Химический состав почвы исследование

Как проводится химический анализ почвы?

Информационные материалы по данной статье для сайта ekspertizy.org предоставил администратор сайта – Александр Шпилёв. Задать вопрос автору.

Почва является наиболее важным элементом экосистемы. Это специфическая основа для сельскохозяйственных культур в качестве субстрата для растений, хранилища воды, воздуха и питательных веществ. Только здоровая почва, то есть та, которая имеет правильную структуру и состав, может давать здоровые культуры. Чтобы надежно оценить ее богатство, определить план удобрения для растений, следует сделать анализ почвы.

Зачем делать химический анализ почвы?

Делать анализ почвы нужно, как минимум, раз в 4 года.

Устойчивое сельское хозяйство – это производственная система, которая гармонично использует технический и биологический прогресс в выращивании, удобрении и защите растений. В устойчивом сельском хозяйстве промышленные средства производства используются в умеренных, необходимых количествах, стремясь к их наиболее эффективному использованию.

Когда все урожаи собраны, и еще ничего не посеяно, рекомендуется провести химический анализ почвы. Делать это нужно, как минимум, раз в 4 года. Садовники используют различные органические и искусственные удобрения, потому что они выращивают различные растения с различными требованиями почвы – от кислых до щелочных.

Основной целью удобрения в устойчивом сельском хозяйстве является удовлетворение потребностей растений в питательных веществах на уровне, позволяющем получать прибыльные высококачественные культуры и снижающем риски для окружающей среды и человека.

Понимание этих значений дает фермеру возможность поддерживать и увеличивать производственные мощности. Отсюда возникает необходимость применять вещества, изменяющие реакцию среды.

Благодаря такой обработке растения некоторое время становятся красивыми, урожайность повышается. Но бывает так, что они внезапно перестают расти и цвести. И тогда проведение анализа почвы становится необходимостью.

Как используются результаты анализа почвы?

Полученные результаты анализов почв позволяет эффективно осуществлять:

Регулирование рН почвы в случае подкисления;
Правильное определение потребностей в удобрениях;
Точное определение доз удобрений с использованием соответствующих программ;
Выбор правильного типа удобрения. На рынке представлено несколько сотен однокомпонентных и многокомпонентных удобрений, их правильный выбор и правильная доза позволяют добиться экономии средств и повысить рентабельность производства;
Улучшение качества сельскохозяйственной продукции;
Применение методов точного земледелия;
Предотвращение опасности для окружающей среды, связанной с избытком некоторых компонентов, например, эвтрофикацией вод, вызванной соединениями фосфора;
Внедрение агроэкологических программ, например, устойчивого сельского хозяйства;
Правильный выбор культивируемых видов растений и сортов;
Оценку уровня плодородия, возможно деградация почвы;
Точное азотное оплодотворения после тестирования на содержание N-min;
Составление планов удобрений в условиях, предусмотренных правовыми нормами.

Химический анализ почвы и физический состав

Чтобы проверить физический состав почвы, ее небольшой фрагмент просто берется в руку и сжимается. В зависимости от типа, он может вести себя по-разному:

Глина создаст компактный шарик и испачкает руку;
Песчаная – крошится;
Идеальная почва будет состоять из различных фракций – как глины, так и песка, и большой дозы органического вещества. Это почва, которая слегка испачкает наши пальцы, разваливаясь на большие комочки.

Однако, если нужно узнать химический состав субстрата, потребуются лабораторные условия. Благодаря им можно установить, сколько азота, фосфора или серы содержится в почве и соответствует ли рН планируемому урожаю. Результат выдается в виде списка и содержания химического состава почвы, а также ряда другой информации, которая поможет в планировании сельскохозяйственных обработок на ближайшие годы.

Отбор пробы почвы для анализа

Отбор пробы почвы для анализа проводится из различных мест в поле. При этом не учитываются пограничные участки – места, где ранее были расположены курганы, стога сена или навозные сваи. Также избегают борозд, дорог, ям и кротовин.

Отбор проб обычно проводится один раз в 4 года, осенью после сбора основного растения. Важно делать это до или после вегетации, а также перед началом любых обработок на поле.

Важно знать! Не проводится анализ во время засухи и в периоды чрезмерной влажности почвы.

Анализ собранных таким образом образцов почвы даст результаты, которые позволят рационально планировать удобрения и другие агротехнические мероприятия. Результаты дадут ответы на вопросы о плодородии почвы, какие дозы удобрений следует использовать, какова реакция почвы и как выбрать виды растений.

Как правильно получить образец?

Существует несколько методов сбора образцов для анализа, но рекомендуются образцы смешанной среды. Прежде чем загружать их, следует:

Составить карту местности, из которой будет анализироваться земля, и отметить места, из которых берется материал;
Собирается около 15-20 образцов с одного поля 1-4 Га с глубины до 20 см, используя палку Эгнера, лопату или обычный садовый шпатель;
Смешиваются все образцы вместе, чтобы сформировать так называемый «Тест смешанной среды». Из него выливается 0,5-1 кг почвы, которую затем закрывают в коробку и точно описывают;
Описанный тестовый образец отправляется в районную химико-сельскохозяйственную станцию, где будут проводиться тесты.

В лаборатории используют комплексные методы химического анализа почвы. Они позволяют получить наиболее точный результат. Основные включают определение реакции почвы, указывают на необходимость известкования, дают содержание доступных фосфора, калия и магния.

Можно дополнительно определить содержание серы. Если есть подозрение, что субстрату не хватает питательных микроэлементов, стоит также проверить содержание бора (B), меди (Cu), цинка (Zn), железа (Fe) и марганца (Mn). В итоге анализ покажет результат, который позволяет определить и применить соответствующую профилактику.

Источник

Исследовательская работа «Химический состав почвы пришкольного участка»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Коммунаровская средняя общеобразовательная школа»

п. Коммунар Беловского района Курской области

обучающаяся 11 класса Коммунаровской СОШ Беловского района

Звягина Валерия (16 лет)

учитель химии Руденко А. Б.

Результаты исследования и их анализ…………………………………….13

Список использованной литературы…………………………………….17

Прежде чем приступать к каким либо работам на участке, желательно провести химический анализ почвы. Химический анализ почвы позволяет своевременно выявлять специфические проблемы, связанные с почвой.

Химический состав почвы неоднороден и может существенно изменяться в зависимости от территорий. Почва активно подвергается воздействию со стороны хозяйственной и промышленной деятельности человека. В почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ (очень распространено загрязнение почвы нефтепродуктами и тяжелыми металлами). Их содержание строго нормируется санитарными нормативами.

Почва — сложный объект исследования. Сложность исследования химического состояния почв обусловлена особенностями их химических свойств и связана с необходимостью получения информации, адекватно отражающей свойства почв. Для количественного описания химического состояния почв используют исследования почв (обменная и гидролитическая кислотность, показатели группового широкий набор показателей. В него входят показатели, определяемые при анализе практически любых объектов и разработанные специально для и фракционного состава гумуса, степень насыщенности почв основаниями и др.)

Проведение химического анализа почвы дает возможность установить химический состав и свойства почвы. Он позволяет выяснить общее содержание в почве С, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Р, S, K, Na, Mn, Ti и др. элементов, дает представление о содержании в почве водорастворимых веществ (сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и др.), определяет поглотительную способность почвы, выявляет обеспеченность почвы питательными веществами — устанавливает количество легкорастворимых (подвижных), усваиваемых растениями соединений азота, фосфора и калия, определяет находящиеся в почве тяжелые металлы (Cd, Zn, Cr, Co и т. д), оказывающие токсическое воздействие на человека; способствует определению групп растений, которые способны прижиться и благополучно произрастать на данной территории.

Цель работы : провести химический анализ почвы на пришкольном учебно-опытном участке .

Задачи:
1.Исследовать химический состав, структуру, тип почв.
2. Предложить меры по улучшению состояния почвы.

3. Составить рекомендации по размещению растений на пришкольном учебно-опытном участке с учетом особенностей химического состава почвы на разных его частях.

Для проведения физико–химического анализа провели пробоотбор. Пробы берем на:

— Участок №1 «Цветник»

— Участок №2 «Опытная зона «Начальные классы»

— Участок№3 «Овощные грядки»

Время отбора проб: конец августа 2017 года.

1. Пробоотбор и подготовка образцов к химическому анализу .

Для проведения физико–химического анализа вначале проводят пробоотбор, используя метод конверта. Почва изымалась с глубины 10 см, по 800–900 мг каждого образца. (Фото 1,2,3). Затем почва высушивается и измельчается и просеивается через сито. Для сокращения пробы использовали метод квартования: измельченный материал тщательно перемешать и рассыпать ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два оставшихся снова смешивали, после многократных повторений оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения водных вытяжек. (Фото 4)

2. Приготовление водной вытяжки.

Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут (Фото 5),а затем фильтровали.

3. Определение актуальной кислотности почвы.

Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 до 10. Чаще всего кислотность почвы не выходит за пределы 4–8. Связь между кислотностью почвы и величиной рН приведена в табл. 1.

Актуальная (активная) кислотность – кислотность почвенного раствора. Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни расте ний и почвенные организмы. Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку или колбу 2г. почвы, добавить 10 мл дистиллированной воды; полученную суспензию 1:5, хорошо встряхнуть и дать отстояться осадку; в надосадочную жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнив её цвет с цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы. (Фото 6). По величине кислотности почвы можно предсказать наличие тех или иных микроэлементов в почве, а также оценить их подвижность (табл. 3). Наиболее подвижные катионы аккумулируются в тканях растений.

Таблица 2. Подвижность микроэлементов в зависимости от кислотности почвы

ПН – практически неподвижные; СП – слабоподвижные; П – подвижные .

4. Качественное определение химических элементов в почве.
Карбонат–ионы . Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%–го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO ₂ выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. (Фото 7)
Сульфат–ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.

Нитрат–ионы . К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличие нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.

Железо (II и III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6)], во вторую – несколько капель 10%–го раствора роданида калия KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%–ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

Катионный обмен почвы. Непрерывное образование водородных ионов H+ происходит при растворении в почвенной воде углекислого газа (CO ₂ ) т. е. образования угольной кислоты. Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органики (органических удобрений). H+ могут вытеснять в почвенный раствор минеральные катионы, более того, ионы кальция, магния, калия и натрия, находятся в постоянном движении между почвенными частицами, почвенным раствором и корнями растений. Восполнение кальция, магния, калия и натрия происходит за счет распада минеральных почвенных частиц и внесения органических и минеральных удобрений. Высокий уровень катионного обмена характерен для глинистых и органических почв, низкий – для песчаных, т. е. связан с плодородием почв.

Предостережение. При внесении большого количества одного катиона, другие могут быть вытеснены в почвенный раствор и вымыты в глубокие слои почвы. Такое может происходить при внесении большого количества несбалансированного минерального удобрения. Особенно это опасно на легких песчаных почвах, где мало мельчайших (коллоидных) частиц, поэтому дозы минеральных удобрений там снижают, разбивают на несколько внесений.

Почему почва закисляется . В общем кислые почвы характерны для районов, где количество осадков достаточно высокое, например Нечерноземье, Подмосковье. Дождь и снег повышают количество влаги в почве, и концентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния с частичек почвы переходят в почвенный раствор и в конечном счете вымываются из почвы. Их место на частичках почвы занимают ионы водорода H+, почва закисляется и требуется повторное внесение извести.

Там, где количество осадков превышает 500 мм в год, ежегодные потери кальция из–за вымывания составляют примерно 55 г/кв. метр. Приблизительно такое же количество кальция выносится из почвы с хорошим урожаем. Внесение минеральных удобрений, например сернокислого аммония или использование серы тоже может подкислять почву.
Углекислый газ, растворенный в почвенной воде, является мощным растворителем соединений кальция, переводя, в частности нерастворимый карбонат кальция CaCo ₃ в растворимый бикарбонат кальция Ca(HCO ₃ ) ₂ . При возрастании активности почвенных микроорганизмов в почву выделяется много углекислого газа, что ведет к потерям кальция из–за вымывания его из почвы ввиде бикарбоната.

Почему важна кислотность почвы . Чрезмерно высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в не усваиваемые растениями формы.
В кислых почвах (pH 4.0–5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений без внешних причин – вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.
Напротив, в щелочных почвах (pH 7.5–8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям.
Оптимальным считается pH 6.5 – слабокислая реакция почвы. Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ доступны растениям, т. е. находится в почвенном растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.
5.Определение почвенных карбонатов

Одним из показателей валового состава почвы является содержание в ней СО ₂ карбонатов. Наличие или отсутствие свободных карбонатов является важным диагностическим признаком почв и их отдельных генетических горизонтов. Присутствие в почве заметных количеств карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда приводит к возникновению щелочности, что оказывает важное влияние на подвижность многих веществ в почве и на агроэкологические особенности почв. Этот показатель нужен также для различных пересчетов, необходимых при интерпретации данных о содержании других компонентов валового химического состава почв. Из карбонатов почти во всех видах почв преобладают карбонаты щелочно–земельных элементов и гидрокарбонаты. В жидкой фазе почв содержатся ионы Са 2+ , Mg 2+ , Н + , ОН – . Эта система имеет важное значение для почв при их естественной влажности, определяя кислотно–щелочное равновесие и подвижность многих компонентов почвы.

Количественное определение карбонатов проводят в тех почвах, где они обнаружены качественно (проба с HCl) хотя бы в некоторых горизонтах. Основанием для определения карбонатов является также значение рН >7. О примерном содержании карбонатов и соответственно размерах навески для анализа можно судить по характеру вскипания почвы (пробы) от 2–3 капель 10%–ного раствора HCl (см. табл. 5).

Таблица 3. Определение величины навески почвы для определения CO ₂ карбонатов

6. Определение гранулометрического состава.

В состав почвы входят следующие гранулы:

Песок – 1– 0.05 мм.

Пыль – 0.05 – 0.001мм.

Ил – 0.001 – 0.0001мм.

Коллоиды – менее 0.0001мм.

Камни, гравий и песок относят к физическому песку; пыль, ил и коллоиды – к физической глине. Песчаные почвы более рыхлые, водопроницаемы, быстрее прогреваются. Глинистые почвы более влагоёмки, теплоёмки, в них большое содержание питательных элементов. Чтобы определить гранулометрический состав, мы:

1)взвесили 10 грамм почвы с каждого участка;

2)пересыпали в пробирку и добавили до ¾ части воды;

3)взболтали и дали отстояться 3–4 минуты;

4)повторили операцию 3–4 раза;

5) переместили песок в фарфоровые чашки и поставили сушиться в сушильный шкаф на 30–40 минут;

6) взвесили песок и вычислили процентное содержание.

Разновидность почв определяем по следующей таблице:

Таблица 4. Разновидность почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ АНАЛИЗ

2. Результаты химического анализа почвенной вытяжки 3. Гранулометрический состав почвы. Место взятия образца