблюдение правильных севооборотов с посевом многолетних трав. Сеять в севооборотах бобовые культуры.

• Довести кислотность до рН 6,5, т. к на щелочных почвах при рН более 7,2 у растений наблюдается хлороз, вызванный нарушением питания. Для нейтрализации в почву вносят кислый торф.

На слабо щелочных почвах лучше растут следующие декоративные растения: астры, бархатцы, георгины, гвоздика, дельфиниум, календула, лилии, нарциссы, настурция, петуния, фиалки, цинния. (см. приложение 1, таблица 2. ).

Подготовка почвы для посадки цветочных растений.

Основную обработку почвы (перекопку) рекомендуется проводить осенью ( на глубину 30- 35 см), а для посадки луковичных культур – летом, за 1,5 – 2 месяца до посадки. При перекопке участок, выбранный под цветочные культуры, удобряется. На 1 кв. м площади вносится около 0,5 – 1 ведра хорошо перепревшего навоза или компоста. Перед посадкой растений или посевом семян (осенью или весной) следует внести полное минеральное удобрение, от 45 до 90 г на 1 кв. м, а для луковичных культур при перекопке вносится ведро перегноя, 150 – 200 г золы, суперфосфата и калийного удобрения, по 50 г каждого. Азотные удобрения (сульфат аммония) вносятся при посадке луковиц.

Заключение

Почва – это одно из важнейших богатств, которым располагает человек. Все мы зависим, в конечном счёте, от её плодородия. Плодородие почвы обуславливается её определёнными физико-химическими свойствами. Такими свойствами, определяющими её экологическое состояние, являются: плотность, механический состав, структура, кислотность и засолённость.

На основе химического анализа мы сделали вывод, что почва пришкольного участка уплотненная, содержание гумуса низкое.

Гумус – главный показатель почвы.

Из анализа следует, что процессы уменьшения количества гумуса устойчиво преобладают над процессами его образования. Потери гумуса указывают на изменение механического состава и ухудшение структуры почвы, на недостаток почвенного воздуха.

Почва пришкольного участка имеет слабощелочную среду (рН =7-7,5). , среднюю засоленность.

У растений, произрастающих на таких почвах, затрудняется прорастание семян, развитие корневых систем в глубину, происходит деформация корней и клубней, задерживаются цветение, рост, снижается урожайность.

Для улучшения плодородия почвы пришкольного участка были составлены рекомендации, учитывая их, наши клумбы будут радовать нас пышным ростом, красивым цветением весь летний сезон.

Данную работу можно использовать на уроках географии в 8 классе при изучении темы «Почва и почвенные ресурсы», на факультативе «Географическое краеведение» при изучении темы « Почвы Нижегородской области. На уроках химии в 8 классе при выполнении практической работы « Анализ почвы»