Биологический метод исследования почвы
Занятие 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ
Цель занятия. Ознакомиться с методами исследования почвы при изучении ее химического состава и биологических свойств.
Материалы и оборудование. Пробы почвы; колба на 500 мл; 7%-ный раствор гидроксида калия; реактив Несслера; реактив Грисса; ФЭК; чашки Петри; среда Эндо; пробирки.
Содержание занятия. От химического состава почвы зависит качество произрастающей на ней растительности. Многие болезни животных возникают в связи с недостатком или отсутствием в почве минеральных солей и микроэлементов.
Почва, загрязненная большим количеством органических отбросов, — благоприятная среда для развития различных микроорганизмов, яиц гельминтов и личинок насекомых.
Исследование химического состава почвы. В почве постоянно идут сложные химические процессы разложе-ния — перехода органических веществ в минеральные (минерализация). Это, естественно, влечет за собой освобождение (самоочищение) почвы от загрязнений продуктами жизнедеятельности человека, выделениями животных, сточными водами.
В лабораторных условиях с помощью химического анализа можно определить общее содержание органических веществ, общего азота, минеральных азотсодержащих веществ (азота, аммиака и аммонийных солей азота, нитритов и нитратов), сульфатов, хлоридов и др.
Для этого готовят водную вытяжку из почвы. В колбу помещают 50 г свежей исследуемой почвы и добавляют 250 мл бидистиллированной воды. В течение 3—5 мин содержимое колбы взбалтывают.
Для осветления жидкости в колбу вносят 1 мл 13%-ного раствора сернокислого аммония и вновь взбалтывают в течение 30 с. Если жидкость не осветлилась, в колбу прибавляют 0,5 мл 7%-ного раствора гидроксида калия и взбалтывают. Содержимое колбы фильтруют. Если полученный фильтрат (вытяжка из почвы) оказался окрашенным, использовать его для исследования на наличие азотсодержащих веществ и хлоридов нельзя. Его дополнительно обрабатывают вышеуказанными растворами сернокислого аммония и гидроксида калия до полного обесцвечивания.
Для ориентировочных исследований, отработки навыков и предварительной оценки почвы можно рекомендовать упрощенный, проверенный в лабораторной практике метод анализа почвы на нали-чие в ней аммиака, нитритов.
Определение наличия аммиака. Навеску исследуемой почвы массой 5 г помещают в пробирку, доливают 15 мл 1%-ного раствора хлорида калия, встряхивают в течение 3—5 мин, дают отстояться и фильтруют. В чистую пробирку наливают фильтрат, добавляют 2—3 капли реактива Несслера. Появление желтого окрашивания указывает на наличие аммиака в почве. Количество аммиака определяют колориметрически.
Определение наличия нитритов. В пробирку помещают навеску исследуемой почвы (5—10 г) и наливают 15—20 мл дистиллированной воды, встряхивают содержимое в течение 3—5 мин, дают отстояться и фильтруют. В чистую пробирку наливают 10 мл фильтрата, добавляют 1 мл реактива Грисса, помещают на 15 мин в водяную баню при температуре 70 «С. При наличии азотистой кислоты или ее соединений в зависимости от ее количества вытяжка окрасится в розовый или красный цвет. Количество нитритов определяют колориметрически.
При обсуждении результатов исследований механического состава, физических свойств и некоторых химических показателей почвы следует использовать и руководствоваться обобщенными данными, характеризующими давность загрязнения почвы, степень выживаемости в ней отдельных микроорганизмов.
Давность загрязнения почвы органическими веществами, степень и активность их разложения можно оценить по данным анализа этих процессов:
Исследование биологических свойств почвы. Пробы почвы для бактериологического анализа отбирают не менее чем с двух участков площадью 25 м2, причем один из них должен находиться вблизи источников загрязнения. Для составления средней пробы на каждом участке почву берут в пяти точках по диагонали или в пяти точках, расположенных конвертом, с глубины до 20 см стерильным инструментом (маленькая лопатка или совок).
Пробы почвы из более глубоко залегающих слоев (0,75—2 м) следует брать буром. При отсутствии бура выкапывают яму необходимой глубины и стерильным совком отбирают пробы с каждого горизонта, начиная с нижнего.
Для исследования почвы полей орошения и огородов пробы берут на глубине нахождения в ней клубнеплодов (30 см). Среднюю пробу составляют из трех отдельно взятых с каждой гряды проб.
При изучении влияния почвы на санитарное состояние подземных вод и водоемов пробы следует брать с глубины 0,75—2 м. На кладбищах и скотомогильниках пробы берут с глубины 25 см и ниже глубины захоронения, а на участках для обеззараживания хозяйственно-бытовых отбросов — с глубины 25, 100 и 150 см.
Пробу почвы (200—300 г) помещают в стерильную банку и накрывают слоем ваты. Горлышко банки обертывают бумагой и перевязывают. На банку ставят номер и наклеивают записку, в которой указывают необходимые данные (дату, место отбора пробы). Если проб несколько, банки с почвой укладывают в деревянный ящик с гнездами и отправляют в лабораторию.
В лаборатории почву освобождают от щебня, стекла, корней и т. п., после чего просеивают через стерильные сита с отверстиями диаметром 3 мм. Затем образец почвы перемешивают и из него отбирают 30 г для разведения. Если невозможно провести бактерио-логические исследования в день отбора почвы, допускается ее хранение не более 24 ч при температуре 1 —2 «С.
Для гельминтологического исследования пробы почвы отбирают на участках возможного загрязнения фекалиями с глубины 2— 3 см, а на вспаханных почвах — до 25 см в зависимости от выращиваемых культур. На исследуемом участке в 9—10 точках пробы (200 г) берут с поверхности почвы шпателем или лопаточкой, а из глубоких слоев — лопатой или буром.
Пробы помещают в стеклянные банки или в мешки из целлофана или клеенки. Исследуют почву не позднее чем через 2—3 сут после взятия пробы. При необходимости пробы можно хранить в холодильнике в течение нескольких месяцев. Для этого их помещают в стеклянные банки, почву в них периодически увлажняют водой и изредка перемешивают (для лучшей аэрации). При хранении в условиях комнатной температуры пробы необходимо залить 3%-ным раствором формалина или 1 —2%-ным раствором соляной кислоты.
При микробиологических исследованиях с санитарной точки зрения имеет значение не только общее количество микробов, в том числе анаэробов, в почве, хотя оно обычно и соответствует содержанию органических веществ в ней, но и качественный (видовой) их состав.
Важную роль в отдельных случаях может играть исследование
почвы на присутствие в ней возбудителей сибирской язвы, эмфизематозного карбункула, столбняка, злокачественного отека, паратифозных бактерий и т. д.
Для характеристики санитарного состояния почвы особую ценность имеет установление коли-титра водной вытяжки почвы, поскольку наиболее частым источником заражения ее служат фекалии животных и людей, с которыми в почву может попадать различная патогенная микрофлора.
Под коли-титром подразумевают наименьшее количество посевного материала, при внесении которого в питательную среду наблюдается развитие бактерий кишечной группы.
Для анализа 30 г почвы помещают в стерильный сосуд вместимостью 500 мл, добавляют 270 мл стерильной водопроводной воды. После взбалтывания в течение 10 мин из полученной суспензии без отстаивания получают разведение 1 : 10.
1 мл приготовленной суспензии стерильной пипеткой переносят в пробирку, куда приливают 9 мл стерильной воды. Получается разведение 1:100. Таким же образом приготавливают последующие разведения: для чистых почв 3—4 разведения (1:1000,1:10 000), для загрязненных — 4—6 разведений (1:10 000, 1:1 000 000).
Исследуемую суспензию почвы в убывающих количествах вносят в питательную среду. Чашки Петри с засеянными средами помещают на 24 ч в термостат при температуре 37—43 °С. После этого определяют наличие (отсутствие) изменений в питательной среде под влиянием роста кишечной палочки; минимальное количество внесенной в среду суспензии почвы, в котором были обнаружены эти микроорганизмы, допуская, что попадание одного микроба вызывает видимые изменения в среде.
На практике для оценки степени загрязнения почвы пользуются табл. 13 (при условии, что пробы почвы отбирали с глубины до 20 см).
Источник
Биологический анализ почвы
Качество почвы во многом зависит не только от химического состава и физических особенностей материала. Огромное значение имеет биологический анализ почвы, так как именно он определяет наличие органического вещества, его состав и концентрацию, насыщенность вредными, нейтральными и полезными микроорганизмами.
С другой стороны, микробиологический фактор воздействует на минерализацию мёртвой растительности, гумификацию, динамику оборота веществ в земле (в том числе и токсических). Вот почему АНО «Центр Экологических Экспертиз» так много внимания уделяет именно биологическому анализу почвы.
Методики действия
Самым совершенным на сегодняшний день методом специалисты однозначно признают прямое микроскопирование почв (их превращают в суспензии, после чего под микроскопом определяют число бактериальных клеток в некотором объёме).
Недостатком прямых методов биологического анализа почвы следует признать то, что они не могут установить функциональное значение наблюдаемых организмов, не позволяют выяснить соотношение их видов и категорий между собой. Потому на практике широкое применение находит посев суспензий в твёрдые питательные среды (созданные на основе агара или желатина).
И ещё кое-что
Среди биологических анализов почвы непременно следует упомянуть и о так называемом методе титра (когда специальные жидкостные среды, адаптированные каждая для определённой категории микрофлоры, засеваются разведённой почвенной суспензией).
Кроме микроскопических исследований, целесообразно измерять активность почвенных ферментов, прежде всего оксидоредуктах и гидролаз. Развитие методов и подходов к изучению почв в данный момент продолжается, основным его направлением можно считать курс на большую систематизацию и упорядоченность. Это важно потому, что до сих пор чёткой и выверенной шкалы биологических параметров грунта нет.
Независимо от использованных подходов, нужно фиксировать конкретные даты сбора образцов, методы их консервации и подготовительной работы.
Источник
Научная работа по экологии на тему «Исследование почв»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Отдел образования Кузнецкого района Пензенской области.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа р.п. Евлашево.
Исследовательская работа по экологии
Исследование пробы почв с разных регионов России
Конновой Анны Александровны
Учащейся 10 класса
МОУ СОШ р.п. Евлашево
Руководитель: Булатова Анастасия Юрьевна
МОУ СОШ р.п Евлашево
1.Образование почв и их разнообразие…………………………. 6
2.Подготовка кислотных вытяжек. ………………………………………..…. 9
3. Определение водопроницаемости почвы……………………………………10
4. Исследование кислотности почвы……………. ……………………………11
В наше время, важно знать, какие химические элементы и их соединения входят в состав почвы чтобы избежать проблем мы должны следить за составом почвы. В последние годы подобных исследований не проводилось. Почвы – это особые природные тела, такие же особенные, как животные, растения и минералы. Это отдельное «царство природы».
С почвой мы знакомимся еще тогда, когда с совочком и ведерком делаем куличики, когда и себя-то еще не помним. По почве мы всю жизнь ходим и ездим, выращиваем на ней урожай и, в конце концов, в нее же и превращаемся. С почвой мы встречаемся не реже, чем с растениями, и намного чаще, чем с дикими животными.
Загрязняющие вещества – это вещества антропогенного происхождения, поступающие в окружающую среду в количествах, превышающих природный уровень их поступления. Загрязнение почв – вид антропогенной деградации, при которой содержание химических веществ в почвах, подверженных антропогенному воздействию, превышает природный региональный фоновый уровень. Превышение содержания определенных химических веществ в окружающей человека среде (по сравнению с природными уровнями) за счет их поступления из антропогенных источников представляет экологическую опасность. Работа носит прикладной (практический) характер, поскольку исследование образцов почв позволяет дать реальную объективную оценку состояния окружающей среды и принять научно обоснованные меры по улучшению экологической ситуации.
Цель исследования : изучить экологическое состояние почв, взятых с различных районов России. Оценка соответствия показателей качества почвы установленным нормативам.
Задачи:
1. Изучить литературу по данной проблеме.
2.Подготовить образцы почвы к проведению анализа.
3.Провести анализ химического состава почв и определить значение рН.
4. Определение водопроницаемости почвы
5. Предложить способы повышения плодородия почвы, не требующие особых материальных затрат и физических усилий.
Актуальность: Экологический мониторинг должен проводится регулярно для контроля качества почв. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Почвенный покров выполняет функцию биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.
Объект исследования : образцы почв, взятых с различных участков России: . из города Пенза, Петропавловск-Камчатский, город Москва (2 образца), Пензенская область р.п. Евлашево.
Гипотеза: если изучить физико-химические свойства почвы, то можно будет составить план по улучшению состояния почвы, так как рост и урожайность растений напрямую зависит от плодородия почвы.
Место исследования: лаборатория.
• Определение рН потенциометрическим методом анализа
• Определение водопроницаемости почвы
• Определение концентрации ванадия с использованием метода феррометрического титрования.
Оборудование: цифровой рН-метр DEKO , лабораторная посуда, химические реактивы.
Новизна проекта: Мы проводим контроль и сравнение показателей по почвам разных регионов одновременно.
1. Образование почв и их разнообразие.
Почвы занимают уникальное, но вполне закономерное положение в ландшафте. Они возникают там, где наиболее тесно взаимодействуют между собой живые организма и неорганическая (косная) материя при непосредственном участии водной и воздушной среды, и образуют особые природные системы. Почва оказалась первым типом особого класса природных систем земной коры, которые В. И. Вернадский назвал биокосными. Почва формировалась в течение длительного времени в верхней части коры выветривания в процессе взаимодействия горных пород, рельефа, климата, почвенно-грунтовых вод, растительных и животных организмов, микроорганизмов, деятельности человека.
Каждый из компонентов природы накладывает свой отпечаток на «внешность» почв и «физиологию» протекающих в них процессов, поэтому почву справедливо считают детищем и зеркалом ландшафта. Одним из важных факторов почвообразования в последнее время становится человек. Он может оказывать двоякое – как положительное, так и отрицательное – воздействие на почвы. К сожалению, пока приходится констатировать гораздо больше случаев его негативного влияния на почвенный покров.
Примерно 10 тыс. лет назад человек современного типа (прежде его называли кроманьонцем) — первый среди людей, заслуживший название «человека разумного», — совершил так называемую неолитическую революцию. Находясь перед угрозой голода, он резко изменил способ своего существования. Уничтожив всю съедобную дичь и истощив охотничьи угодья, этот охотник и собиратель был вынужден заняться скотоводством и земледелием, для того чтобы получать достаточное количество продуктов. И тут он впервые встретился с почвой как объектом своего прямого жизненного интереса. В течение столетий стихийно складывались и передавались из поколения в поколение приёмы обработки земли. Впоследствии, эти рекомендации стали записываться и передаваться по наследству, постоянно дополняясь. Они стали отправной точкой для более сложных научных исследований в области земледелия. Таков путь становления агрономии — отрасли науки, имеющей дело с наиболее жизненно важным свойством почвы — плодородием.
Плодородие почвы — это её способность обеспечивать сельскохозяйственные растения элементами минерального питания и влагой и в результате этого давать урожай. Естественным плодородием обладают целинные, не возделываемые человеком почвы. Уровень плодородия может быть повышен человеком путём внесения удобрений, благодаря различным способам обработки, мелиорацией и другими специальными мероприятиями.
Внимательнее всего с древних времён люди изучали самый верхний слой почвы — пахотный, где находятся корни возделываемых растений. Это корнеобитаемый слой почвы — объект агрономического почвоведения.
Для людей главное было получить урожай, а для этого необходимо разобраться в том, как почва питает растения, какие её свойства благотворно влияют на сельскохозяйственные культуры, а какие, наоборот, затрудняют их жизнь.
Поэтому до второй половины XIX в. внимание учёных было приковано лишь к самому верхнему слою почвы, в котором обитают корни растений. К этому времени стало ясно: для получения хороших урожаев необходимо, чтобы корни растения получали из почвы достаточно влаги, минеральных веществ и могли спокойно дышать. Поэтому люди внимательно изучали те характеристики почв, от которых в первую очередь зависит снабжение растений всем необходимым, прежде всего — механический состав и органическое вещество почвы. 1
Для исследования я взяла образцы почв. Из города Пенза, Петропавловск-Камчатский, город Москва , Пензенская область р.п.Евлашево. Пробы отбирались со всех участков на глубине 5 см. Масса пробы составила примерно 100 г с каждого участка.
Источник