Изучение почв пришкольного участка

Чтоб возник, друзья мои, в природе 
тоненький слой почвы, словно нить, 
много, очень много лет проходит, 
много и труда надо вложить.
Цымбал Алиса

Введение.

Почвы – это особые природные тела, такие же особенные, как животные, растения и минералы. Это отдельное “царство природы”. А что мы о ней знаем?  Почвы в пределах школьной территории учащиеся и учителя школы превратили в красивый зеленый уголок природы в центре большого города. Но что же мешает нашим цветникам быть ярче? Почему не все виды цветов выживают на клумбах даже при хорошем уходе?

На уроках географии нас знакомили с почвами разных видов и выяснили, что почвы обладают неодинаковыми свойствами. Одни хорошо удерживают влагу, другие, наоборот, свободно пропускают ее в нижележащие горизонты сразу после дождя или полива. Бывают щелочные, содержащие много извести, а бывают – кислые. Есть почвы плодородные, богатые питательными веществами, а другие настолько бедные, что на них ничего не растет. Чтобы найти причину нужно хорошо знать особенности почвы и способы ее улучшения.

Актуальность данной темы в том, что в настоящее время большое внимание уделяется озеленению школьной территории, развитию подсобного хозяйства в школах, привлечению учащихся к активной работе на земельном участке.

Цель исследования – определить свойства почвы на школьном участке. Выяснить пути возможных улучшений плодородия почв пришкольного участка.

Для этого необходимо решить следующие  задачи:

- изучить литературу, материалы в сети Интернет, получить информацию из книг о почве

- определить состояние почвы

- разработать рекомендации по улучшению качества почвы

Объект и методика исследования

Исследования начались осенью 2013 г. Объектом исследования явилась почва школьного участка - образец №1 (улица Чайковского, 5) и почва дачного участка (для сравнения) - образец №2 (СНТ Шинник-3).

Используемые методы:

- наблюдение и сравнение;

- изучение литературы по теме;

- эксперимент;

- лабораторные исследования,

- обобщение полученных данных

- разработка рекомендаций по внесению необходимых минеральных

удобрений и по выбору цветов

Гипотеза

Земли пришкольного участка никогда не исследовались. Предполагаем, что изучение почв даст  возможность выяснить их особенности и разработать правильные рекомендации по улучшению плодородия почв, что значительно разнообразит количество видов цветов, деревьев, кустарников на участке.

Почва-многофункциональная природная система. Что мы знаем о почве? Она скрыта от наших глаз и, пожалуй, является одним из самых малоизвестных большинству людей компонентов природы.

Спросите, что такое почва, и вы получите разные ответы. Для крестьянина — это земля, плодородная или неплодородная; для строителя — это грунт, на котором возводят сооружения; старательный дачник расскажет, сколько удобрений он вложил в почву. Все эти ответы объединяет одно: почва понимается только как ресурс. И очень немногие вспомнят школьные уроки и скажут: почва — это особое природное тело, формирующееся сочетанием природных факторов, свойства которого зависят от природных условий местности и длительности его формирования. Почву надо изучать, потому что она обладает плодородием. Плодородие — это способность субстрата удовлетворять потребности растений в питании, воде и воздухе, обеспечивать им необходимые условия для жизнедеятельности. И только ли плодородием ограничивается на Земле роль почвы как природного тела? Мы ответим на вопросы: В каких важнейших процессах на Земле участвует почва, каким незаменимым хранилищем информации является она для учёных? Каковы экологическая и информационная функции почв?

Почва как природное тело. Исследуя почву в течение столетий в целях повышения её плодородия, учёные не могли не обращаться к вопросу о происхождении почв. Высказывалось много предположений, в частности, о роли растений и животных в формировании почв. В России пристальное внимание естествоиспытателей было обращено к чернозёму.

В 1876 г. молодой геолог из Петербургского университета, Василий Васильевич Докучаев приглашается в специальную Чернозёмную комиссию. Основная задача комиссии — исследовать причины падения плодородия чернозёмов при длительной распашке.

Почвы, пишет В.В. Докучаев, это “вполне самостоятельные естественно-исторические тела, которые являются результатом чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительных и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности, наконец, возраста страны”. Это был вывод огромного значения, послуживший теоретической основой новой естественно-исторической науки-генетического почвоведения, а В.В. Докучаев во всем мире был признал её основателем.

Почва — это не механическая смесь органического и минерального вещества, а закономерно организованная толща, пронизываемая потоками вещества и энергии.

Почва как источник научной информации. Почва-память.

Курганы, насыпи, вулканический материал, пески, лёссы, речные и морские отложения сохранили нам древние почвы или их фрагменты. Иногда это целая серия почв, по их строению и свойствам можно судить о природной обстановке и времени их формирования, и каждое звено в этой серии — свидетель прошлого и информатор для исследователя. Появилось понятие “почва-память”, означающее способность почвы сохранять следы прошлых процессов, протекавших в почве и отражавших определённые условия почвообразования.

Например, карбонатные новообразования содержат информацию о стадиях развития почвы и климатических изменениях, смене условий увлажнения. Это “читается” по размерам кристаллов, железистым плёнкам, соединению нескольких карбонатных конкреций вместе, новообразованиям внутри конкреций и т.д. Особую часть почвенной памяти составляют биогенные формы, хорошо сохраняющиеся в почве. Пыльца и споры, фитолиты, растительные остатки, раковинные амёбы, угли, кости, чешуя рыб — всё это очень точные индикаторы условий природной среды.

Особое значение имеют археологические находки в почве, позволяющие отнести почву к тому или иному периоду времени, воссоздать дневную поверхность и условия почвообразования.

Экологическая функция почвы.

Возникает новое направление в изучении почв — экологическое почвоведение. Почва начинает рассматриваться с позиций её роли в жизни биосферы и других земных оболочек как сложная многофункциональная природная система. Оказалось, что педосфера, эта тончайшая оболочка на поверхности земной суши, играет незаменимую роль в жизни планеты Земля. Недаром один из международных журналов, посвящённых исследованию почв, называется “Geoderma” — “Кожа Земли”. Ученые выделяют глобальные функции почвы:

Почва — основная среда обитания организмов суши. В почве и на почве обитает 92% от числа всех известных на Земле видов растений и животных. В ней хранятся семена, эмбрионы. Как писал известный российский биолог М.С. Гиляров, почва — это основное хранилище генетического разнообразия жизни на нашей планете, экологический щит биосферы.

Почва — связующее звено большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на Земле. Органические и минеральные вещества, синтезированные растениями и животными, попадают в почву; именно в почве совершается их деструкция до составляющих химических элементов. Часть элементов уходит с речным стоком в Мировой океан, а оставшаяся часть химических элементов, куда более значительная, возвращается вновь в состав живого вещества, включается в новые циклы жизни. Интересно проследить, например, геохимическую судьбу таких элементов, как калий и натрий. Оба элемента содержатся в горных породах примерно в равных количествах (около 2,5%), а в океанической воде, куда поступает весь ионный сток с суши, содержание калия в 25 раз меньше, чем натрия. Калий — биофильный элемент, то есть элемент, постоянно входящий в состав организмов, поэтому он удерживается в малом биологическом круговороте элементов “почва — растительный покров суши”.

Почва — самая биологически продуктивная часть биосферы. Биомасса суши, связанная с её почвенным покровом, составляет 99,8% всей биомассы Земли. Ежегодная биологическая продуктивность наземных растительных сообществ, неразрывно связанных с почвой, в три раза выше, чем в Мировом океане. Сравните площади и объёмы тонкой плёнки почвенного покрова и Мирового океана. Продукты питания, получаемые человечеством в результате использования плодородия почв, составляют 98,5% всех используемых пищевых продуктов. И это несмотря на огромные, казалось бы, уловы рыбы и прочих морских продуктов.

Почва — аккумулятор влаги. Дождевая и снеговая влага накапливается в почве; постепенная отдача влаги позволяет рекам, ручьям, родникам сохранять свою водность.

Почва — фильтр для грунтовых вод. В ней происходит сорбция химических элементов и микроорганизмов, то есть очистка воды от ряда веществ.

Почва — регулятор газового режима и состава атмосферы. Почва вследствие происходящих в ней биохимических и физических процессов выделяет в приземные слои атмосферы огромную массу диоксида углерода, существенно превышающую суммарный объём его антропогенных выбросов. Этот процесс характерен для распаханной почвы, и объёмы дыхания почвы существенно снижаются при её зарастании. Но главное в газовом балансе то, что лесные массивы, в частности обширный таёжный лесной пояс России, поглощают в процессе фотосинтеза значительно больший объём диоксида углерода по сравнению с тем, что поступает в атмосферу в результате дыхания почвы и выбросов промышленности.

1.2. Зональнность почв.

“Весь земной шар одет разноцветными почвенными лентами, окраска которых, параллельно увеличению тепла и света от полюсов к экватору …постепенно делается интенсивнее и ярче, начиная от белозёмов (подзолы) на севере, переходя в серые земли, чернозёмы и каштановые почвыв умеренно тёплых широтах и кончая желтозёмами и карминно-красными латеритами (краснозёмы) в субтропических и экваториальных широтах”.

В.В. Докучаев. К учению о зонах природы. 1899 г Приложение 1.

В России формируются такие зональные типы почв: арктические, тундрово-глеевые, подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, чернозёмы, темно-каштановые, светло-каштановые. Явление широтной зональности почв в нашей стране, особенно в европейской части России, выражены более ярко, чем в других станах мира, что связано не только со значительной протяженностью её с севера на юг, но и с преобладанием равнинного рельефа в условиях умеренного континентального климата. Приложение 2.

Арктические почвы отличаются маломощным (1-5 см) горизонтом и пятнистым распространением. В тундре формируются тундрово-глеевые и болотные почвы. В интенсивно промываемых почвах северных лесов образуются подзолистые почвы, южнее-дерново-подзолистые почвы. В широколиственных лесах и под лесными участками степи - серные лесные почвы. В степях образуются самые плодородные почвы-черноземы. Обильная травяная растительность в этой зоне способствует повышению количества перегноя. С осветлением почв растет и их засоленность.

В горных районах почвы, следуя вертикальной зональности, также изменяются вслед за изменением климата и растительности. Общим свойством этих почв является щербнистость, грубость механического состава. Приложение 3.

В биоклиматических условиях Прииртышья сформировались основные зональные типы почв: подзолистые, глеево-подзолистые, дерновые, серые лесные, серые лесные глеевые, черноземы и лугово-черноземные почвы. Кроме зональных широко распространены и азональные типы почв: солонцы, солончаки, солоди, болотные и лугово-болотные.

В Омске сформировалось более 16 типов почв с множеством разновидностей. Подзолисто и глеево-подзолистые почвы занимают максимальную площадь-21,1%, черноземы-15,5%, черноземно-луговые-13,9% солонцы-8,9%, солоди-7,8%, луговые - 4,2%, аллювиальные-1,8%, лугово-болотные-1,6%, солончаки-1,5%. Приложение 4.

1.3. Особенности почв.

Почвы обладают важными особенностями.  Благодаря  основным факторам почвообразования – климат, материнская порода, растительный и животный мир, рельеф, Приложение 5, а также хозяйственная деятельность человека – на суше сформировались почвы в таком примерном количественном составе. Приложение 6. Климат воздействует на тепловой и водный режимы   почв, обусловливая проходящие в ней процессы и их интенсивность, и в значительной степени определяет растительный покров и животный мир. Материнская порода в процессе почвообразования превращается в почву. От ее механического состава и структурных особенностей зависят физические свойства почв – водо- и воздухопроницаемость, влагоемкость и другие, следовательно, водный, тепловой, воздушный режимы, скорость передвижения веществ в почве.

По механическому составу почвы делятся на песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые и легкие суглинистые. У песчаных почв хорошая воздухопроницаемость, благоприятные тепловые свойства, но влага в них быстро уходит в нижние слои.  В таких почвах корневая система растений развивается плохо. При увлажнении песчаных почв, их комочки не скатываются в шарик. Супесчаные почвы воздухопроницаемы, у них благоприятные тепловые свойства, но они тоже не достаточно влагоустойчивы, корневая система в них развивается слабо. При увлажнении этого типа почв, комочки скатываются в шарик. Для улучшения структуры и повышения влагоемкости в них нужно вносить повышенное количество органических удобрений (совместно с минеральными)  и известь. Но делать это нужно в несколько приемов и на разную глубину. Это создаст также благоприятные условия для размножения полезных микроорганизмов и будет способствовать повышению плодородия. У суглинистых почв удовлетворительная воздухопроницаемость, благоприятные тепловые свойства. Корневая система растений в них развивается удовлетворительно и при увлажнении суглинистые почвы скатываются в колбаску с тонким кончиком, не ломающуюся при сгибании. Эти почвы обладают хорошей структурой, большим запасом питательных веществ, доступных растениям, а поэтому более плодородны (за исключением сильно подзолистых). Однако и суглинистые почвы нуждаются в своевременном пополнении запасов питательных веществ. Глинистые почвы отличаются плохой воздухопроницаемостью,  неблагоприятными тепловыми свойствами. Они влагоустойчивы, плохо обогреваются. Корневая система растений в таких почвах развивается очень плохо и комочки такого типа почвы при увлажнении скатываются в колбаску, не ломающуюся при изгибе. Приложение 7.

Плодородие почвы – это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах зольной и азотной пищи, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством тепла и воздуха. В сутки растения, произрастающие на площади одного гектара, в среднем поглощают: азота – 1-2 кг, фосфора – около 0,5 кг, калия – 2-4 кг и других элементов – 2-4 кг.  Вода и органические вещества составляют 99% от веса растения. Значит, на долю солей приходится всего 1%.  Но без этого процента нормальная жизнедеятельность растений невозможна.

1.4. Практическая часть (исследование механического состава почвы, кислотности образцов, содержание нитратного азота, наличие калия).

В нашей работе мы проводили анализ почвы школьного участка: №1 (улица Чайковского, 5) и почвы дачного участка (для сравнения) №2 (СНТ Шинник-3) по следующим показателям: механический состав, кислотность, определение содержания в почве ионов калия, нитратного азота.

Механической состав почвы и кислотность мы определяли только у образца № 1.

Механический состав почвы определяли по методике, представленной в Приложении 7. В результате эксперимента можно сделать вывод о том, что наша почва участка № 1 (школьный участок) является тяжелосуглинистой, т.к. при скатывании наша колбаска образует длинный жгут, который при сгибании в кольцо дает несколько трещин. Результаты данного эксперимента представлены в приложении 7.

Кислотность определяли при помощи рН-метра беспроводной цифровой лаборатории ЛабДиск по методике, представленной в Приложении 8. В результате эксперимента мы определили, что почва школьного участка (образец № 1) = 7,8, т.е. наша почва на территории школы является слабощелочной.

Определение в почве нитратного азота выполняли в ОмГАУ по методике, представленной в Приложении 9. Результаты эксперимента показали, что в образце № 1 и № 2 очень низкое содержание нитратного азота.

Наличие в почвах калия определяли в ОмГАУ по методике, представленной в Приложении 10. В результате эксперимента мы установили, что в образце №1 (почва пришкольного участка) содержание калия низкое, а в образце №2 – среднее содержание калия.

Приложение 10. Фоторепортаж о ходе лабораторных исследований почвы.

Заключение

Чем же характерны особенности почв пришкольной территории? Лабораторные исследования нам помогли провести Иматова Наталья Николаевна - учитель химии, экологии и Казанцева Ольга Викторовна - студентка 3 курса ОмГАУ им. Столыпина, выпускница нашей школы.

В нашей работе мы проводили анализ почвы школьного участка: №1 (улица Чайковского, 5) и почвы дачного участка (для сравнения) №2 (СНТ Шинник-3) по следующим показателям: механический состав, кислотность, определение содержания в почве ионов калия, нитратного азота.

Механической состав почвы и кислотность мы определяли только у образца № 1 (почва пришкольного участка).

Механический состав почвы определяли по следующей методике: в ладонь насыпали сухую почву, смачивали ее водой, скатывали шарик, из шарика выкатывали колбаску и сворачивали его в жгут. В результате эксперимента можно сделать вывод о том, что наша почва участка № 1 (школьный участок) является тяжелосуглинистой, т.к. при скатывании наша колбаска образует длинный жгут, который при сгибании в кольцо дает несколько трещин.

Кислотность определяли при помощи рН-метра беспроводной цифровой лаборатории ЛабДиск. Мы готовили почвенную вытяжку, отфильтровывали ее через несколько часов и измеряли рН-метром цифровой лаборатории. В результате эксперимента мы определили, что рН почвы школьного участка (образец № 1) равен 7,8, т.е. наша почва на территории школы является слабощелочной.

Определение в почве нитратного азота и содержание калия выполняли в ОмГАУ по сложным методикам, представленных в приложении нашей работы. Результаты эксперимента показали, что в образце № 1 и № 2 очень низкое содержание нитратного азота. В образце №1 (почва пришкольного участка) содержание калия низкое, а в образце №2 – среднее содержание калия.

Таким образом, первый год работы показал, что почвы пришкольного участка – черноземы обыкновенные тяжелосуглинистые слабощелочные с низким содержанием азота и калия.

Второй год работы над темой мы планируем к началу весенних работ на участке выбрать два фрагмента для эксперимента непосредственно на цветнике и продолжим наблюдение, придерживаясь примерного плана работы:

1. Улучшение качества почв пришкольного участка

2. Мелиоративные мероприятия

3. Практическая часть (сравнение растений на двух участках)

Заключение (по итогам двух лет работы).

Литература.

1. Атлас Омской области. Федеральная служба картографии. М.2007

2. Атлас. География 8 класс. Дрофа. М. 2010

3. Баринова И.И. География России. Природа. 8 класс (схемы). Дрофа..М.2004

4. П/р Азаровой Л.В., Саренко Г.И. География Омской области. Пирода. Население. Хозяйство. Омск, 2008

5. Журнал “География” №6 2013

6. Журнал “География в школе” №7 2004