Исследовательская работа "Определение гранулометрического состава почвы"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа села Урманаево» Азнакаевского муниципального района Республики Татарстан

Всероссийская научно-образовательная конференция «Шаги в науку»

Исследовательская работа на тему:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ

Руководитель Шайхулова Ляйля Марсиловна,

учитель биологии и химии

первой квалификационной категории

Содержание

I. Введение............................................................................................................... 3

1. Обзор литературы .............................................................................................. 5

1.1 Гранулометрический состав почвы ............................................................... 5

1.2 Минералогический состав почвы .................................................................. 6

1.3 Структура почвы ............................................................................................. 7

2. Методика исследования ...................................................................................10

2.1. Цель и задачи исследований ........................................................................ 10

2.2. Ход работы .................................................................................................... 10

II. Основная часть ……………………………………………………………… 12

III. Выводы ........................................................................................................... 15

IV. Литература …………………………………………………………………. 16

V. Приложения …………………………………………………………………. 17

ВВЕДЕНИЕ

При уборке пришкольного участка в период осенних листопадов и уборке клумб мы разговорились с одноклассниками о том, почему на наших огородах растут только определённые виды растений и не приживаются другие. Почва является неотъемлемой частью существования растений, так как их корневая система постоянно находится в контакте с ней. Прежде чем посадить на этот участок деревья, кустарники или цветы, мы должны узнать, какой тип почвы находится здесь, так как каждый вид растений может существовать только в определенных условиях.

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.

Гранулометрический (механический) состав почвы – это относительное содержание в почве частиц разного размера (рис. 1). Это содержание обычно выражают в процентах по массе высушенной почвы. Гранулометрический состав почвы отражает почвообразовательный процесс, в результате которого формировалась почва и позволяет проследить изменения материнской породы под воздействием этого процесса. Механический состав влияет на водный режим почв и степень их промытости и выщелоченности, отражается на температурном режиме почв.

Гранулометрический состав почвы оказывает большое влияние на почвообразование и агропроизводственные свойства почв. От него зависят: процессы перемещения, превращения и накопления веществ; физические, физико-механические и водные свойства почвы, такие как пористость, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемность, структурность, воздушный и тепловой режим.

Гранулометрический состав влияет на:

1. Поглотительные (сорбционные) свойства: чем больше в почве тонкодисперсных частиц, и соответственно, чем выше удельная их поверхность, тем выше емкость поглощения, влагоемкость, гигроскопичность, пластичность, липкость.

2. Плотность почв: с увеличение доли физического песка плотность уменьшается. Оптимальной для большинства культур считается плотность 1,0-1,3 г/см³.

3. Структурообразование: фракция частиц размером менее 0,001 мм характеризуется высокой коагуляционной и поглотительной способностью, вследствие чего накапливает наибольшее количество гумуса и зольных элементов питания, являясь ценнейшей составляющей рыхлых почв.

4. Наступление физической спелости, то есть способности почвы к крошению на мелкие комки при определенной влажности. Почвы тяжелого гранулометрического состава поспевают позже легкого.

5. Пластичность определяется содержанием физической глины. С увеличением доли физической глины предел пластичности расширяется.

6. Твердость. Высокая твердость повышает сопротивление почвы рабочим органам почвообрабатывающих машин и затрудняет рост проростков и корней растений.

7. Липкость — технологическое свойство почвы. Увеличивается при большом содержании физической глины, ухудшая качество обработки.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гранулометрический состав почв

Наиболее благоприятное сочетание агрофизических, агрохимических и биологических показателей плодородия отмечается в почвах среднего гранулометрического состава. Влияние гранулометрического состава на плодородие может сильно варьировать в зависимости от других показателей. Например, для дерново-подзолистых почв, сформировавшихся в зоне достаточного или избыточного увлажнения, оптимальным является легкий гранулометрический состав, тогда как наиболее высокое плодородие черноземов, наблюдается на почвах тяжелого гранулометрического состава.

Гранулометрический и минералогический составы не претерпевают существенных изменений при длительном сельскохозяйственном использовании земель, что позволяет выстраивать эффективную модель плодородия, опирающуюся на определенный диапазон изменений свойств почвы. Гранулометрический состав не требует воспроизводства, за исключением защищенного грунта и небольших участков, где его возможно изменить внесением песка или глины.

Генетические свойства почв и их гранулометрический состав определяют потенциальную урожайность сельскохозяйственных культур (табл. 1).

1. Минералогический состав почв

Разные по гранулометрическому составу фракции минеральной части почвы различаются по содержанию различных минералов (табл. 2). В песках и крупной пыли преобладают кварц и полевые шпаты, мелких фракциях — мусковит и другие слюды. В мелкодисперсной (

В песчаных и пылеватых почвах содержание кремния выше. С уменьшением размера частиц его содержание уменьшается, а количество алюминия, железа, калия, магния и фосфора увеличивается. В состав высокодисперсной фракции входит также органическое вещество почвы. Коллоидная и илистая фракции почв являются основным источником питательных веществ для растений и наиболее активной частью почвы в формировании емкости катионо-анионного и молекулярного обмена, определяют структурообразование и буферность.

Минералогический состав определяет набухаемость почвы — увеличение объема почвы за счет связывание коллоидными и глинистыми частицами воды в виде пленочных оболочек. Связанная вода уменьшает силу сцепления частиц. Набухаемость почв зависит от содержания вторичных минералов в подвижной кристаллической решетке.

1. Структура почвы

Агрегаты почвы — склеенные в комочки твердые частицы почвы.

Структурность почвы — способность образовывать агрегаты почвы.

Структура почвы — это физическое строение твердой фазы и порового пространства почвы, которое обусловлено размерами, формой, количественным соотношением, характером взаимосвязи и расположением механических элементов, так и состоящих из них агрегатов. Является важным агрофизическим показателем плодородия, определяющим водные, воздушные, физико-механические и технологический свойства, а также водно-гидрологические константы.

Классификация

В зависимости от формы структурных элементов различают три основных типа структуры (рис. 2, 3):

1) кубовидная: основными видами данного типа структуры являются глыбистая, комковатая, ореховатая и зернистая. Ореховатую структуру имеют серые лесные в иллювиальном горизонте почвы. Зернистая структура характерна для черноземов, пойменных и дерново-карбонатных почв;

2) призмовидная: основные виды - столбовидная, столбчатая и призматическая;

3) плитовидная: основные виды - плитчатая и чешуйчатая.

В процессе обработки разрушаются агрономически ценные агрегаты с образованием порошистой и пылеватой структуры. Чем больше пылеватость почв, тем ниже их плодородие.

Все виды структуры, делящиеся на горизонтальные отдельности, отрицательно влияют на развитие растений, так как мешают проникновению воды и корней.

В зависимости от размера агрегатов структура делится на следующие группы:

1) глыбистая, когда размер структурного агрегата составляет более 10 мм;

2) макроструктура – 10-0,25 мм;

3) грубая микроструктура – 0,25-0,01 мм;

4) тонкая микроструктура – меньше 0,01 мм.

1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Цель и задачи исследований

Почва является неотъемлемой частью существования растений, так как их корневая система постоянно находится в контакте с ней. Прежде чем посадить на этот участок деревья, кустарники или цветы, мы должны узнать, какой тип почвы находится здесь, так как каждый вид растений может существовать только в определенных условиях.

И так, проблема моей исследовательской работы: почему на наших огородах растут только определённые виды растений и не приживаются другие?

Объекты исследования: почвы из разных сёл Азнакаевского района Республики Татарстан, которые принадлежат разным типам и подтипам для определения разновидности почв или гранулометрического состава.

Гипотеза: мы предполагаем, что изучение почвы поможет выяснить её особенности и разработать правильные рекомендации по улучшению её плодородия, что значительно разнообразит количество видов растений и подобрать правильную технологию возделывания.

Цель исследований: научиться определять механический состав образца почвы «мокрым» и сухим методами, приобрести навыки в оценке гранулометрического состава почв.

Задачи исследований:

- определить гранулометрический состав почвы «мокрым» методом;

- определить гранулометрический состав почвы сухим методом;

- дать рекомендации о выборе технологии возделывания.

2.2. Ход работы

Сухой метод определения гранулометрического состава на ощупь.

- Сухой комочек или щепотку почвы/грунта кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. Механический состав определяется по ощущению при растирании.

- Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок.

- Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц.

- Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пылеватых и глинистых частиц.

- Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые — жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые — мягкости, но и явного присутствия песчинок.

Мокрый метод определения гранулометрического состава.

- Взять в ладонь небольшое количество почвы.

- Намочить ее водой и довести до консистенции пластилина.

- Попробовать раскатать из полученной массы шнур (рис. 4).

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Объектом исследования является почва из разных сёл Азнакаевского района.

Предметом исследования – состав почвы и ее структура.

Актуальность данной темы в том, что в настоящее время большое внимание уделяется плодородию почвы, озеленению и эстетичности вида садов и огородов.

Исследования проводились на почвах из разных сёл Азнакаевского района Республики Татарстан, которые принадлежат разным типам и подтипам для определения разновидности почв или гранулометрического состава.

Схема опыта:

- П^д – дерново-подзолистые почвы поселка Первое Мая;

- Л₁ – светло-серые лесные почвы деревни Таллы Буляк;

- А^л – аллювиально-луговые деревни Митряево;

- Ч^оп – черноземы оподзоленные села Урманаево;

- Ч^в – черноземы выщелоченные села Асеево;

- Ч^т – черноземы типичные поселка Победа.

Были получены следующие результаты (табл. 3). Дерново-подзолистые почвы поселка Первое Мая, светло-серые лесные почвы деревни Таллы Буляк и выщелоченные почвы села Асеево оказались тяжелосуглинистого гранулометрического состава – «мокрым» способом шнур получается при раскатывании сплошно, кольцо образуется с трещинами. У черноземов оподзоленных и типичных села Урманаево и посёлка Победы гранулометрический состав среднесуглинистый – шнур при раскатывании получается сплошной, а при свертывании в кольцо распадается. Легкосуглинистый гранулометрический состав получен у аллювиально-луговых почв деревни Митряево. При «мокром» способе определения гранулометрического состава шнур скатывается, но дробится.

Проверка гранулометрического состава сухим методом, также подтвердила результаты, полученные по «мокрому» способу. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Это подтверждает полученные данные.

Зная гранулометрический состав почвы, можно верно подобрать технологические операции, которые необходимо проводить на таких почвах (табл. 4). На тяжелосуглинистых черноземах рекомендуется сочетать разноглубинную отвальную и безотвальную обработки с поверхностной обработкой. На среднесуглинистых черноземах и легкосуглинистых аллювиальных почвах необходимо уменьшить интенсивность и глубину обработок. А на тяжелосуглинистых дерново-подзолистых и светло-серых лесных почвах необходимо включить глубокое рыхление с помощью безотвальных, чизельных орудий, плугов-глубокорыхлителей.

1. ВЫВОДЫ

Зная гранулометрический состав почвы, можно верно подобрать технологические операции, которые необходимо проводить на таких почвах (табл. 4). На тяжелосуглинистых черноземах рекомендуется сочетать разноглубинную отвальную и безотвальную обработки с поверхностной обработкой. На среднесуглинистых черноземах и легкосуглинистых аллювиальных почвах необходимо уменьшить интенсивность и глубину обработок. А на тяжелосуглинистых дерново-подзолистых и светло-серых лесных почвах необходимо включить глубокое рыхление с помощью безотвальных, чизельных орудий, плугов-глубокорыхлителей.

Конечно, я понимаю, что наша работа в условиях средней общеобразовательной школы не может носить глубокого фундаментального характера. Но, тем не менее, исследовательская работа, проведенная мной, позволяет надеяться, что ее результаты будут учтены и применены на практике не только в своих садах и огородах, но и на сельскохозяйственных угодьях.

5. ЛИТЕРАТУРА

1. Кирюшин В.П. Агрономическое почвоведение. – М.: КолосС, 2009.

2. Муртазина С.Г. Практикум по почвоведению /Муртазина С.Г., Гайсин И.А., Муртазин М.Г.//Учебное пособие с Грифом УМО ВУЗов РФ. Казань: 2006. -225с.

3. Муртазина С.Г. Практикум по геологии /Муртазина С.Г., Муртазин М.Г.// Учебное пособие с Грифом УМО ВУЗов РФ Казань: 2007 . - 215с.

4. Азаренко, Ю.А. Практикум по общему почвоведению : учебное пособие / Ю.А. Азаренко, А.М. Гиндемит. — Омск : Омский ГАУ, 2017. — 101 с. — ISBN 978-5-89764-600-5. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система «Лань» : [сайт]. Раздел «Ветеринария и сельское хозяйство».— Режим доступа URL: https://e.lanbook.com/book/102195

5. Ганжара, Н. Ф. Почвоведение с основами геологии: учебник / Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов. — Москва: ИНФРА-М, 2019. — 352 с.

6. Муха В.Д. Агропочвоведение.- М.: КолосС, 2004.-450 с

Кирюшин В.П. Агрономическое почвоведение. –М.: КолосС, 2009.

7. Ковриго В.П. Почвоведение с основами геологии. М.: КолосС. 2001.

8. Горбылева, А. И. Почвоведение: Учебное пособие / А.И. Горбылева, В.Б. Воробьев, Е.И. Петровский; Под ред. А.И. Горбылевой - 2-e изд., перераб. - Москва: НИЦ ИНФРА-М; Минск: Нов. знание, 2014 - 400с.

9. Мамонтов, В. Г. Почвоведение: справочник: учебное пособие / В.Г. Мамонтов. — Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2020. — 365 с.

6. ПРИЛОЖЕНИЯ

Рис. 1. Почвенные фракции по гранулометрическому составу

Таблица 1. Максимально возможная урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от гранулометрического состава почвы, т/га

Таблица 2. Примерный химический состав разных гранулометрических фракций почвы, масс. %

Рис. 4. Методика определения гранулометрического состава «мокрым» методом

Таблица 3. Гранулометрический состав почв по «мокрому» способу

Таблица 4. Технологические операции по гранулометрическому составу почвы

Приложение 1. Подготовка почвы к анализу

Приложение 2. Ход работы по определению гранулометрического состава

почвы