Исследовательский проект "Экологическое состояние почвы"

Министерство образования и Молодежной политики

Свердловской области

Управление образования Администрации Артинского городского округа

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Артинского

городского округа «Артинская средняя общеобразовательная школа №6»

Экологическое состояние почвы около моего дома

Исследовательский проект

Направление социокультурное: современные технологии в социально-культурной сфере

Исполнитель:

Васильева Анастасия Владимировна,

обучающаяся 7 «Б» класса

Руководитель:

Мелехова Ирина Александровна

учитель биологии, высшей категории

Арти, 2023

Содержание

Введение……………………………………………………………………………….3

Глава 1. Общая характеристика почв Артинского района………………………...5

Глава 2. Методика исследования……………………………………………………8

Глава 3. Исследование…………………………………………………………..….11

3.1 Определение целлюлозолитической активности почвы……………………....11

3.2 Определение кислотности почвы……………………………………….………11

3.3 Определение фитотоксичности почвы...………………………………………..13

3.4 Определение массовой доли гумуса в почве……………………………………14

Заключение...………………………………………………………………………...15

Список используемой литературы………………………………………………..16

Приложение...…………………………………………………………………….…..17

Введение

Почва не только верхний слой земной коры, наделённый плодородием, но так же это предмет, применяемый в разных сферах деятельности, таких как: растениеводство, земледелие и сельскохозяйственная промышленность. Сельское хозяйство полностью построено на использовании почвы. В растениеводстве - это среда для развития растений. Животноводство развивается на основе продукции растениеводства. Почва является средой обитания для многих живых организмов. Живые организмы, находящиеся в почве, как и сама почва, нуждаются в заботе и охране. Необходимо беречь почву от истощения, разрушения и загрязнения. Поэтому целью моей работы является: определить экологическое состояние почвы около моего дома.

Задачи:

1. Изучить литературу по указанной теме

2. Взять образцы почвы

3. Провести исследования:

- определение целлюлозолитической активности почвы;

- определение фитотоксичности почвы;

- определение кислотности почвы;

- определение массовой доли гумуса в почве

Объектом исследования является почва придомового земельного участка.

Предмет исследования – экологическое состояние почвы придомового земельного участка.

Гипотеза: я предполагаю, что почва на нашем участке нейтральная (то есть, благоприятна для растениеводства), и может обеспечить оптимальные условия для нормального роста растений.

Методы исследования:

Теоретические: изучение и анализ литературы по данной теме.

Практические: проведение исследований и опытов.

Актуальность темы: жизнь человека неразрывно и тесно связана с почвами, ведь она является, хоть и косвенно, источником пищи. В настоящее время истощение и загрязнение почв происходит быстрыми темпами, поэтому необходимо как можно чаще наблюдать за её состоянием.

Глава 1. Общая характеристика почв Артинского района

Почва (от древнерусского - подошва «то, на что наступает пятка») – это верхний слой земной коры, наделённый плодородием. Она формируется под влиянием климата, растительности, материнских горных пород.

Таблица 1

Артинскиий городской округ в зональном отношении находится в подзоне серых лесных почв (таблица 1), они носят переходный характер от дерново - подзолистой к черноземам. Содержание гумусового горизонта возрастает в них до 30 метров. В связи с формированием лесостепной растительности имеются черноземные почвы. На отдельных участках можно наблюдать подзолитстый и дерновый процессы почвообразования.

Наиболее распространенные почвы лесостепной части района выщелоченные и оподзоленные черноземы и темно- серые лесные почвы.

На территории Артинского городского округа чернозем оподзоленый преобладает в северной подзоне лесостепи. Почвы сформировались под лиственными травянистыми лесами, которые к настоящему времени в большинстве вырублены. Сохранились лишь отдельные лесные массивы. Рельеф территории отличается чередованием сильно расчлененных возвышенностей, где широко развиты эрозионные процессы, и низменных равнин. Почвообразующие породы представлены преимущественно лёссами, лёссовидными суглинками и покровными тяжелыми суглинками. Почвы характеризуются высоким естественным плодородием. Широко используются в сельском хозяйстве для производства высокоценных зерновых, технических и масличных культур, а также под овощные и плодовые культуры. Нуждаются во внесении фосфорных и калийных удобрений. Почвы содержат в гумусовом горизонте в среднем 8,0-10,0 % гумуса. По профилю содержание его падает постепенно. В составе гумуса гуминовые кислоты всегда преобладают над фульвокислотами. Поглощающий комплекс насыщен кальцием и магнием (в соотношении 1:4). Почвы имеют близкую к нейтральной или нейтральной реакции водной суспензии (рН водный) и очень низкую гидролитическую кислотность, отличающуюся высокой емкостью поглощения в гумусовом горизонте (до 50мг-экв/100г почвы). По валовому составу нет перераспределения полуторных окислов по почвенному профилю. Отмечается некоторая обедненность полуторными окислами и илом верхней части горизонта. В таежной части района, где заходит Сабарский кряж, распространены серые лесные и горные светло – серые почвы. Из иинтрозональных почв получили распространение пойменные почвы и местами болотные. (4)

В последнее время замечены серьёзные загрязнения почвенного слоя на территории Артинского района. В 2016 году Прокуратура Артинского района проверила соблюдение федерального законодательства в деятельности общества с ограниченной ответственностью «ОРС-АГРО», занимающегося выращиванием сельскохозяйственных культур с использованием труда иностранных граждан. Установлено, что ООО «ОРС-АГРО» занимается выращиванием овощных культур в д. Волково Артинского района для последующей реализации населению. В результате проверочных мероприятий выявлены нарушения земельного, санитарно-эпидемиологического законодательства, трудового законодательства, законодательства о пожарной безопасности, а также законодательства в области сельского хозяйства. В частности, прокуратура выявила самовольное снятие и перемещение плодородного слоя почвы для забора грунтовых вод с целью полива в виде создания 8 бассейнов общей площадью 2,4 тыс. кв.м., захламленность территории; отсутствие документов о месте происхождения семян, использованных для посева, а также отсутствие документов, удостоверяющих их сортовые и посевные качества и подтверждающих прохождение семенного и фитосанитарного контроля. По результатам исследования образцов почвы, отобранных во время проверки, выявлено превышение содержания пестицидов Пиридабен, не зарегистрированного к применению на овощных культурах на территории Российской Федерации, превысило ОДК (ориентировочно допустимая концентрация = 0,3 мг/кг почвы) в 2,1 - 5,7 раз (!)в почве теплиц ООО «ОРС-Агро» Артинского района на площади 1,2 га.

Выращивание на этих землях овощной сельскохозяйственной продукции создает опасность попадания этих пестицидов в пищу людям, поскольку именно овощи являются накопителями токсических веществ. (5)

Вывод по главе: п. Арти находится в пределах Баякского почвенного района входящего в состав Артинского округа Предуральской северолесостепной почвенной провинции (Приложение 1).

В составе почвенного покрова преобладают светло-серые и серые лесные почвы. Водораздельные пространства заняты светло-серыми лесными почвами, по днищам зарастающих оврагов и балок можно встретить смыто-намытые почвы овражно-балочного комплекса.

В последнее время замечены серьёзные загрязнения почвенного слоя на территории Артинского района.

Глава 2. Методика исследования

Целлюлозолитическая активность почвы (разложение целлюлозы) – способность почвенных микроорганизмов разлагать целлюлозу. Естественные ненарушенные почвы содержат большое количество организмов-деструкторов (Деструкторы–организмы, питающиеся мёртвыми органическими веществами), разрушающих растительные остатки, состоящие в основном из клетчатки и целлюлозы.

В этом случае говорят о высокой целлюлозолитической активности почв. Такой активностью обладает нормальная, то есть не испытывающая сильного антропогенного влияния, почва.

Интенсивность разрушения клетчатки можно оценить по следующей таблице:

Таблица 2

Фитотоксичность – один из показателей состояния почвы, свидетельствующий о её химическом загрязнении, истощении плодородия, присутствии токсикантов.

Уровень фитотоксичности почвы проявляется в подавлении роста и развития высших растений, что удобно наблюдать в процессе прорастания семян и развития проростков. Отсутствие борьбы с фитотоксичностью приводит к частичной или полной потере урожая и загрязнению почв на долгий срок.

Признаки токсического влияния почвы на растения:

1. ожоги и опадение листьев;

2. нарушенное развитие плодов;

3. падение качества получаемых плодов;

4. снижение урожайности;

5. заторможенный рост культуры;

6. кривизна стеблей.

Почв развивается по причине накопления физиологически активных токсичных веществ, влияющих на высшие растения. Развитие такого состояния почвы связано с неправильным применением удобрений, пестицидов, и загрязнением воздуха, несут токсины в почву.

Токсичные вещества проникают в грунт от растений через их корневые выделения и остатки культур, не убранные после окончания периода вегетации. Повышается скорость накопления токсичных соединений на участках, где выращивание одновидовых растений проводится более 3 сезонов подряд.

Кислотность почвы (уровень pH) – это состояние земли, которое характеризуется тем, что почва начинает приобретать свойства различных кислот. Кислотность почвы зависит от нахождения в ней ионов водорода, а также от алюминия, который окисляет её. Кислотность имеет большое значение для многих сортов культурных растений, так как влияет не только на их рост, но и на качество побегов.

Для нормального роста и развития растений требуется определённый уровень кислотности почвы.

Поэтому pH – важнейший показатель состояния почвы, отражающий воздействие кислых осадков, процессов выщелачивания, применения кислых удобрений и т.д. Величина pH не только характеризует степень деградации почв, но и определяет меры, необходимые для восстановления её плодородия.

Для определения типа почвы, можно использовать шкалу значений:

Таблица 3

Гумус – основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Гумус составляет 85—90% органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности. 

Гумус образуется в почве в результате преобразования растительных и животных органических остатков.

Чем полезен гумус?

Он создает саму структуру почвы. Без гумуса почвы оставалась бы бесплодным песком или глиной. Именно он склеивает минеральные частички, благодаря чему формируются комки земли. В такой субстанции хорошо удерживается влага, необходимая того, чтобы питательные элементы всасывались и усваивались растениями.

Так же гумус делает грунт более рыхлым, насыщенным воздухом, а без кислорода невозможно корневое дыхание растений.

Глава 3. Исследование

3.1 Определение целлюлозолитической активности почвы

Оборудование: весы, фильтровальная бумага, капроновые мешочки, лопата.

Ход работы: Мной были взяты образцы почвы с трёх участков: №1 – с огорода; № 2 – у дороги; №3 – за огородом под деревом (Приложение 7).

Фильтровальную бумагу кладём в мешочки из капроновой ткани, помещаем в почву на глубину двадцать-тридцать сантиметров на две недели. (Приложение 2) По истечении указанного срока мешочки извлекались из почвы, тщательно очищались от корневых волосков и почвы, высушивались до воздушно-сухого состояния и взвешивались. По разнице в весе определялась интенсивность разрушения клетчатки (в %).

По итогу, я получила такие результаты (Приложение 3):

Исходя из результатов, я пришла к таким выводам: степень нарушения целлюлозолитической активности почв очень слабая.

3.2 Определение кислотности почвы

Оборудование: образцы почвы, дистиллированная вода, индикаторы, стаканы.

Ход работы: в пробирку помещаем почву. Доливаем дистиллированную воду, по объёму больше в три раза. После профильтровать полученную смесь, а почва, оставшаяся на фильтре и собранный в пробирке фильтрат, представляет собой почвенную вытяжку. Берём индикатор, и наносим на него почвенный раствор.

В ходе своих исследований я пришла к таким результатам:

Место на поверхности индикатора, куда был нанесён почвенный раствор, изменился в цвете. Индикатор №1 приобрёл жёлтый оттенок, индикатор №2 и №3 приобрёл жёлто-зелёный оттенок.

Далее я пришла к таким выводам:

Участок №1 – почва слабокислая (pH – 6);

Участок №2 – почва нейтральная (pH – 7);

Участок №3 – почва нейтральная (pH – 7). (Приложение 4)

Для более эффективного использования слабокислых почв, рекомендуется вносить в почву древесную золу. Ее необходимо внести не меньше 200 г на 1 кв.м. Эффективность золы можно увеличить, если добавить вместе с ней гашеную известь, мел либо доломитовую муку. Древесная зола не только уменьшит кислотность почвы, но еще и насытит ее фосфором, кальцием и микроэлементами.

Среди культурных растений на данных почвах лучше выращивать:

• На нейтральных и слабокислых (рН 6,0–7,4)  будут хорошо плодоносить практически все овощи: морковь, редька, огурцы с другими тыквенными, бобовые (горох, фасоль), шпинат, столовая свекла, салат, чеснок и основная доля пасленовых (томаты, баклажаны, болгарский перец). Помимо того, любят такие участки смородина, красная, облепиха, крыжовник и большинство косточковых культур. Они благоприятны для основной массы садовых цветов.

• На слабокислых (рН 5,5–6,0) хорошо растут семечковые, смородина черная, жимолость, земляника садовая, картофель, лилия, флоксы.

3.3 Определение фитотоксичности почвы

Оборудование: почвы с контрольных участков, пластиковые контейнеры объёмом 250 мл, семена чувствительных к химическому загрязнению растений.

Ход работы: 300 г почвы отбиралось с трёх разных участков, и помещалась в контейнеры. На поверхность сеяли семена (20-30 шт.), не закапывая. Контейнеры ставили в шкаф с комнатной температурой на 3-4 дня.

В контейнеры было посажено по 30 шт. в каждый. На второй день уже наблюдались изменения: в контейнере №1 взошло 22 семечка (73% от общей суммы), в контейнере №2 взошло 17 семян (57%), в контейнере №3 взошло 25 семян (83%) (приложение 5)

По истечению указанного срока (4 дня), были получены следующие конечные результаты:

Контейнер №1 – 26 семян (87%), не взошло 4 шт. (13%)

Контейнер №2 – 23 семечка (77%), не взошло 7 шт. (23%)

Контейнер №3 – 23 семечка (77%), 2 шт. погибло, не взошло 5 шт. (23%)

(Приложение 6)

Исходя из результатов, можно сделать вывод: первый участок менее подвержен фитотоксичности, так как на нём взошло больше семян. Второй и третий участки немного более поддержаны фитотоксичности.

Учитывая такую всхожесть семян, нужно использовать землю для прорастания семян с первого участка. А также необходимо соблюдать следующие условия для прорастания семян:

1. температура не ниже 25 градусов;

2. достаточное увлажнение;

3. наличие кислорода;

4. наличие света не всегда обязательно.

3.4 Определение массовой доли гумуса в почве

Оборудование: пробирка, линейка, образцы почвы.

Ход работы: большую пробирку на 2/3 заполняем образцом почвы. Приливаем большое количество воды. Пробирку закрываем пробкой и интенсивно встряхиваем в течение 2-х минут. Затем дать отстояться полученной смеси в течение 30-40 минут. При отстаивании образец разделился на три слоя. Верхний, почти чёрный по цвету слой, является гумусом (питательные органические вещества). (Приложение 7)

Далее, с помощью линейки измеряем высоту всего почвенного слоя (h₁) в пробирке. Затем измеряем высоту гумусового слоя (h₂). По формуле рассчитываем массовую долю гумуса (W) в почве:

W = h₁ \ h₂ x 100%

Образец №1.

Высота всего почвенного слоя – 8,3 см, высота гумусового слоя – 3,5 см.

W = 8,3 : 3,5 x 100% = 23,7%

Образец №2.

Высота всего почвенного слоя – 8,3 см, высота гумусового слоя – 4,1 см.

W = 8,3 : 4,1 x 100% = 20,2%

Образец №3.

Высота всего почвенного слоя – 8,3 см, высота гумусового слоя – 3,7 см.

W = 8,3 : 3,7 x 100% = 22,4%

Далее я пришла к таким выводам:

Все три образца почвы содержат небольшое количество органических веществ, и они бедны питательными веществами, поэтому требуют дополнительных внесений удобрений.

Заключение

Гипотеза, которую я выдвинула в начале своей работы, частично подтвердилась. Только на огороде почва слабокислая на остальных участках нейтральная. Цели и задачи, которые я поставила перед собой, тоже были успешно выполнены.

В ходе работы проводились различные опыты и исследования, некоторые из них вызывали незначительные трудности при выполнении. Исходя из результатов по определению экологического состояния почвы, можно сделать вывод, что почва на исследуемых участках преобладает нейтральная, и вполне может обеспечить оптимальные условия для нормального роста растений, но она бедна питательными веществами, поэтому необходимо дополнительных внесений удобрений.

В процессе было изучено правильное применение индикаторов, расчёт массовой доли гумуса по формуле, а также определение требуемых условий для выращивания семян и подобраны наиболее удачные растения для выращивания на данных почвах. Был составлен буклет. (Приложение 8)

Список используемой литературы:

1. Костычев П. А. Почвоведение. — М.: Юрайт, 2020.

2. https://sad6sotok.ru

3. https://literature-edu.ru/geografiya/1484/index.html?page=12

4. Учебное пособие "География Артинского городского округа" Мехоношина Людмила Ивановна https://infourok.ru/uchebnoe-posobie-geografiya-artinskogo-gorodskogo-okruga-3681352.html

5. https://irbit.city/novosti/zdorove/7190

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Гумус

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Почвенно-географическая карта Свердловской области

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Места закапывания проб бумаги

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Пробы фильтровальной бумаги после опыта

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Определение кислотности

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Всхожесть семян

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Контейнеры с посаженными семенами

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Пробирки с образцами почвы