Исследовательская работа экологическое состояние почвы

Исследовательская работа. Оценка экологического состояния почвы опытного участка.

В наше время, важно знать, какие химические элементы и их соединения входят в состав почвы, особенно на учебно-опытном участке, так как на нём возделываются сельскохозяйственные растения и чтобы избежать неурожая мы должны следить за составом почвы. В последние годы подобных исследований не проводилось. Не зная состава, наугад, химические удобрения вносить нельзя. Дело в том, что, попадая в почву не своевременно или в избыточном количестве, удобрения могут переходить в труднодоступные для растений химические соединения, накапливаться в почве и воде, попадать в организм человека. Поэтому, нужно разработать рекомендации по улучшению состава почв опытного участка и рекомендации по внесению минеральных удобрений.

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. А что мы о ней знаем?

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

ЦЕЛЬ: изучение экологического состояния почвы опытного участка
1. Провести физико–химический анализ почвы опытного участка.2.Провести исследование и дать общую оценку экологического состояния почв.3. Составить план по улучшению состояния почвы.
Задачи:

Почва- какое удивительное природное образование лежит у нас под ногами! Буйно зеленеющим нарядом покрывает она землю, давая пищу растениям.Она является средой обитания корней, посредником между растениями и удобрениями, растением и влагой, это источник питательных веществ для растений. ДОКУЧАЕВ В.В.
АКТУАЛЬНОСТЬ
исследование экологического состояния почв раньше не проводилось. а не зная почвы, ее химического и физического состава нельзя проводить агротехнические мероприятия и вносить химические удобрения.
Направления исследовательской работы:1. Определение структуры и механического состава почвы.2.Исследование водных и воздушных свойств почвы.3. Изучение экологического состояния почв. 4.Исследование кислотности почвы. 5. Определение наличия в почве различных солей.
Определение структуры и механического состава почвы
Определение влагоемкости иводопроницаемости почвыK=((ml – m2)x 100%):ml
Определение структуры почвы
Наличие хлоридов
Наличие карбонатов, нитратов
Наличие в почве сульфатов, ионов кальция
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Участок №1 – злаковый, имеет среднесуглинистую почву.Участок №2 – овощной, имеет супесчаную почву

Результаты исследования
На участке №1 почва структурная. Такая почва состоит из более крупных частиц, связанных в отдельные комочки разнообразной формы и величины. На участке №2 почва мелкоструктурная. В основу этих почв входят очень мелкие частички. В таких почвах плохо проходит вода и воздух.
У структурных типов почв влагоемкость меньше, чем у мелкоструктурных.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Химический анализ почвы:Содержание карбонат – ионов: в почве с участка №2 под действием соляной кислоты интенсивность «вскипания» слабая, с участка №1 – средняя.В обеих пробах почвы: содержание сульфат – ионов 1-0,5 мг. на 100 мл. раствора, наличие хлорид – ионов 1 – 0,1 мг на 100 мл раствора вытяжки, наличие ионов кальция 1 – 0,1 мг в 100 мл раствора вытяжки. Содержание катионов и анионов в почве не превышает ПДК.
Выводы: В результате проведенных исследований было выявлено: почва с участка №2 – супесчаная, структурная; с участка №1 – среднесуглинистая, мелкоструктурная.При изучении влагоемкости и водопроницаемости почв исследования показали, что структурные почвы обладают меньшей влагоемкостью, но большей водопроницаемостью; а бесструктурные почвы обладают большей влагоемкостью, но меньшей водопроницаемостью.Исследование аэрации почвы показали, что менее всего аэрация выражена у суглинистых почв, а максимально – у супесчаных.
ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ НЕОБХОДИМО:
РЕКОМЕНДАЦИИ -Для получения высокого урожая на 1 участке необходимо вносить органические удобрения-При слабокислой реакции на суглинистой почве вносить 500 г. известковых удобрений на 1м2. Известь оказывает благотворное влияние на состав почвы в течение 10 лет.- Составить схему севооборота на 3 года.- При внесении минеральных удобрений следить за уровнем рН в почве. Не допускать повышения кислотности. В случае необходимости принять меры по раскислению почвы.

Источник

Учебно-исследовательская работа «Исследования загрязненности почв пришкольного участка»

Онлайн-конференция

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

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………….……………………………….……….6

1.1Последствия загрязнения окружающей среды……..………. ……………6

1.2 Источники загрязнения почвы….……………………………………..……7

1.3Биоиндикация как метод определения степени природной среды……………………………………………………………………….…. 8

1.4Кресс-салат как растение-биоиндикатор………….…………..…………..8

1.5 Биологические особенности кресс-салата………………………..…….….9

1.6 ПДК химических веществ в почве…………………………………………10

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ……. 11

2.1 Географическое положение Вачского района………………….………..11

2.2.1 Отбор и хранение проб…………………….………………………..….11

2.2.2 Приготовление почвенной вытяжки……………………………. ….12

2.2.3 Химический анализ исследуемой почвы……………………………….12

2.2.4Оценка уровня загрязненности почвы с помощью биоиндикатора………………………………………………….…..…. 14

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ …………15

3.1 Сравнительный анализ почвенных проб, взятых с разных территорий пришкольного участка……………………………………………….………..15

В настоящее время во всем мире наблюдается увеличение степени антропогенного давления на окружающую среду. В связи с этим важной задачей является проведение мониторинга состояния окружающей среды. При этом особое внимание необходимо уделить исследованию почв.

Почвой называется поверхностный слой земной коры, который возникает в результате воздействия биосферы и атмосферы на литосферу. Основное свойство почвы это плодородие, то есть способность обеспечивать растения водой и пищей. Почва состоит из генетически связанных горизонтов, возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов. Представление о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, отличающими его от материнской породы, было создано в последней четверти 19 в. В. В. Докучаевым — основателем современного почвоведения. До этого почву обычно рассматривали в качестве одного из геологических образований. Почва колоссальное природное богатство, обеспечивающие человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность сырьем (Амосова Я. М., 1989)

Почва аккумулирует химические загрязняющие вещества, предупреждая их поступление в природные воды и очищая от них атмосферный воздух. В почве они претерпевают значительные изменения и могут быть минерализованы и трансформированы в соединения, не оказывающие токсичного действия на живые организмы. Но эти же вещества и их производные, а также тяжёлые металлы, фтор, оксиды азота, и серы в первоначальном виде интенсивно связываются с минеральными и органическими веществами почвы, что резко снижает их доступность растениям и соответственно увеличивает общий уровень токсичности (Чибисов Н. В., 1998)

Почва – это рыхлый поверхностный слой земли. Он включает в себя твердые, жидкие, газообразные компоненты и формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных, микроорганизмов. Поэтому во многом плодородие почвы обуславливается ее определенными физико-химическими свойствами.

Для того чтобы понять, каким образом можно повысить урожайность почвы на нашем пришкольном участке, мы задались целью: в ходе исследования физико-химических свойств почвы установить причину ее низкой урожайности и предложить реальные пути повышения ее плодородия.

Цель работы ― исследовать состояние почв пришкольного участка Арефинской школы Вачского района методом биоиндикации.

Провести гидрохимический анализы почвенных проб

Определить возможные основные источники загрязнения почвы

Оценить уровень загрязнения почв с помощью биоиндикатора кресс-салата

Составить рекомендации по улучшению структуры почвы

Объект исследования: являются семена кресс-салата и образцы почвы контрольных точек пришкольного участка.

Предмет исследования: химические показатели почвенных проб, биологические показатели развития кресс-салата

Не последнее место в жизни школы занимает пришкольный участок. Здесь выращиваются овощи, фрукты, которые используются в школьной столовой для приготовления обедов. Естественно, администрация школы, работники столовой, учащиеся заинтересованы в том, чтоб урожай на участке был как можно выше, а так же чтоб продукция была экологически чистой. Поэтому изучение состояния почвы пришкольного участка является довольно-таки актуальной в настоящее время. В данной работе поднимается вопрос о возможности своевременного и предварительного мониторинга качественных характеристик почвы путем краткосрочного и показательного способа – биоиндикации растений.

Научная новизна исследований:

Впервые проведен химический анализ почвенных проб, взятых с разных точек пришкольного участка. Разработаны рекомендации по улучшению качественного состава почв.

Данные исследования могут являться показателем качества почв изучаемого региона. Материалы можно использовать в публикации местной прессы в просветительских, экологических и природоохранных целях.

Гипотеза: Качество почв определяется соответствующими показателями физико-химических свойств почвенных проб.

Проблема: Чем определяется качество почв? Содержит ли почва пришкольного участка примеси тяжелых металлов?

Описание места проведения исследования: исследование проводилось на территории пришкольного участка села Арефина Вачского района Нижегородской области. Анализ почвенных проб проводился в кабинете химии МБОУ Арефинской СОШ.

Исследовательская работа состоит из введения, основной части, состоящей из 3-х глав; заключении, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 27 страницах, содержит 5 таблиц и 3 рисунка, библиографический указатель содержит 12 источников отечественных авторов.

АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Последствия загрязнения окружающей среды

С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. С развитием науки и техники увеличились количества и объемы химических соединений, поступающих в атмосферу, загрязняющих водоемы, проникающих в почву и недра Земли, изменяющих протекание естественных круговоротов и др.(Амосова Я. М., 1989).

Сегодня как никогда перед человечеством стоит вопрос о необходимости изменения своего отношения к природе и обеспечения соответствующего воспитания и образования нового поколения. Как известно, проблемы загрязнения окружающей среды сейчас очень актуальны, поэтому нас заинтересовала экологическая обстановка в городе, где мы живем.

Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых организмов (Баканина Ф. М., 1983).

Все биологические системы-организмы, популяции, биоценозы в ходе своего развития приспособились к комплексу факторов окружающей среды, завладев в биосфере определенной биологической нишей. По отношению к любому фактору организм обладает определенным диапазоном устойчивости или толерантности. При значениях фактора, близких к пределам толерантности, организм может существовать лишь некоторое время-это зона угнетения(пессимизма).Условия, благоприятные для жизни -оптимальные условия. Организм обладают разным диапазоном устойчивости. В связи с этим организмы, чьи жизненные функции тесно связаны с определенными факторами среды, называют биоиндикаторами. В настоящее время очень большое значение ученые уделяют проблеме загрязнения почвы и воды тяжелыми металлами. Эти вещества, накапливаясь, год от года, оказывают вредное влияние на растения, животных и человека. Естественный химический состав почвы оказывает определенное влияние, прежде всего на растения, которые впитывают вещества из почвы. Особое значение в загрязнении почвы принадлежит тяжелым металлам. Это связано с высокой чувствительностью растений к повышенному содержанию этих элементов. К опасным, с экологической точки зрения относят уран, мышьяк, свинец, ртуть, хром (Амосова Я. М., 1989).

У растений реакция на загрязнение проявляется в виде: хлороза (побеления) листьев между жилками, некроза, преждевременного увядания и опадания листьев, гибели проростков, изменения размера, формы, количества органов, изменения направления роста и ветвления.

1.2 Источники загрязнения почвы

Проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных проблем современности. В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ – продуктов хозяйственной деятельности человека, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы.

Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность 5 г/см3, с относительной массой более 40. Они включают в себя более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева: свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd), ртуть (Hg), молибден (Mo), марганец (Mn), никель (Ni), олово (Sn), кобальт (Co), медь (Cu) и др.( Хазиев Ф. Х., 1990).

Почва служит конечным накопителем токсичных веществ. Она повсеместно загрязняется ядовитыми компонентами выхлопных газов транспортных двигателей, нефтью, смазочными материалами, обмывочными водами, металлической и синтетической пылью. Человек загрязняет почву как за счет промышленных и бытовых отходов, а также в результате внесения в почву пестицидов и минеральных удобрений (Орлов Д. С., 1994).

1.3 Биоиндикация как метод определения степени

загрязнения окружающей природной среды

Одной из главных составляющих экологического мониторинга является биоиндикация состояния компонентов окружающей природной среды.

Биоиндикация ― это оценка состояния среды (её абиотических и биотических факторов) с помощью живых объектов (клеток, организмов, популяций, сообществ).

Актуальность биоиндикации обусловлена простотой, быстротой и дешевизной определения качества среды. Особенно часто она применяется при оценке антропогенного воздействия на почвы.

Существует простой и доступный метод биоиндикации ― выращивание проростков высших растений в различных условиях.

Проведенные исследования показали, что для этой цели подходят растения с коротким периодом вегетации ― кресс-салат, горох, фасоль, выращиваемые в водных растворах почвенных субстратов. Установлено, что наиболее чувствительным к негативным воздействиям окружающей среды является кресс-салат ― Lepidium sativum (Опекунова М. Г., 2004).

1.4 Кресс-салат — растение биоиндикатор

Кресс-салат — однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).

Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток.

При проведении опытов с кресс-салатом, следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве (чернозем, верхний горизонт серой лесной почвы) всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водно-воздушный режим. Поэтому в качестве субстрата для контроля следует брать почву того же типа, что и для опытов.

Кроме загрязнения почвы на, кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы, автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо уменьшают их длину (Голополосова Т. В., 2000).

Кресс-салат можно выращивать на незастекленных балконах многоэтажных домов, расп6ложенных вдоль автодорог. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты двух метров. Одновременное выращивание кресс-салата на балконах нижних и верхних этажей летом, в период теплой и безветренной погоды, обычно показывает заметные различия в качестве проростков.

1.5 Биологические особенности кресс-салата

Кресс-салат — однолетнее растение семейства капустных. Стебель разветвленный, достигает высоты 1 м. Прикорневые листья черешковые, последующие — перисторассеченные. Цветки многочисленные, мелкие, белые. Цветет в мае — июне. Плод — стручок с овально-яйцевидными крылышками. Семена очень мелкие, продолговатые. Растение перекрестноопыляющееся. Это холодостойкая культура, оптимальная температура для ее роста около 15. 18°C. К влажности кресс-салат предъявляет умеренные требования, но хороший урожай получают только на увлажненной почве. Hедостаток влаги в почве и сухость воздуха способствуют быстрому образованию побега, минуя фазу розетки. В летние жаркие месяцы растения быстро переходят к стеблеванию.

Растение любит свет, особенно на ранних этапах развития, хотя хорошо растет при частичном затенении. При коротком дне кресс-салат дает продукцию лучшего качества и дольше не образует цветоносных стеблей, а при длинном дне и высокой температуре растения быстро стрелкуются (Скурлатов Ю. И., 1994).

Вегетационный период его до технической спелости 15-25 дней, до созревания семян — 165 дней. Для кресс-салата наиболее пригодны легкие плодородные почвы (рН 6,5-6,8).

1.6 Предельно допустимые концентрации (ПДК)

химических веществ в почве

Показатели, которые влияют на состав почвы согласно нормам ГОСТ 28213-84 «Почвы. Методы анализа».

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Географическое положение Вачского района

Вачский район расположен в лесостепном правобережье, приокско-волжском правобережном крае. Граничит он с Навашинским, Сосновским, Павловскими районами Нижегородской области и с соседней Владимирской областью. Общая площадь района составляет 97,2 тыс. га. Административным центром является поселок городского типа – Вача.

2. 2 Методы исследования

В экспериментальной части работы были использованы физико-химические методы исследования почв предложенные в руководствах по химическому анализу почв (Зырин Н.Г., Орлов Д.С. ― М.: Изд-во МГУ, 1980. ― С. 170―183)

Исследования качества почвы проводились с мая по октябрь в течение каждого месяца.

Для оценки степени загрязнения почв использовались наиболее жесткие нормы ПДК.

2.2.1 Отбор и хранение проб

Почвенные образцы отбирались тщательно. После каждой делянки орудия взятия образцов (нож) тщательно очищали многократным втыканием в слой почвы, из которого были взяты следующие образцы.

Точечные пробы отбирались методом конверта по диагонали, следя за тем, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов и ключевых участков. При этом из точек контролируемого элементарного участка (или каждой рабочей пробоотборной площадки) брали 5 образцов почвы гумусового горизонта с глубины около 20 см. Из каждой точки отбирали не менее 0,5 кг почвы. Почвенные образцы упаковывали в полиэтиленовые мешочки и снабжали этикетками.

Перед анализом почву тщательно очищали от корней растений и других растительных остатков, камней и прочих включений. Высушенные пробы растирали и просеивали через сито с отверстиями 0,25―1 мм.

Навеску почвы для анализа брали методом «средней пробы»: просеянный образец рассыпали тонким слоем (около 0,5 см) на листе бумаги в виде квадрата и делили его шпателем на мелкие квадратики со стороной 2―2,5 см. Из каждого квадратика шпателем отбирали часть образца.

2.2.2 Приготовление почвенной вытяжки

В стакан помещали высушенную почву на 1/3, взвешивали, к почве добавляли дистиллированную воду в расчете 5 мл воды на 1 г почвы , приготовив тем самым водную вытяжку. Перемешивали содержимое стакана в течение 3-5 мин. с помощью стеклянной палочки. Отфильтровывали содержимое стакана через бумажный фильтр, собирая готовую вытяжку в нижний стакан на 50 мл. Первые несколько миллилитров фильтрата удаляли, т.к. они собирают загрязнения с фильтра. Получили водную вытяжку почвы, которую использовали для определения засоленности почвы.

2.2.3 Химический анализ исследуемой почвы

В качестве параметров для химического анализа использовались следующие: оценка кислотности почвы, оценка богатства почвы органическими веществами, определение засоленности почвы, определение присутствия тяжелых металлов.

Определение рН почвенной вытяжки

Используя солевую почвенную вытяжку, определили рН с помощью рН-метра.

Определение содержания гумуса в почве

Отобрав образец почвы, взвесили его на весах. Затем поместили образец в тигель с крышкой и прокалили его на огне в течении часа для полного сгорания всех органических веществ. Остудили тигель, взвесили почвенный образец после прокаливания. Затем рассчитали процентное содержание органических веществ.

Обнаружение карбонат-ионов: в пробирку с исследуемой почвой добавляли концентрированную соляную кислоту.

Обнаружение сульфат-ионов: в пробирку с почвенным раствором добавляли по каплям раствор соли бария.

Обнаружение хлорид-иона: в пробирку с почвенным раствором добавляли по каплям раствор нитрата серебра.

Обнаружение ионов свинца: в пробирку с почвенным раствором добавляли 1 мл раствора йодида калия.

Качественное обнаружение ионов меди Cu 2+

а) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок, растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH3)4]2+, окрашенных в интенсивно-синий цвет.

б) При добавлении щелочи в раствор с ионами меди образуется нерастворимое основание гидроксид меди Cu(ОН) ₂ , окрашенный в синий цвет.

Качественное обнаружение ионов железа Fe 3+

а) Раствор содержащий ионы железа Fe3+., образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:

б) Ионы железа Fe3+ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в в кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)3

В две пробирки внесла по 2 мл вытяжки. В первую налила 1 мл раствора желтой кровяной соли, во вторую – 10% раствор роданида калия. Появившееся синее окрашивание в первой и красное во второй свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.

2.2.2Оценка уровня загрязнения почв с помощью биоиндикатора

Чашки Петри заполняли до половины исследуемым субстратом (10 г почвы). Субстрат увлажняли одним и тем же (10 мл) количеством дистиллированной, для предотвращения возможного влияния загрязняющих веществ воды, воды до появления признаков насыщения. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывали по 20 семян кресс-салата, затем покрывали их тем же количеством исследуемого субстрата. В течение 7 дней наблюдать за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном и том же уровне (для этого чашки Петри закрывали).

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивается один из 4 уровней загрязнения:

1. Загрязнение отсутствует: всхожесть семян 90―100 %, всходы дружные, крепкие, ровные.

2. Слабое загрязнение: всхожесть семян 60―90 %, проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3.Среднее загрязнение: всхожесть 20―60 %, проростки короче и тоньше, некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение: всхожесть семян очень слабая, менее 20 %, проростки мелкие и уродливые.

Источник