Практикум по химическому анализу почв
Студенты, обучающиеся по направлению «Почвоведение», на II курсе проходят обучение в практикуме по химическому анализу почв. Данный практикум имеет длительную историю. Химический анализ почв традиционно преподаётся студентам-почвоведам.
Эта дисциплина знакомит студентов с теоретическими основами оценки химического состояния почв – их состава (валового, вещественного, группового), свойств (катионообменных, кислотно-основных) и почвенных процессов.
Задачи курса: научить студента выбору показателей химического состояния почв, необходимых для решения научных и производственных проблем; выбору методов их определения; принципам интерпретации уровней показателей и практическим навыкам химического анализа почв с использованием современных методов измерения.
Все выпускники факультета почвоведения должны владеть перечисленными знаниями и умениями для успешного решения любых теоретических и прикладных проблем.
Классификация и диагностика почв, оценка их мелиоративных особенностей и плодородия, оценка пригодности почв для использования в сельском хозяйстве, инженерно-строительных, коммунальных и иных целях, бонитировка и оценка стоимости земель, оценка загрязнения и экологического состояния почв в той или иной мере базируются на результатах химического анализа почв.
На изучение дисциплины «Химический анализ почв» отводится 144 часа – 36 часов лекций и 108 часов лабораторных и семинарских занятий. В ходе лабораторных занятий студенты выполняют следующие задачи:
1. Подготовка почв к анализу.
2. Валовой анализ минеральной части почв – разложение почвы сплавлением, определение кремния и железа.
3. Валовой анализ органической части почв – определение углерода органических соединений.
4. Определение вещественного состава почв на примере ионного состава легкорастворимых солей – определение содержания CO3 2- , HCO3 — , Cl — , SO4 2- , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + ; расчет суммы солей, суммы токсичных солей, оценка химизма и степени засоления почв.
5. Оценка катионообменных свойств почв на примере определения состава обменных оснований (Ca 2+ , Mg 2+ ).
6. Оценка кислотности почв – определение актуальной кислотности (pHH2O), обменной и общей потенциальной (гидролитической) кислотности.
По каждой из перечисленных тем студенты сдают теоретический коллоквиум, решают разнообразные расчетные задачи и сдают письменные отчеты, куда включаются результаты практических работ и теоретические основы использованных методов определения показателей.
Источник
Физико-химический анализ почвы для озеленения школьного участка
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение центр образования «Наследие»
Физико-химический анализ почвы для озеленения школьного участка.
Выполнила ученица 8 класса Нуруллина Эльвина
Руководитель: учитель химии
1. Основные характеристики почвы…………………………………………………..4
2. Общая характеристика исследуемого объекта…………………………………….6
4.1 Определение механического состава почвы……………………………………. 8
4.2 Определение структуры почвы……………………………………………………9
4.3 Определение влагоемкости почвы………………………………………………. 9
4.4 Определение водопроницаемости почвы……………………………………….10
4.5 Определение содержания воздуха в почвенном образце………………………10
5.2 Определение карбонат-ионов……………………………………………………11
5.3 Определение сульфат-ионов и хлорид-ионов…………………………………..13
5.4 Определение содержания гумуса………………………………………………. 14
Земля — ценнейшее природное достояние народа, место обитания человека. Почвенный покров является объектом труда и средством производства. Он используется для выращивания растений, получения продукции, размещения населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог, аэродромов, мест отдыха. Таким образом, почва — одно из важнейших богатств, которым располагает человечество, так как именно почва обеспечивает необходимыми продуктами питания. Все мы, в конечном счете, зависим от ее плодородия.
Актуальность данной темы заключается в том, что пришкольная территория МБОУ ЦО «Наследие» д. Урмикеево нуждается в посадке зеленых насаждений: деревьев, кустарников и цветов.
Цель исследования : изучить состав почвы пришкольного участка для улучшения её плодородия и видового многообразия растений.
Предмет исследования : структура почвы, водопроницаемость, содержание воздуха, содержание ионов, гумуса, кислотность почвы.
Объект исследования: почва пришкольного участка.
Для достижения поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи:
изучить механический и химический состав почвы;
освоить методику ионов;
выработать рекомендации по улучшению почвы пришкольного участка.
Методы исследования: изучение литературы, эксперимент, обобщение, сравнительный анализ, описательный, расчетный методы.
Новизна : проведено исследование и получены результаты, которые позволяют определить состав и свойства почвы как среды обитания, наметить программу действий по качественному улучшению почв и видового разнообразия растений пришкольного участка.
Научное и практическое значение работы : результаты работы можно будет использовать при проведении агротехнических мероприятий по улучшению свойств почвы.
1. Основные характеристики почвы.
Структура почвы — в почве можно выделить две части: органическую и неорганическую.
Органическая часть – в составе органического вещества почвы находятся все соединения растений, бактерий и грибной плазмы, а также продукты их последующего взаимодействия. Основу органической части почвы представляют гумусовые и фульвокислоты. Эти группы кислот обуславливают основные свойства почвы.
Неорганическая часть – это т вердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины, которые называются – механическими элементами. Они представляют обломки горных пород, отдельные минералы, гумусовые вещества, продукты взаимодействия.
Кислотность почвы — характеризует содержание протонов водорода в почве (выражают величиной рН). Различают кислотность почвы: до 4 — очень сильнокислая; 4,1-4,5 – сильнокислая; 4,6-5,0 – среднекислая; 5,1-5,5 – слабокислая; 5,6-6,0 — близкая к нейтральной и 6,0 — нейтральная.
Почвенный раствор может быть кислым, нейтральным и щелочным.
Кислая реакция определяется преобладанием в почвенном растворе ионов водорода (Н+), щелочная — гидроксильной группы (ОН
), а нейтральная — равновесием между этими ионами.
Однако для всех без исключения растений сильнокислые или сильносоленые (щелочные) почвы (рН 3-4 или 8-9) вредны. Слишком кислые почвы можно «исправить» внесением раствора извести. Для этого применяют гашеную или жженую известь, доломитовую муку, мел, сланцевую или древесную золу, известняк и т.д., но в большинстве своем используют распушенную известь. Снизить засоленность и щелочную реакцию почвы можно гипсованием.
Химический состав почв отличается большим разнообразием и зависит от типа почвообразования, почвообразующих пород, уровня грунтовых вод, их минерализации и других факторов. Содержание питательных и других веществ в разных почвах различно. Для многих растений главными элементами пищи являются: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и железо, которые считаются основными питательными веществами.
Азот — составная часть растительных белков. При недостатке азотного питания снижается рост побегов, при избытке сильно увеличивается рост побегов и листьев, удлиняется период вегетации. Фосфор играет важную роль в формировании и развитии органов плодоношения. Калий необходим для образования крахмала и сахара, усиливает обмен веществ в растениях и способствует повышению устойчивости их к морозам и болезням.
Значительное содержание в почве кальция способствует мощному развитию корневой системы. Железо содержится во всех частях растения. Без железа не образуется хлорофилл, хотя оно и не входит в его состав. Сера входит в состав белков. Она способствует растворению минеральных веществ в почве и тем самым улучшает питание растений. Магний участвует в образовании хлорофилла и в процессе ассимиляции. Недостаток магния вызывает пожелтение листьев с некрозами отдельных участков их.
Кроме них, существенную роль в жизни растении играют натрий, алюминий, кремний, барий, а также микроэлементы — бор, мышьяк, марганец, медь, цинк, кобальт и др. Микроэлементы являются катализаторами, ускоряющими течение биохимических реакций в тканях растений.
Определение количества питательных веществ в почве необходимо для разумного использования почвенного плодородия и для разработки системы удобрений.
2. Общая характеристика исследуемого объекта.
В качестве объекта для исследования почвы нами был выбран пришкольный участок МБОУ ЦО «Наследие» д. Урмикеево Нижнесергинского района.
Участок находиться на территории школы и состоит из нескольких частей: игровая площадка детского сада, открытый спортивный участок, учебно-опытный участок и школьный двор.
Практически со всех сторон он граничит с территориями частного сектора. С одной стороны к нему примыкает школьный двор. И лишь небольшая часть участка обращена к улице с движением транспорта, но отграничена от нее широкой полосой травяной растительности и ограждением.
Вблизи от пришкольного участка нет промышленных и сельскохозяйственных предприятий, автомобильных трасс, магазинов и других мест скопления людей и транспорта. На территории школы нет источников поверхностных вод (родников, рек, болота и др.) и других естественных преград.
На учебно-опытном участке школы организованы отделы: полевых, овощных и плодово-ягодных культур, цветочно-декоративный, коллекционный. Полевые и овощные культуры выращиваются в системе севооборота. Отдел плодово-ягодных культур состоит из сада, ягодника. В цветочно-декоративном отделе выращиваются однолетние, двулетние и многолетние цветочно-декоративные растения.
Большая часть территории школьного двора занята травяной растительностью. Очень мало древесных форм и кустарников. На опытном участке древесный ярус представлен плодовыми деревьями (яблонями) и кустарниками (черемуха и рябина)
Учащиеся школы регулярно осуществляется уборка территории от мусора.
В целом, такие факторы, как отсутствие по близости загрязняющих предприятий, удаленность от автотрасс, регулярная уборка территории, благоприятно влияют на состав и свойства почвы участка школы.
Поскольку средняя проба, взятая для анализа, должна характеризовать все свойства исследуемой почвы, на подготовку образца к взятию этой пробы мы обратили особое внимание.
Осенью 2016 года в сухую и ясную погоду мы из четырех различных мест участка взяли приблизительно по 200 г почвы, для проведения опытов по изучению свойств почвы.
Из взятого на участке образца и доведенного до воздушно-сухого состояния образца почвы тщательно отобрали пинцетом корни и видимые глазом органические остатки (панцири насекомых, семена, угольки и т. п.), раздавили почвенные комки пестиком и вновь тщательно отобрали корни, пользуясь при этом лупой. Затем пропустили через сито с отверстиями диаметром 1 мм, повторили отбор корешков, используя для этого следующий прием: сухую стеклянную палочку энергично натираем сухой шерстяной тканью и быстро проводим над почвой, распределенной тонким слоем по поверхности бумаги. Тонкие мелкие корешки и полуразложившиеся растительные остатки, которые до этого не удалось отобрать в связи с их малыми размерами, прилипают к поверхности наэлектризованной палочки и таким образом выносятся из почвы, снимаем их с палочки.
4. Физический анализ.
Для описания физических свойств мы исследовали механический и минеральный состав, структуру, влагоемкость, водопроницаемость и содержание воздуха в почвенном образце.
4.1 Определение механического состава почвы.
Взяли немного почвы, слегка увлажнили её и скатали в ладонях. Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании. Из чего мы сделали вывод, что почва лёгкая суглинистая. И в ней не значительно преобладает глинозём.
4.2 Определение структуры почвы.
Взяли немного почвы, разложили её тонким слоем на стекле и рассмотрели. Почва распалась на комочки. При добавлении воды не образовалась сплошная вязкая масса. Проанализировав результаты, мы сделали вывод, что почва имеет структуру.
4.3 Определение влагоемкости почвы.
Отобрали немного почвы и взвесили. Масса почвы m 1 = 100,2 г. Поместили на сутки в духовку при температуре около 100 градусов по Цельсию. Взвесили высушенную почву. Масса почвы стала m 2 = 88,4 г. Рассчитали процентное содержание воды по формуле:
Почва содержит 11,7 % воды. Сделали вывод, что из-за жаркого, сухого лета и осени без дождей в исследуемой почве содержится мало влаги.
4.4 Определение водопроницаемости почвы.
В цилиндр поместили образец почвы, перевернули его вверх дном в широкий стакан, затем налили примерно 100 мл в воды. Отметили время, за которое вода полностью впиталась в почву — 43 мин 18 с. Вывод: почва имеет не высокую водопроницаемость.
4.5 Определение содержания воздуха в почвенном образце.
В цилиндр поместили образец почвы, перевернули его вверх дном в широкий стакан, затем налили примерно 100 мл в воды. Наблюдали, как выделяется из почвы воздух, замещаясь водой. Определили:
— 10 минут 15секунд –время в течении которого выделялся воздух;
— величины пузырьков – крупные и средние;
Вывод: аэрация почвы хорошая.
По результатам физического анализа исследуемого образца мы установили:
— выраженная структурность, невысокая водопроницаемость и не плохая аэрация.
5. Химический анализ почвы.
5.1 Определение кислотности.
В пробирку поместили почву (высота столбика почвы должна быть 2-3 см). Прилили 5-7 см³ прокипячённой (для удаления углекислого газа) воды. Закрыли пробирку пробкой и встряхивайте в течение 2-3 минут. Дали раствору отстояться 1-2 минуты. Затем приготовили бумажный фильтр, вставили его в воронку, закреплённую в кольце штатива. Поставили под воронку сухую чистую пробирку и осторожно профильтровали, не взбалтывая осадка, полученную смесь почвы и воды. Почва осталась на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенный раствор (почвенную вытяжку). Нанесли стеклянной палочкой почвенный раствор на индикаторную бумагу и увидели рН = 5. Сделали вывод, что почва слабокислая.
5.2 Определение карбонат – ионов.
Наличие или отсутствие свободных карбонатов является важным диагностическим признаком почв. Присутствие заметных количеств карбонатов препятствует развитию кислотности, а иногда приводит к возникновению щелочности, что оказывает важное влияние на подвижность многих веществ в почве. Из карбонатов почти во всех видах почв преобладают карбонаты щелочно-земельных металлов (доломит, магнезит, гидрокарбонаты кальция и натрия).
В случае качественного обнаружения карбонатов осуществляется их количественное определение. О примерном содержании карбонатов можно судить по характеру вскипания почвы в определённой навеске образца.
Наличие в почве карбонатов устанавливают с помощью 10%-ной соляной кислоты. Небольшое количество почвы поместили в фарфоровую чашку и прилили несколько капель кислоты. При наличии в почве карбонатов с её поверхности начинают выделяться пузырьки углекислого газа. По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. Почва вскипала не интенсивно, мало-заметно, следовательно почва содержи 1-2% карбонат – ионов.
Таблица 1. Определение величины навески почвы для определения карбонат — ионов.
Очень сильное (бурное)
Заметное, но кратковременное
Слабое и кратковременное
Очень слабое и малозаметное
5.3 Определение сульфат – ионов и хлорид – ионов.
Наличие в почве легко растворимых солей определяют с помощью анализа водной вытяжки. В большую пробирку поместили 5 г почвы и залили 25 см³ дистиллированной воды, 2 минуты взбалтывали, а затем получившийся раствор отфильтровывали. Раствор разделили на две части и к одной пробирке добавили азотнокислое серебро, а в другую – хлористый барий. Если при добавлении азотнокислого серебра раствор белеет и на дно выпадает хлопьевидный осадок хлорида серебра, то в почве содержатся хлориды. Если при добавлении хлористого бария раствор мутнеет и происходит выпадение мелких кристалликов сульфата бария, то в почве имеются легкорастворимые сульфаты.
Хлориды и сульфаты снижают плодородие почвы, поэтому их наличие снижает хозяйственную ценность почвы и требует их удаление.
При добавлении азотнокислого серебра раствор на побелел, осадок не выпал, следовательно в почве не содержатся хлориды.
При добавлении хлористого бария раствор не помутнел, осадок не выпал значит в почве не имеются легкорастворимые сульфаты.
5.4 Определение гумуса.
Одним из главных признаков плодородия почвы является наличие в ней гумусовых веществ, которые обуславливают чёрную, тёмно-серую и серую окраски.
Гумусовые вещества — это органическая часть почвы, которая образуется при разложении и гумификации органических остатков растительного и животного происхождения. От запасов гумуса в почве зависит ее плодородие. В необрабатываемых почвах содержание гумуса находится в равновесном состоянии, при распашке и использовании их это равновесие нарушается. В связи с этим возникает необходимость определения гумуса в почвах и его регулирования для создания условий бездефицитного и положительного баланса. Для определения гумуса в почве разработаны различные методики, в том числе инструментальные. Для школьной лаборатории эти методики не приемлемы, поэтому мы определяли визуально образцы почвы по их цвету.
Таблица 2 . Категории почвы по окраске, содержанию гумуса и плодородию
Источник