Проект "Создание почвенного профиля чернозёма города Троицка Челябинской области"

XIV Всероссийский конкурс исследовательских работ, рефератов и проектов «Изучаем и исследуем»

Номинация: «Земля и море»

Создание почвенного профиля чернозёма

города Троицка Челябинской области

Автор проекта:

Булдыгин Матвей, обучающийся 9 «Б» класса

Руководитель: учитель

географии Хамитова И.В.

г. Троицк, 2025 год

Содержание

Введение

В прошлые годы я писал проекты о географических объектах нашего города, связанных с героями гражданской войны, о моём прадеде, герое Великой Отечественной войны, в этом году мне захотелось написать исследовательский проект, для выполнения которого необходим полевой (экспедиционный) метод. Вместе с руководителем мы решили, что объектом проекта будет «Почвоведение». Предметом станут почвы около города Троицка.

Цель моего проекта: определение типа почв в долине реки Уй.

Для достижения цели мы выделили несколько задач:

1. Выяснить, кто из великих учёных занимался почвами.

2. Собрать информацию о преобладающих почвах Челябинской области и Троицка.

3. Сходить в экспедиции к почвенным разрезам на реке Уй.

4. Обработать материал экспедиций.

5. Создать продукт на основе результатов экспедиций - почвенные профили.

6. Провести мониторинг полезности продукта среди обучающихся, изучающих тему «Почвы».

Гипотеза проекта: я предполагаю, что почвы в долине должны быть одинаковые.

Мне предстоит воспользоваться следующими методами: экспедиционным, наблюдением, статистическим, опытно-экспериментальным, аналитическим, опросом.

Продуктом проекта станут учебные почвенные профили.

Этапы выполнения работы соответствуют задачам.

1. Теоретическая часть

   1. Что такое почва

Почва – это поверхностный рыхлый слой земной коры, обладающий плодородием, образовавшийся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности микроорганизмов и их взаимодействия с растениями. Почва - одно из важнейших богатств, которыми располагает человек, так как является основным источником всех продовольственных ресурсов для населения планеты - 95 - 97 %. Это природное богатство обеспечивает продуктами питания человека, животных кормами, а промышленность - сырьём. Почва рождается, развивается и может деградировать – истощаться.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть - это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате процесса выветривания. Процесс выветривания или разрушения может идти за счёт перепада температур, действия ветра, воды, растений, живых организмов. Жидкая часть почвы – это вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений элементами питания. Газообразная часть заполняет поры, не занятые водой и содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, а также другие газы, например, метан [1].

1. Вклад В.В. Докучаева в исследование почв

Василий Васильевич Докучаев родился в селе Милюково Смоленской губернии в семье священнослужителя, он был седьмым ребёнком (1846–1903) (Приложение 1). Учился в Смоленской духовной семинарии, затем в Петербургском университете на геологическом факультете, затем там преподаёт [7].

В 1876 году общество врачей и естествоиспытателей посылает его как географа для исследования почвы Русской равнины, считалось, что почва – это горная порода, которая не меняется во времени. За два года он прошёл 10 тысяч километров Европейской части России. Это примерно расстояние от Челябинска до Чукотки (Приложение 2) [9]. Результат экспедиции – книга «Российский чернозём».

Докучаев впервые сформулировал научное определение о почве, назвав её «самостоятельным телом, которое является продуктом совместной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности».

Он первый сделал вывод, что почва возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени. За 30 лет Василий Васильевич создал новую науку «Почвоведение». Он утверждал: «Почва дороже золота. Без золота прожить можно, без почвы нет…»

Образцы «Царицы почв» - были представлены на Всемирной выставке в Париже в 1889 году в виде куба, каждая грань которого была равна 2 метрам 16 сантиметрам. Чернозём был взят в Панинском уезде Воронежской области. В Европе в то время слой чернозёма в 1 метр считался «сверхплодородным», а тут целая сажень. О российском богатстве заговорил весь мир. Русский отдел получил золотую медаль Всемирной выставки, Докучаев, как организатор - орден «За заслуги по земледелию», а наш Воронежский чернозём стал «эталоном плодородных почв». Это достижение звучит ещё более ценно, если знать, что на этой выставке публике представили Эйфелеву башню, телефон, телеграф, первые образцы автомобилей: трехколесная машина Карла Бенца, четырехколесная — Готлиба Даймлера.

В 2013 году в поселке Панино Воронежской области поставили скульптуру в виде земного шара с колосьями на гранитном кубе [6].

Всю свою жизнь Василий Васильевич Докучаев посвятил тому, чтобы жители России имели хлеб на столе и не знали голода.

1. Типы почв Челябинской области

Равнинная часть Челябинской области расположена на Западно- Сибирской низменности. Почвенный покров области сложный, но наиболее распространённым является чернозём – самый плодородный вид почвы (Приложение 3). Чернозём занимает 23% - это меньше, чем на этих же широтах Русской равнины, где 82%, но благодаря их наличию Челябинская область является не только промышленным, но и аграрным регионом. От почвы и климата зависит развитие сельского хозяйства области.  Экономика связана с выращиванием различных зерновых культур (пшеницы, ячменя, гречихи, овса, ржи, кукурузы, проса), гороха, сои, горчицы, льна, картофеля, подсолнечника, капусты, рапса и других овощей. Общие размеры посевных площадей - 2,3 % от всех посевных площадей в России, это 14 место.

Выделяют три подвида чернозёмов. Выщелоченные чернозёмы отличаются высоким содержанием гумуса – органического состава почвы, от которого зависит её плодородие и мощным перегнойным слоем (30-60 см), поэтому наиболее ценны для сельского хозяйства. Чернозёмы обыкновенные отличаются от выщелоченных наличием карбоната кальция в нижней части перегнойного горизонта, что затрудняет питание растений. Карбонат кальция – это CaCO₃ – проще мел, известняк, поэтому при соединении с любой кислотой, например, соляной, слышно шипение, это выделяется углекислый газ. CaCO₃ + 2HCL = CaCL₂ + H₂O + CO_2. В домашних условиях можно использовать для такого опыта уксусную кислоту. Южные чернозёмы маломощные и не богаты питательными веществами, встречаются в основном в Брединском районе [5].

1. Практическая часть

   1. Маршруты экспедиций к почвенным разрезам

Средняя толщина почв на территории России, редко превышает 1 метр, поэтому при создании почвенного профиля выбирают разрез именно такой глубины. В ходе практической части проекта мы совершили две экспедиции к ближайшим к городу почвенным разрезам. Оба они находятся в долине реки Уй, первый на левом берегу, второй на правом.

Первая экспедиция состоялась в субботу, 5 октября. Начался наш машрут на остановке Медгородок, откуда мы прошли мимо ФОКа «Юниор», затем мимо военного городка №4 по посёлку Токарёвка, видели тупиковую улицу им. Фёдора Никифоровича Плевако (в честь которого был снят художественный фильм с Сергеем Безруковым в главной роли), затем мимо садов «Южные», мимо гаражного товарищества и около моста через реку Уй по федеральной трассе А-310 мы вышли к почвенному разрезу №1 (Приложение 4). Путь составил 4 км. Сверху нашего почвенного разреза растут сосны. В литературе мы нашли, что сосна обыкновенная нетребовательна к почвенному плодородию и может расти на чернозёмах, которые сформировались на супесчаных почвах.

Вторая экспедиция состоялась после формирования толстого льда на реке в субботу, 7 декабря, так как второй почвенный разрез удобнее изучать со стороны реки Уй. Поэтому маршрут начался также на остановке Медгородок, пролегал через 5 микрорайон до пляжа, затем по реке до почвенного разреза №2 (Приложение 5). Путь составил 3 км. Сверху нашего отвесного берега была только степная травянистая растительность.

Для проведения наблюдений и измерений нам понадобилось следующее оборудование: телефоны, лопатка, метр, мешки под образцы почв, перчатки.

1. Результаты экспедиций

Почвенный профиль – вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы (Приложение 6) [8]. В составе почвенного профиля выделяются следующие горизонты, главное отличие этих горизонтов – цвет. А0 – лесная подстилка, состоящая из сильно переплетённых корней растений. А1 – гумусовый, самый богатый питательными веществами и самый тёмный. А2 – горизонт вымывания, вода просачиваясь уносит питательные вещества ниже, поэтому он гораздо светлее гумусового слоя, корни растений здесь в виде стержня. В – горизонт вмывания, сюда попадают питательные вещества из горизонта вымывания, поэтому цвет становится снова потемнее и корни растений вновь ветвятся. С – самый нижний слой почвы, это практически не изменённая горная порода, на которой образование почвы шло, поэтому называется материнский [4]. Все слои присутствуют в почвенном разрезе №1: А0 – 10 см, А1 - 40 см, А2 – 7 см, В -13 см, С – 30 см. В разрезе №2 наблюдаются только А0 – 7 см, А1 – 93 см (Приложение 7). Причём на этой глубине гумусовый слой не заканчивается, а продолжается до глубины 244 см, то есть 2 метра 44 см.

Выводы: так как горизонты А1 в двух разрезах 40 см и более, то перед нами чернозёмная почва, это соответствует карте почв Челябинской области (Приложение 3) и утверждению в учебнике по краеведению, что Троицк располагается на границе лесостепной и степной природных зон, где формируются чернозёмы [3]. Почва на правом берегу реки Уй гораздо плодороднее, так как гумусовый слой А1 гораздо больше и составляет 93 см против 40 см в разрезе №1. Это доказывает, что травянистая растительность даёт каждый год больше перегноя, чем древесная растительность, в нашем случае хвойная сосновая. А ещё, если бы Докучаев представил на Всемирной выставке в Париже в 1889 году чернозём из Троицка с разреза №2, то он бы мог стать «эталоном плодородных почв», так как он толще «сверхплодородного» метрового в Европе, хотя и тоньше Воронежского.

Зная из теоретической части, что чернозём может быть разный, мы провели опыт с использованием уксусной кислоты. В стеклянный стакан куда налили уксус добавляли образец почвы. Вывод: на разрезе №1 чернозём обыкновенный, послышалось шипение, появились на поверхности пузыри, что доказывает наличие карбоната кальция в нижнем части перегнойного слоя, то есть на этом берегу реки Уй есть остатки моллюсков древнего моря, мой руководитель собрала коллекцию окаменелых моллюсков и показывает их на уроках. На разрезе №2 чернозём выщелоченный, так как он отличается большим содержанием гумуса и никакой реакции с кислотой не происходило (Приложение 8).

Таким образом, гипотеза проекта подтвердилась частично. Почвы в долине реки Уй чернозёмные, но они разные - на правом берегу выщелоченные, на левом берегу – обыкновенные.

Чтобы создать уменьшенную копию почвенных разрезов мы воспользовались фанерными пеналами, которые я купил за 120 рублей каждый и сделал метки почвенных горизонтов, нанеся их прибором для выжигания в масштабе 1 см нашего макета 4 см на местности. Наполнил пеналы почвой горизонтов, уплотнил и залил сиропом, который изготовил из 20 столовых ложек сахара на полстакана воды. Верхний слой почвы в моём макете стал плотным (Приложение 7).

Продуктом проекта и результатом наших двух экспедиций стали почвенные профили для изучения данной темы на уроках географии.

1. Мониторинг практической пользы продукта

Мне было интересно узнать мнение ребят, которые изучают тему «Почвы», помогает ли им мой продукт, поэтому мы провели устный опрос в 8а, 9а, 9б классах.

Всего в опросе приняли участие 30 человек, положительно отозвались 28 человек, отрицательно 0 человек, ничего не изменилось в понимании у 2 человек (Приложение 9).

Вывод: мой продукт полезен, так как помогает лучше усвоить материал.

Заключение

Цель проекта – выполнена. Я прочитал материал о почвах ещё раз в учебнике географии России, дополнительно прочитал материал в краеведческой литературе о почвах нашей области. Проанализировал карту почв Челябинской области [2] и выявил преобладающие почвы – это чернозём обыкновенный. Узнал отличие обыкновенного чернозёма от выщелоченного и южного. Понял, что основателем почвоведения был Василий Васильевич Докучаев. Мне далеко до рекордов этого учёного, но я совершил две экспедиции длинной 4 км первая и 3 км вторая, чтобы изучить основные типы почв около Троицка. Обработал материал экспедиций. Создал продукт на основе результатов экспедиций - почвенные профили.

Гипотеза проекта подтвердилась частично. Почвы в долине реки Уй чернозёмные, но на правом берегу выщелоченные, на левом берегу обыкновенные.

Мой проект имеет практическое значение, так как его можно использовать на уроках географии.

Выполнение проекта заняло много времени с сентября этого учебного года до конца января, мне даже показалось, что прошлые проекты были легче. Зато благодаря этому исследовательскому проекту я впервые в своей жизни провёл опыт с уксусной кислотой и мне это понравилось.

Источники информации

1. Андреева М.А., Маркова А.С. География Челябинской области: Учеб. Пособие для обучающихся 7-9 классов основной школы. – Челябинск: Юж. – Урал. кн. изд-во, 2002.

2. Атлас. Челябинская область. Познай свой край. – Челябинск, «АБРИС», 2010.

3. Гитис. М.С., Захаров С.Г., Моисеев А.П. Челябинская область. Краткий географический справочник. Русское географическое общество. Челябинское региональное отделение. – Челябинск: АБРИС, 2011.

4. Домогацких Е.М., Алексеевский Н.И. География: учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. 5-е изд. – М.: ООО «Русское слово – учебник», 2012.

5. Левит А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование. Учебное пособие. 2-е изд. – Челябинск, Юж. – Урал. кн. изд-во, 2005.

6. https://vk.com/wall-52438379_1887 Как русский чернозём покорил Париж (текст, обращение 01.12.2024)

7. https://geographyofrussia.com Докучаев. Биография (обращение 14.10.2024)

8. http://photosoil.tsu.ru/ru/soils/2 Почвенные профили. Визуальная база данных почв и экосистем (обращение 30.11.2024, фото почвенного профиля)

9. https://www.avtodispetcher.ru/distance/ Расстояние между Челябинском и Анадырем (фото, обращение 16.11.2024)

Приложение 1

Приложение 2

Длина маршрута «чернозёмной» экспедиции 1876 года Василия Васильевича Докучаева 10 тысяч км,

это чуть меньше расстояния от Челябинска до города Анадырь

(Чукотский автономный округ) – 10532 км

Приложение 3

Почвенная карта Челябинской области

Приложение 4

Первая экспедиция, 5 октября 2024 года

Приложение 5

Вторая экспедиция, 7 декабря 2024 года

Приложение 6

Почвы Троицка на выбранных нами участках

Приложение 7

Таблица результатов экспедиций

Приложение 8

Результаты опыта с уксусной кислотой для определения типа чернозёма

Приложение 9

Мониторинг практической пользы продукта проекта среди обучающихся 8а, 9а, 9б классов