Исследовательская работа на тему исследование кислотности почвы на пришкольном участке
Министерство образования Республики Башкортостан
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение» школа – интернат С(П)ОО с. Арлан»
ИССЛЕДОВАНИЕ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВЫ НА ПРИШКОЛЬНОМ УЧАСТКЕ.
Выполнила:
Исеметова Мария 11класса
Научный руководитель:
:Камалова Расиля Шартдиновна
2016-2017 учебный год
Оглавление
I. Введение. . 2
1. Что означает кислотность почвы (рН фактор)?.......................... 3
2. Как изменить кислотность почвы?............................................... 7
II. Практическая часть. . 8
III. Заключение. Рекомендации... 1 0
IV. Список литературы 12
V. Приложение. 13
Введение.
Жизнь растений тесно связана с почвой. Только воздействуя на почву, на ее свойства, определяющие плодородие, человек может повлиять на рост и развитие растений, т.е. на величину и качество урожая. Но, чтобы изменить свойства почв в нужном направлении, необходимы знания процессов, совершающихся в почвенной массе, обусловленных как природными факторами, так и сельскохозяйственной деятельностью человека, без этого процесса нормальная жизнедеятельность растений невозможна.
Характеристики почвы, влияющие на плодородие: механический состав, минералогический и химический состав, физические свойства почвы; водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность почвы, живые организмы и т.д. Реакция почвы играет очень важную роль для роста и развития растений.
Цель и объект исследования – опытным путем определить кислотность почвы на школьном учебно-опытном участке. Выяснить пути возможных улучшений плодородия почв пришкольного участка, для увеличения и улучшения получаемого урожая.
Задачи:
1. Изучить литературу, материалы в сети Интернет, получить информацию из книг о почве, кислотности почвы.
2. Определить экологическое состояние почвы по кислотности.
3. Составить картограмму кислотности почвы школьного учебно-опытного участка.
4.Улучшить по объему и качеству школьный урожай, дать советы и рекомендации по мерам улучшения плодородия почв, по возделыванию овощей на пришкольном участке в зависимости от полученных результатов.
Гипотеза. Почва пришкольного учебно-опытного участка никогда не исследовалась на кислотность. Я полагаю, что научное исследование почв на кислотность даст возможность выяснить особенности почв и разработать правильные рекомендации по улучшению плодородия почв, что в свою очередь приведёт к повышению урожайности выращиваемых культур.
Объект и методика исследования
Исследования проводились осенью и зимой 2015-2016г. Объектом исследования явилась почва школьного учебно-опытного участка: участок № 1 – цветочный отдел слева от входа, участок № 2 – цветочный отдел справа от входа, участок № 3 – цветочно-декоративный отдел возле сосен, участок № 4 -цветочно-декоративный отдел слева от школы.
Актуальность проблемы: реакция почвы играет очень важную роль для роста и развития растений. При научном подходе при работе с землей хорошая питательная почва с нормальной кислотностью является основой для получения высокого, стабильного урожая культур и дизайна цветковых растений. Таким образом, я считаю, что выбранная мной тема весьма актуальна, наша пришкольный участок достоин этого.
Используемые методы:
1. Анализ литературы по теме.
2. Эксперимент.
3. Наблюдение и сравнение.
4. Обобщение полученных данных.
5. Разработка рекомендаций по внесению необходимых минеральных удобрений и по выбору возделываемых культур.
Что означает кислотность почвы (рН фактор)? Одной из наиболее важных характеристик является кислотность почв, ведь она влияет не только на урожайность, но и на почвообразовательные процессы. От нее зависит эффективность использования удобрений, развитие заболеваний культурных растений.
Показатель кислотности почвы принято условно обозначать латинскими буквами pH с соответствующей цифрой. У каждого типа почв есть свои растительные индикаторы рН.
Кислотность почвы – это важнейший показатель анализа почвы, характеризующий содержание протонов водорода в почве. Обычно этот показатель выражается величиной рН – водородный показатель раствора. Вода – очень слабый электролит. Из каждого миллиарда молекул воды только две распадаются на ионы:Н2О Н++ ОН-
Концентрацию ионов обычно выражают в молях ионов в 1 л. Из уравнения диссоциации воды видно, что концентрации ионов Н+ и ионов ОН- одинаковы( [Н+] = [ОН-]). Опытным путем установлено, что в одном литре воды при комнатной температуре (22°С) диссоциации подвергается лишь
10-7моль воды и при этом образуется 10-7моль/л ионов Н+ и 10-7моль/л ионов ОН- Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид = ионов в воде называют ионным произведением воды (Кв). При температуре 22°СКв – величина постоянная, численно равна 10-14:
Кв= [Н+] . [ОН-] = 10-14
Для нейтрального раствора [Н+] = [ОН-] = 10-7моль/л.
Если к нейтральному раствору добавить кислоты, то [Н+] станет больше 10-7моль/л, а [ОН-] уменьшится, среда раствора станет кислой. Если к нейтральному раствору добавить щелочи, то [ОН-] станет больше 10-7моль/л., а [Н+]уменьшится, раствор станет щелочным.
Кислотность и щелочность раствора принято выражать через концентрацию Н+: для нейтральной среды [Н+]= 10-7, для кислой среды [Н+] > 10-7, для щелочной среды[ Н+] < 10-7 . Пользоваться числами с отрицательными показателями степени неудобно. Принято концентрацию ионов водорода выражать через водородный показатель, обозначаемый символом рН. Водородный показатель рН – это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком.
Для нейтрального раствора: рН = - g[Н+] = - g[10-7] = 7. Для кислых растворов рН< 7, для щелочных растворов рН > 7.
Зная рН раствора, можно рассчитать молярную концентрацию ионов Н+ в растворе: [Н+] = 10-рН
Определение рН имеет важное значение в практической деятельности. Этот показатель широко используют в лабораторных исследованиях, промышленности, сельском хозяйстве и садоводстве. Существуют различные способы определения рН раствора. Для более точного определения рН служат электронные приборы, которые называют иономерами или рН – метрами. Примерную оценку кислотности водных растворов электролитов можно провести с помощью особых веществ - индикаторов (лакмуса, фенолфталеина, метилового оранжевого, универсального индикатора) (Г.Е.Рудзитис, 2009г.)
Все почвы делятся на сильнокислые, среднекислые, слабокислые, нейтральные, слабощелочные, щелочные, сильнощелочные. (Приложение 1). Большинство растений лучше произрастает при нейтральной или слабокислой реакции почвы. Как кислая, так и щелочная реакция почвы губительны для растений. Кислотность почвенного раствора оказывает большое влияние на развитие растений и жизнедеятельность микроорганизмов. Обычно при усилении кислотности угнетается рост и развитие большинства культурных растений и бактериальной микрофлоры.
Различают актуальную и потенциальную кислотность почвы. Актуальная кислотность – это превышение концентрации протонов водорода над ионами гидроксила в почвенном растворе. Она определяется содержанием в почвенном растворе кислот – угольной, щавелевой, лимонной и т.д. Плодородию почв и биологической продуктивности растений (количество зеленой массы, величина и форма соцветий, число цветков в соцветии и т.д.) серьезный ущерб наносит появление кислотности в почве, вызванное, с одной стороны, условиями почвообразования, с другой – антропогенной деятельностью. В первом случае кислые продукты ежегодно образуются при разложении микроорганизмами опавшей листвы, хвои, коры деревьев.
Антропогенная деятельность – это и выбросы промышленных предприятий, вызывающие появление кислотных дождей, и минеральные удобрения, при внесении в больших количествах, подкисляющие почву. Поэтому умение определять кислотность почвы крайне важно при выращивании растений.
Концентрация растворов солей зависит от климатических условий и от времени года. В зависимости от содержания солей и кислот почвенный раствор по своей химической реакции может быть или нейтральным, или щелочным, или кислотным. Нейтральный раствор характеризуется наличием в почве щелочей нейтрализующих почвенную кислоту.
Излишки извести вызывают щелочную реакцию, наоборот, недостаток ведет к повышению кислотности почвы. В почвоведении принято считать три вида кислотности: активную, обменную и гидролитическую.
В почве могут находиться в свободном состоянии как органические, так и неорганические кислоты. От их присутствия и зависит наличие активной кислотности. Увеличение степени кислотности почвы зависит также от содержания СО2 в почвенном воздухе, наоборот, сокращению кислотности способствует наличие в почве карбонатов и бикарбонатов.
Для обозначения реакции почвенного раствора пользуются показателем рН. Чем меньше его значение, тем выше кислотность и наоборот. Большинство растений предпочитают слабокислые или нейтральные почвы, но есть и такие, которые хорошо растут в кислых и щелочных почвенных субстратах. Если почва кислая, она требует известкования (внесения в нее известняка или золы).
При анализе почвы в зависимости от величины рН устанавливают степень кислотности. Наибольшей кислотностью обладают почвы, имеющие рН=3, с увеличением рН падает кислотность, а при рН=7 почва имеет нейтральную реакцию. Далее щелочность нарастает в пределе от рН=8 до рН=14. При очень кислой реакции почвы (рН=4) можно предполагать наличие в ней сильных минеральных кислот. При определении кислотности или щелочности прибегают к титрованию в присутствии индикаторов. Вытяжки кислых почв титруют щелочами, щелочных – кислотами. При анализе выясняется количество находящейся кислоты или щелочи в определенном объеме титруемого почвенного раствора и тем самым в почве.
Гидролитическая кислотность определяется количеством водородных ионов, вытесняемых из почвы водным раствором соли слабой кислоты и сильного основания, например уксуснокислым натрием или уксуснокислым кальцием, которые обладают щелочной реакцией. Процесс протекает следующим образом: уксуснокислый натрий или кальций диссоциируют в водном растворе: CH3COONa + Н2О = CH3COOH + NaOH. Как известно, уксусная кислота является слабой кислотой и практически не диссоциирует, в то время как гидроксид натрия, являясь сильной щелочью, полностью диссоциирует в почвенном растворе. Титрование уксусной кислоты ведут 0,1 н раствором едкого натра в присутствии индикатора – фенолфталеина. При анализе почвы выявляется сначала активная и обменная кислотность, а затем гидролитическая. Активная и обменная кислотность определяется суммарно при помощи титрования солевой вытяжки почвы.
Определив все три вида кислотности, выясняют, нужно ли производить известкование. Не всякая почва требует известкования. Принято считать, что следует обязательно известковать только в том случае, если рН меньше 4,5. Менее нуждаются в известковании почвы, рН которых лежит между 4,5 – 5,5, и, наконец, почвы, не требующие известкования, имеют рН больше 5,5.
Как изменить кислотность почвы?
Зачем изменять кислотность почвы? Дело в том, что кислая почва менее плодородна, чем нейтральная, многие овощи растут на ней плохо и много болеют, корни ветвятся и развиваются плохо, особенно важна кислотность почвы в начале развития растения, сразу после помещения в землю. Поэтому нам нужно стараться сделать почву как минимум слабокислой, а лучше стремиться к нейтральности. Для понижения кислотности почвы применяется известкование почвы. Известкование – это внесение в почву известковой пыли, муки, мела или других известковых удобрений, которые продаются в магазинах. Вместо извести можно применить древесную или растительную золу.
Практическая часть.
Определение кислотности почвы
Кислотность почвы можно определить различными способами. Самый простой и быстрый – определение с помощью индикаторной бумаги.
l способ:
Оборудование и реактивы:
Стаканы химические (50 мл.) или чашка фарфоровая, палочка стеклянная с резиновым наконечником, ложечка – дозатор (шпатель), мерный цилиндр (10 мл.) или мерная пробирка, почва (в банке, стакане), 10 % р-р хлорида калия, универсальная бумага со шкалой значений рН.
Ход работы:
1. Приготовить почвенную вытяжку: в стакан (чашку фарфоровую) поместить 2-3 куб.см почвы, прилить 10 мл. раствора хлорида калия, содержимое хорошо перемешать стеклянной палочкой и дать отстояться.
2. Определяем значение рН: возьмем полоску индикаторной бумаги и опустим в вытяжку, вынем индикаторную бумагу через 1-2 сек. ,сравним полученную окраску бумаги со шкалой значений рН, определим тип образца почвы (кислая, щелочная, нейтральная).
ll способ:
Берем почву с трех разных участков, помещаем ее в чистые плотные кусочки ткани, крепко завязываем. В три стеклянных стакана наливаем воду и опускаем в них мешочки с землей (вода при этом помутнела). На 1 часть почвы (по объему) берем 4-5 частей воды. Примерно через 5 минут в почвенный раствор помещаем на 2-3 см. лакмусовую бумагу. Проявившийся на бумаге цвет сверяем со шкалой и получаем значение рН.
·
·
· способ:
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 красный цвет, то почва является сильнокислой, если в розовый – среднекислая, желтый – слабокислая, зеленый –близка к нейтральной.).
·V способ:
Оборудование и реактивы:
Бутылка с резиновой соской, почва, вода, толченый мел.
Ход работы:
Небольшую горсть почвы засыпаем в бутылку и заливаем водой примерно в 1,5-2 раза большим количеством, чем почвы. Далее засыпаем пол чайной ложки толченого мела и сразу закрываем ее резиновой соской, скрученной в спираль или просто зажатой. После того, как оденем ее на бутылку, она расправится, но должна быть сжатой из-за нехватки воздуха внутри бутылки. Затем в течение 3-5 минут нужно трясти бутылку, а потом внимательно посмотреть на соску. Если кислотность почвы высокая, при взбалтывании произойдет реакция нейтрализации, при которой выделяется углекислый газ, который создаст давление в бутылке и соска расправится, если не надуется – кислотность низкая. При нейтральной почве соска не расправится, а при среднекислой расправится наполовину.
Vспособ.
Исследования кислотности почвы проводились с помощью датчика рН цифровой лаборатории «Архимед» по следующей методике:
Оборудование и реактивы: почва, воронка, фильтровальная бумага, пробирка, стеклянная палочка, 2 химических стакана, датчик рН, цифровая лаборатория «Архимед».
Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую секунду;
2) число замеров – 50
Приготовление почвенного раствора. Забор почвы для анализа берётся на глубине 10-20 см. В химический стакан поместили почву. Прилили дистиллированную воду, объём которой должен быть в 3 раза больше объёма почвы. Хорошенько перемешали стеклянной палочкой.
Приготовили бумажный фильтр. Смочили фильтр водой, чтобы он плотнее прилегал к стенкам воронки и чтобы сухой фильтр не впитывал фильтруемую жидкость. При фильтровании жидкость наливали на фильтр по палочке тонкой струёй, направляя её на стенку воронки, а не на непрочный центр фильтра, чтобы его не разорвать. Подставили под воронку химический стакан и профильтровали подготовленную смесь почвы и воды. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор).
В почвенную вытяжку поместили датчик рН и начали регистрацию данных. Эксперимент проделали не менее 3-х раз.
Результаты измерений: занесли полученные данные в таблицу «Кислотность почв» и сделали вывод об их пригодности для различных растений.
Результаты исследований
Анализируя полученные данные, мы выявили:
1. Участок № 1 – цветочный отдел слева от входа, участок № 2 – цветочный отдел справа от входа, участок № 3 – цветочно-декоративный отдел возле сосен, участок № 4-цветочно-декоративный отдел слева от школы все четыре участка имеют супесчаную почву. Супесчаные почвы сложены из крупных частиц, они сухие, т.е. плохо задерживают влагу.
2. Значение рН
Участок взятия пробы
рН
Вывод (среда)
№ 1 – цветочный отдел слева от входа школы
· способ
·
· способ
·
·
· способ
·V способ (положение соски)
Vспособ
5
5,5
6
Расправилась наполовину
5
Слабокислые
№ 2 – цветочный отдел справа от входа школы
· способ
·
· способ
·
·
· способ
·V способ (положение соски)
V способ
6
5,5
6
Не расправилась
6
Близкие к нейтральным
№ 3 – цветочно-декоративный отдел
возле сосен
· способ
·
· способ
·
·
· способ
·V способ (положение соски)
V cпособ
4
4,5
4
Расправилась
4
Кислые
№4 – цветочно-декоративный отдел слева от
школы
· способ
·
· способ
·
·
· способ
·V способ (положение соски)
V cпособ
4
4
4,5
Расправилась
4
Кислые
Заключение
В ходе исследовательской работы я пришла к выводу о том, что почва в изученных участках имеет разные среды. В участках №1 и 2 почва соответствует требованиям значения pH и видовому составу растений
В участках №3, №4 –почва кислая, что губительна для растений. Кислотность почвенного раствора оказывает большое влияние на развитие растений и жизнедеятельность микроорганизмов. Обычно при усилении кислотности угнетается рост и развитие большинства культурных и цветковых растений и бактериальной микрофлоры.
Рекомендации
В участке №1, №2 почву разрыхлять, продолжить посадку таких же видов растений как, пеларгония зональная(герань садовая),бальзамин садовая, петуния сурфиния, азалии, бархатцы, ирис, очиток, лилии сальвия.
В участках №3, №4 почва кислая, поэтому надо раскислять почву путем внесения размолотого цемента, любой штукатурки, мела, доломита, молотой яичной скорлупой осенью под хорошую перекопку.
Участок №3,№4 можно превращать овощной отдел, так как в этой почве хорошо растут такие овощные культуры: ревень, щавель, редис, свекла, шпинат, пастернак. Из цветковых культур - рододендрон, вереск, гортензии, люпин, виолы
Во всех участках почву удобрять, орошать гумусом, лесным торфом.
Список литературы
Картинки ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Фотогалерея ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Социальная сеть работников образования ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/. Под ред. Т. Я. Ашихминой. - М.: АГАР, 2000, С - 253.
http://www.medn.ru/rasteniy/obshhie-svedeniya-o-rasteniyax/urovenkislotnos/ Статья о растениях индикаторах.
Растения – индикаторы( http://www.sadurad.ru/indicator.htm)
Растения – индикаторы кислотности леса (http://gal-il.liferus.ru/sadovod/kislot)
Генезис почв и современные процессы почвообразования. Роде А.А. М.: Наука, 1984. 256 с.
Приложение 1.
Степень кислотности почв, характеризующая величиной рН (Сердобольский И.П., 2002г.)
Значение рН
Степень кислотности почв
Ниже 4,5
Сильнокислые
4,5 – 5,0
Кислые
5,1 – 5,5
Слабокислые
5,5 – 6,0
Близкие к нейтральным
6,0 – 7,0
Нейтральные
7,0 – 8,0
Щелочные
Приложение 2.
Объектом исследования явилась почва школьного учебно-опытного участка:
13PAGE \* MERGEFORMAT141615
Заголовок 315