Проект по улучшению почв

Способы повышения плодородия почвы пришкольного участка МОУ СОШ № 102

Исследовательская работа ученицы 10 класса. работа выполнена на основе проведеных исследований и содержит рекомендации по повышению плодородия почв

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 102 п. Амазар Могочинского района Забайкальского края

673775 п. Амазар Могочинский район Забайкальский край ул Почтовая 5

Способы повышения плодородия почвы пришкольного участка МОУ СОШ № 102

Научно – исследовательская работа

Исполнитель: Климова Анастасия , ученица 10 класса

Научный руководитель: учитель МОУСОШ № 102

Резникова Надежда Владимировна

Глава 1. Плодородие почвы как экологический фактор…………………….5

Глава2. Исследование почвы пришкольного участка МОУСОШ №102….9

Глава3. Планирование деятельности по повышению плодородия почвы пришкольного участка МОУСОШ № 102……………………………………12

Наш пришкольный участок существует более 50-ти лет ( с 1949 года). Создан он был силами учеников с целью обеспечения плодово – овощными культурами столовой школьного интерната. По рассказам учителей, которые долго работают в школе и выпускников, на пришкольном участке выращивалось много различных культур ( и овощи, и ягоды, злаки). Урожайность была настолько хорошей, что школьная столовая была обеспечена от сезона до сезона. Когда в 90-е годы столовую закрыли, многие делянки пришкольного участка оказались заброшенными, заросли сорняками, остались лишь гряды под картофель, которые более 20-ти лет не удобрялись. Долгое время использовалась пахота плугом, что при насыпной почве участка недопустимо – на поверхность были подняты булыжник и глина. Как следствие, овощные культуры, которые мы выращиваем в настоящее время, не дают большого урожая. Плоды мелкие, с признаками заболеваний. При обработке почвы, можно заметить, что она очень уплотнена, ее слой тонкий, трудно обрабатывается, при обработке в сухом состоянии сильно пылит.

Гипотеза : перечисленные факторы связаны с истощением, изменением механического и химического состава. Мы предполагаем, что исследовав почву, плодородие возможно повысить. В связи с этим была выбрана тема данного проекта.

Объект исследования : Почва пришкольного участка

Предмет: Плодородие почвы

Цель: Определить систему мер по улучшению плодородия почвы на пришкольном участке.

1. Охарактеризовать плодородие почвы как экологический фактор, влияющий на культурные растения
2. Исследовать почву пришкольного участка
3. Спланировать деятельность по улучшению почвы на пришкольном участке

1. Реферативно – аналитический – изучение плодородия почвы как экологический фактор
2. Наблюдение
3. Экспериментальное исследование свойств почвы

Новизна и практическое применение материалов работы:

Подобная научно- исследовательская работа в школе пишется впервые. В ней будет поэтапно спланирована деятельность по повышению плодородия почвы пришкольного участка, благодаря чему ориентировочно через 3 года урожайность культур, выращиваемых школьниками во время летней производственной практики, повысится.

Глава 1. Плодородие почвы как экологический фактор

Почва — это в разной степени плодородный, имеющий разную мощность верхний слой Земли, на котором произрастает большинство растений. Без знаний о почве невозможно успешное выращивание растений [7].

Н. А. Качинский в своей книге «Почва, ее свойства и жизнь» (1975) дает следующее определение почвы: «Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай. »
По Г. Добровольскому (1979), «почвой следует называть поверхностный слой земного шара, обладающий плодородием, характеризующийся органо-минеральным составом и особым, только ему присущим профильным типом строения. Свойства почвы в своей совокупности создают определенный экологический режим ее. Такой экологический режим определяется понятием плодородие.

Исходя и анализа информационных источников, можно сделать вывод, что плодородие почвы – это экологический фактор, от которого зависит способность растения развиваться и плодоносить. Плодородие как экологическая единица зависит от лимитирующих факторов ( ограничивающих, сдерживающих).

К факторам,лимитирующим плодородие почв, относятся показатели состава, свойств и режимов почв, снижающие урожай культурных растений и биопродуктивность естественных фитоценозов [2]. С действием таких факторов связано явление почвоутомление. Рассмотрим факторы лимитирующие плодородие
1)Минеральная основа (минеральный скелет) почвы — это неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты, образующие вещество почвенного скелета, различны — от валунов и камней до песчаных крупинок и мельчайших частиц глины. Скелетный материал обычно произвольно разделяют на мелкий грунт (частицы менее 2 мм) и более крупные фрагменты. Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины.
Идеальная почва должна содержать приблизительно равные количества глины и песка с частицами промежуточных размеров.
Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Существует 11 основных классов почвы:
песок, супесь, песчанистый суглинок, песчанистый алеврит, пылеватый суглинок, песчанистый тяжелый суглинок, суглинок, тяжелый пылеватый суглинок, песчанистая глина, алевритистая глина, глина.
Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ.
2) Химический состав почв
Химизм почв частично определяется минеральным скелетом, частично органическим. веществом. Среди химических элементов, содержащихся в почве – азот. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы. Разные виды растений неодинаково относятся к содержанию доступного азота в почве. Содержание фосфора (Р 2 О 5 ) во многих почвах составляет 0,03-0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина — в форме органических соединений. Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Кальция (СаО) в почвах около 0,2-2% и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенном состоянии. Кальций — важнейший элемент, не только входит в число необходимых для минерального питания растений, но и является важной составной частью почвы. Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов.
3) Степень кислотности почв (рН) на рост растений оказывает значительное влияние. Она связана с содержанием в почве кислот (угольной кислоты, фульвокислот в глеево-подзолистых почвах) или щелочей (сода в солонцах), которая сильно зависит и от состава ионов в почве. Обилие ионов водорода или алюминия вызывает кислую реакцию, ионов натрия — щелочную.
Растения неодинаково относятся к кислотности почвы. Так, при различной реакции среда в горизонтах почвы может вызвать неравномерное развитие корневой системы у многих растений.
4) Влагоемкость и водопроницаемость.
Гравитационная вода — подвижная вода, является основной разновидностью свободной воды, которая заполняет широкие промежутки между частицами почвы и просачивается вниз сквозь почву под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Растения легко усваивают гравитационную воду. С этой точки зрения для растений весьма важен полив почвы, смачивание ее водой. Вода в почве удерживается также вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой прочной связанной пленки. Такую воду называют гигроскопической . Количество гигроскопической воды зависет содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах её содержится около 15%, в песчаных около 5% массы почвы.
По мере того, как накапливаются слои воды вокруг почвенных частиц, она начинает заполнять сначала узкие поры между этими частицами, а затем — все более широкие поры. Тонкоструктурные почвы, на пример, глины, удерживают больше воды, чем грубоструктурные, такие, как пески.
Большая примесь как глинистых, так и песчаных частиц снижает качество почвы. Песчаные (легкие) почвы имеют малую влагоемкость. Они слишком быстро высыхают. Глинистые (тяжелые) почвы содержат слишком мало воздуха, поэтому они плохо прогреваются и таким образом задерживают рост растений и деятельность почвенных организмов. Наилучшие условия для роста растений имеют пылеватые суглинки и суглинки, их водные и воздушные режимы оптимальны [8].

5) Аэрация почвы – насыщенность почвы воздухом. Это также очень важный фактор, определяющий развитие растения, его способность поглощать питательные вещества из почвы. Данный показатель напрямую зависит от предыдущего. Чем больше способность почвы удерживать влагу, тем меньше ее аэрация. Исходя из наблюдений, можно сделать вывод, что глинистые почвы удерживая большое количество влаги способны цементироваться ( слипаться в ком), сокращая количество воздуха.

6) Токсичность почв зависит от влияния на почвы различных источников токсического загрязнения ( промышленных предприятий, автомагистралей, дорог и т.п.). При токсическом воздействии на почвы в них накапливаются вредные вещества. Такие вещества могут угнетать растение, но большая их опасность в том, что без внешнего проявления непосредственного воздействия на растение, они накапливаются в них, попадая на стол к человеку.

Таким образом, плодородие почвы важнейший экологический показатель, от которого зависит урожайность культурных растений. На него оказывают действие лимитирующие факторы: механический состав, химический состав, кислотность, влагоемкость и водопроницаемость, аэрация и токсичность. Так как, в данной работе мы должны определить пути улучшения плодородия почвы пришкольного участка, необходимо исследовать образцы почвы по рассмотренным факторам и определить пути их улучшения ( если это потребуется). Данным вопросам посвящены последующие главы.

Глава 2. Исследование почвы пришкольного участка МОУСОШ № 102

Как уже было сказано, исследуемый нами пришкольный участок существует много лет. Почва на нем насыпная, требующая ручной обработки. Так случилось, что долгое время весной пахали ее плугом. Это сильно изменило механический состав почвы и повлекло за собой изменение и других показателей плодородия. Нужно учитывать, при этом низкую ухоженность почвы. Невооруженным глазом видно, что почва стала глинистой, тяжелой, трудно обрабатывается и летом покрывается плотной коркой, на которой в жару образуются трещины.

Мы исследовали действие лимитирующих факторов плодородия почвы, взятой с пришкольного участка. Работа была проведена следующая:

1) «Определение механического состава почвы» (см приложение №1, схема1) . Механический состав почвы влияет на всхожесть, развитие корневой системы растения, влагоемкость, водопроницаемость. Исследуя почву, мы визуально определили, что она мелкозернистая, размер частиц менее одного миллиметра. Увлажненная почва легко скатывается в шарики. Между ладонями легко формируется в колбаску, а колбаска соединяется в колечко, которое не трескается и не разламывается ( см. приложение № 2). Слепленное колечко на 2-й день стало очень твердым, крепким не раскололось даже при постукивании им по столу. Мы пришли к первому выводу: почва глинистая , очень плотная, она легко цементируется при воздействии влаги, поэтому замедляет развитие и питание корневой системы растений, снижает урожайность.

2) «Определение кислотности почвы» (см приложение №1, схема 2) . Кислотность почвы – важный показатель плодородия, разные растения проявляют разную потребность в кислотности ( для одних культур подходит кислая почва, другие ее не переносят и не могут дать хороший урожай). Опытным путем мы определили, что почва нашего пришкольного участка кислая (pH составляет 4 (см приложение №3).

3) « Определение влагоемкости и водопроницаемости почвы» ( приложение №1, схема 3,4, приложение №4) . Влагоемкость и водопроницаемость почвы зависят от механического состава и оказывают влияние на минеральное питание растений, т.к. от них зависит количество поступившей воды в почву и количество растворенных в ней минеральных веществ. Результаты опыта показали , что у почвы высокая влагоемкость и плохая водопроницаемость. Влагоемкость напрямую зависит от водопроницаемости. Так как почва по механическому составу глина, при взаимодействии с влагой на поверхности образуется корка, которая плохо пропускает воду. При поливе увлажняется только верхний слой почвы, а в глубине она чаще всего бывает сухой. Напротив при обильных дождях из-за высокой влагоемкости почва превращается в безкислородную «кашу», в которой растение начинает гнить.

4 ) « Определение насыщенности почвы воздухом» ( приложение №1, схема5). Насыщенность почвы воздухом или аэрация влияет на развитие корневой системы, а значит на минеральное питание растения. Аэрация почвы зависит в свою очередь от механического состава почвы. Мы определили, что аэрация почвы плохая . Соответственно, данный показатель значительно угнетает растение и снижает его урожайность.

5) « Определение токсичности почвы» ( приложение №1, схема6). Токсичность почвы влияет на содержания тяжелых металлов в растениях, которые растут на почве. Она зависит от промышленного воздействия на территорию. О токсичности почвы судят по всхожести семян. Так как, с двух сторон от пришкольного участка на расстоянии 0,5 метра расположены грунтовые дороги мы предположили, что почва может быть токсичной. Однако, при проведении опыта ( см. приложение № 5), выяснилось, что токсичность почвы на уровне ПДК ( всхожесть семян снизилась на 11%). На данное обстоятельство оказали влияние посадки деревьев по периметру участка, которые способны поглощать тяжелые металлы.

6) « Качественное определение химических элементов в почве» (приложение № 1, схема 7, приложение №6) . Минеральные вещества в почвы – это строительный материал для растений, от которого зависит развитие растения и его урожайность. Мы определили содержание некоторых веществ в образце и пришли к выводам:

А) карбонатов в почве мало

Б) концентрация хлорид-ионов в почве составляет 10-ые доли

В) в почве отсутствуют сульфаты

Г) нитратов в почве незначительное количество

Работая со второй главой, мы доказали, что почва истощена, бедна минеральными веществами, имеет плохой механический состав, плохо пропускает воду, цементирует корневую систему растения, имеет кислую среду ( в то время как культурным растениям в основном требуется почва с показателем pH близким к щелочному). Для повышения плодородия необходимо планировать деятельность по изменению перечисленных показателей. Третья глава посвящена данной проблеме.

Глава 3. Планирование деятельности по повышению плодородия почвы пришкольного участка МОУСОШ № 102

Исходя из первых двух глав, в данной мы спланируем деятельность по повышению плодородия почвы нашего пришкольного участка. Повышать плодородие глинистых почв трудно, это достаточно долгосрочная работа. Первостепенная наша задача перевести глинистую почву в суглинок. Поэтому мы планируем достичь каких- либо результатов за 5 лет. Планирование работы зависит от поставленных задач:

1. Улучшаем механический состав почвы, аэрацию и водопроницаемость. Почву необходимо облегчить, сделать более рыхлой, насыщенной воздухом. Для этого требуются компоненты, которые могут снизить цементирующий эффект глины.

Для улучшения глинистых почв в них вносят торф, песок, навоз. Так как затруднена перекопка, необходимо добавлять дробленый кирпич, солому, мелко рубленые веточки или кору, пережженные сорные травы. Сорняки сжигают вместе с корнями и приставшей к ним землей, а затем вносят в почву при перекопке участка.
На глинистых почвах быстро образуется мощная корка, затрудняющая доступ воздуха к корням, поэтому на цветниках или грядах с овощами нельзя допускать образование корки ( необходимо постоянное рыхление)[1]. Очень важно глинистую почву на зиму перекапывать, не разбивая комков. Сделать это надо до наступления осенних дождей, чтобы не уплотнить еще более почву. Зимой структура этих комков улучшится под воздействием мороза и влаги. Это ускоряет весеннее высыхание и прогревание почвы. А весной такую почву надо перекапывать ещё раз.

При окультуривании глинистых почв и углублении их пахотного слоя нельзя выворачивать на поверхность значительную часть нижнего подзолистого слоя. Глубину перекопки надо каждый год увеличивать всего на 1-2 см, добавляя при этом под перекопку известковые материалы и органические удобрения. Одновременно с органикой надо при осенней перекопке вносить в глинистую почву значительные дозы речного песка. Это очень трудоемкий, но эффективный приём. В связи с тем, что для разных культур, выращиваемых на участке, требования к механическому составу почвы разные, то и количество вносимого песка может быть разным.

при внесении в почву в течение 5 лет органики и песка в таких количествах можно верхний пахотный слой почвы толщиной 15-18 см превратить из глинистого в суглинистый [9].

2)Снижаем кислотность почвы. Для снижения кислотности в почву вносят известь, доломитовую муку. Эти вещества вносят в почву один раз в 4-5 лет [4]. Зола является хорошим материалом для снижения кислотности почвы, а так же содержит большое количество питательных веществ и микроэлементов.
Следует помнить, что вносить в почву известь одновременно с навозом нельзя, как внесение извести приводит к потерям азота из навоза [1]. Для осеннего известкования почвы применяются самые разнообразные щелочные материалы — молотый известняк, гашеная известь, доломитовая мука, мел, мергель, цементная пыль, древесная и торфяная зола [9].

3)Отводим с почвы излишки воды. Как уже отмечалось, почва нашего пришкольного участка в период длительных дождей превращается в густую грязь, вода вытесняет кислород, мелкие частицы почвы слипаются и растение начинает «задыхаться» — гнить. Простейшим способом отведением излишков воды является заложение дренажных канав по периметру участка, с целью отведения воды в более низкие места [1]. Направление грядок должно быть определено так, чтобы по межам был постоянно обеспечен хороший сток излишка воды [9].

4) Улучшаем химический состав почвы.

Но основной прием для постепенного улучшения структуры тяжелых глинистых почв — это внесение органических удобрений: перепревшего навоза, и сборных компостов .

Желательно вносить каждый год не менее чем по 1,5-2 ведра перепревшего навоза или компоста на 1 кв. метр. Это стимулирует развитие полезных почвенных микроорганизмов и дождевых червей. В результате их жизнедеятельности почва становится более рыхлой, структурной, лучше проницаемой для воздуха и воды и более плодородной для растений.

Хорошие результаты дает внесение в почву лежалых древесных опилок, не более одного ведра на 1 кв. метр. Но их внесение в почву при разложении отвлекает на себя часть почвенного азота, что снижает плодородие почвы и ухудшает условия произрастания растений. Чтобы этого не произошло, эти опилки надо предварительно замочить раствором мочевины (150 граммов мочевины на 10 литров воды на 3 ведра опилок) или же использовать подстилочные от скота опилки.

Отличный результат дает также посев в конце августа озимой ржи с последующей перекопкой ее весной. Перегнивая, все эти травы обогащают почву органическими веществами. И самое главное, что при этом глинистые почвы становятся более рыхлыми.

При отсутствии или недостатке органики для улучшения таких почв также часто сеют различные виды многолетнего клевера. Посевы периодически подкашивают, оставляя траву на месте. Полезное воздействие на почву оказывают живые и отмирающие корни клевера. Один раз в 3-4 года многолетний клевер перекапывают на глубину 10-12 см.

Известкование глинистой почвы производится только при осенней обработке. Обычно его проводят один раз через 5-6 лет. При этом не следует забывать, что внесение извести не только раскисляет почву. Внесение кальция повышает плодородие почвы, поскольку без него не образуется водопрочная структура. При известковании тяжелые почвы становятся более рыхлыми, что значительно улучшает водно-воздушный режим такой почвы.

После известкования улучшаются условия обработки тяжелых почв, их значительно легче перекапывать. Известкование усиливает деятельность разных микроорганизмов, усваивающих азот или разлагающих гумус, благодаря чему улучшается питание растений. [9]

Для улучшения минерального питания почвы используется садовый компост .

В некоторых информационных источниках для обогащения почвы фосфором рекомендуют использовать птичьи перья. Богаты фосфором, поэтому хорошо подходят для внесения в грунт под зиму, а также туда, где будут выращивать корнеплоды. [4]

Таким образом, процесс улучшения глинистой почвы длителен, требует достаточно большой работы. Однако, при правильной комбинации способов, возможно значительно повысить ее плодородие и урожайность выращиваемых культур. Исходя из третьей главы, мы спланировали деятельность в данном направлении ( см. приложение № 7)

В заключении работы мы пришли к следующим выводам:

1. Почва является экологическим элементом, определяющим особенности развития и плодоношения растений и, как следствие, урожайность сельскохозяйственных культур. Экологические особенности почвы определяют ее плодородие. Плодородие зависит от факторов: механического состава, кислотности, водопроницаемости и влагоемкости, аэрации ( газообмен), содержания минеральных элементов. Перечисленные факторы могут стать лимитирующими, т.е способны повлиять на плодородие и снизить урожайность выращиваемых культур. Исходя из этого, мы исследовали почву нашего пришкольного участка.
2. Нами был проведен анализ перечисленных показателей. Самым важным является механический состав, потому что от него зависят все остальные ( водопроницаемость, влагоемкость, аэрация, кислотность, химический состав). В результате исследования мы доказали, что почва на пришкольном участке неплодородна. Она представляет собой глину, которая при незначительном увлажнении превращается в плотный, трудно разбиваемый ком, поэтому у растений плохо развивается корневая система ( сдерживается развитие и питание его), наблюдается плохая всхожесть ( смещается период вегетации, в наших климатических условиях растение не успевает вызревать). Механический состав снижает водопроницаемость и газообмен почвы – глина плохо пропускает воду и воздух. Почва кислая. Из информационных источников, мы выяснили, что овощным культурам, которые мы выращиваем, нужна почва нейтральная или немного смещенная к щелочной среде ( см. приложение 8). Особенно это касается картофеля, свеклы, моркови, огурцов. Нужно отметить, что почва слабо токсична. Почва бедна микроэлементами, которые являются строительным материалом для культурных растений. Перечисленные недостатки необходимо устранять.
3. Чтобы устранить их и повысить плодородие почвы, урожайность растений мы спланировали деятельность ( см. приложение № 7). Вся запланированная работа займет длительный период времени, т.к. почва глинистая тяжелая.

Таким образом, гипотеза доказана, все поставленные задачи решены, цель достигнута.

1 . Коровина Галина. Земля на наших дачах или как улучшить почву на участке / сайт flowers-house.ru/content.php, 2014

2. Лисова Н. Курсовая работа: Плодородие почвы/ apm-alkasar.ru/referaty, 2010

3. Матвеева Л.Г. Фито – тест на токсичность почвы. – Экология растений Забайкалья. Выпуск № 6. Под ред. Канд.биол. наук Н.В. Уманской, канд. Биол. Наук О.А. поповой, Е.П. Якимовой. Издательство ЗабГПУ им. Н.Г. Чернышевского, 1999

4. Оксана Джетер. Почва: состав и кислотность / countrysideliving.net/

5. Повышение плодородия глинистой почвы, применение удобрений в полевом севообороте / xreferat.ru/13/2151-1-povyshenie

6. Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2005.-64с.

7. Почва как экологический фактор /eco-rasteniya.ru/pochva

8. Рахимова Н. Р. Почва как экологический фактор и среда обитания/ coolreferat.com

9. В.Г. Шафранский . Как улучшить глинистую почву? / sadovymir.ru/content/articles/1651

«Схемы анализа образца почвы пришкольного участка» [6]

«Определение механического состава почвы»

«Определение кислотности почвы» [6]

«Определение влагоемкости почвы» [6]

«Определение аэрации почвы» [6]

«Определение токсичности почвы» [3]

«Определение химического состава почвы» [6]

«Определение механического состава почвы»

« Определение кислотности почвы»

«Исследование почвы на влагоемкость и водопроницаемость»

«Исследование почвы на токсичность»

«Исследование почвы на содержание минеральных веществ»

Планирование работы по повышению плодородия почвы пришкольного участка

Показатель, характеристика почвы

Создание ответственной группы

По механическому составу почва — глина

1. Вносим в почву дробленный кирпич и кору деревьев
2. Вносим речной песок, из расчета: 0,5 ведра на 1 кв.м. на гряды под капусту и свеклу; 1 ведро на 1кв. м. на остальные гряды
3. Перекапываем на зиму, не разбивая комков ( с последующей весенней перекопкой)

Весна и осень в течении 5 лет

Плохая аэрация почвы

Кислая почва (pH= 4)

1. Вносим в почву известь, древесную золу

Один раз в 4 года ( отдельно от навоза)

Высокая влагоемкость почвы

1. Заложение дренажных канав по периметру участка

Бедный минеральный состав почвы

1. Вносим навоз (желательно конский)

1. Осенью на гряды вносим куриные перья

1. Вносим известь

В соответствии особенностями применения удобрений

Чередуем по годам с известкованием

Чередуем по годам с внесением навоза в почву

Приложение №8, график 1

«Отношение сельскохозяйственных культур к кислотности почвы»

Источник