«Влияние полива на изменение химического состава почвы» (стр. 1 )

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 9

«Влияние полива на изменение химического состава почвы»

Работу выполнила:

Ученица 11 класса

МБОУ СОШ № 9 п. Горняцкий

Белокалитвинский район

Руководитель:

Учитель биологии

Содержание: страница

1.  Введение в проблему: 3

- использованные методики; 4

- сроки проведения исследований; 4

- место проведения исследований. 4

2.  Актуальность проблемы. 5

3.  Основная часть: 7

- условия роста и развития растений; 7

- засоление почв; 7

- значение воды для растений; 8

- значение воды для животных; 9

- полив, виды полива. 10

4.  Практическая часть: 13

- анализ проб воды; 14

- анализ почвенной вытяжки. 15

5.  Выводы и рекомендации. 16

6.  Использованные материалы:

- использованная литература; 17

- использованные Интернет-ресурсы. 18

7Приложения. 19 презентацияhttp://shilzova. *****/load/issledovatelskie_raboty/poznanie/vlijanie_poliva_na_izmenenie_khimicheskogo_sostava_pochvy/

Приложение№1 СанПиН «Гигиенические требования к питьевой воде»

Приложение№2Требования к качеству поливной воды

Приложение№3 Фотоотчет работы

Приложение Карта «Природа п. Горняцкого глазами экологов МБОУ СОШ№9»-2

Введение в проблему.

Цель: определить влияние полива на изменение химического состава почвы.

Задачи:

1Изучить химические показатели качества колодезной воды;

2Оценить качество воды, используемой жителями улиц Новой и Восточной;

3Изучить химический состав почвенной вытяжки из проб улиц Новой и Восточной;

4Изучить, какое влияние оказывает качество воды на химический состав почвы и рост и развитие культур;

5Дать рекомендации по уменьшению засоления почв и повышения урожайности.

Использованные методики:

1/Методики, представленные в практическом руководстве ёв, и – Оценка экологического состояния почвы – «КРИСМАС+», Санкт-Петербург, 2000 г.;

2Комплект химических реактивов «НКВ-Рм» (ранцевая лаборатория), выпущенный +»;

3Определитель кислотности почвы «Почвенные контроль» НПО «Гигиена-Био» (определение pH почвы , определение влажности почвы, определение нитратов в почве);

4Из учебного электронного издания «Экология» МИЭМ, 2004 года.

Сроки проведения исследований: с 10.07.2011 по 10.07.2013 г.

Место проведения исследований: улицы Новая и Восточная, Обливинская балка п. Горняцкого Белокалитвинского района Ростовской области.

Актуальность проблемы. Реструктуризация угольной отрасли России, начатая в 1994 году, была вызвана необходимостью перехода к рыночной экономике. К началу реструктуризации производственный потенциал отрасли включал, в основном, морально и физически устаревший шахтный фонд, а наиболее убыточные шахты отрабатывали некондиционные запасы угля в тяжелых горно­геологических условиях. Процесс реструктуризации осуществляется путем широкомасштабных структурных преобразований, выполняемых в соответствии с «Основными направлениями реструктуризации угольной промышленности России», утвержденными Правительством Российской Федерации 14 июля 1995 года (Экологический вестник Дона, 2009, с. 235). С резким возрастанием притоков подземных вод в шахты в период массового закрытия и изменения их уровня, а также вследствие увеличения числа техногенных источников загрязнения проблема охраны и восстановления качества ресурсов подземных вод на территориях, прилегающим к зонам влияния закрытых шахт, еще более обострились. На территории пяти районов области отмечено ухудшение качества подземных грунтовых вод, используемых населением в качестве основного источника питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Так, например, в пос. Горняцком и др. в колодцах и родниках минерализация воды, содержание магния, сульфатов, марганца, железа и других загрязняющих веществ как минимум в 3-6 раз превышает предельно допустимое (Экологический вестник Дона, 2009, с. 236). На территории ликвидируемых шахт угледобывающего комплекса Восточного Донбасса (более 89 тыс. га) сформировались особые, преимущественно, негативные в экологическом отношении, процессы и явления. Прежде всего, они обусловлены проявлением «вторичных» техногенных процессов, вызванных затоплением подземных горных выработок, подтоплением земной поверхности шахтными водами,

вытеснением из техногенных пустот на поверхность вредных и опасных рудничных газов, возгоранием породных отвалов, образованием провалов земной поверхности и т. д. Закрытие шахт завершается выходом на земную поверхность высокоминерализованных шахтных или загрязненных ими грунтовых вод, нарушающих экологию почв, водотоков и водоемов. Степень загрязнения поверхностной гидросферы обусловлена объемами выходящих шахтных вод, их минерализацией и особенностями загрязняемого объекта. Кроме того, загрязнению подвержены подземные воды, входящие в контакт с водами техногенными. Масштабы и экологические последствия этих процессов обрели особую значимость, так как площади их влияния находятся в хозяйственном использовании, а реки и грунтовые воды являются источниками питьевого водоснабжения населения региона (Экологический вестник Дона, 2008, с. 202). На сельскохозяйственных угодьях наблюдается прогрессирующее распространение следующих негативных процессов: •  водная эрозия на площади 3,22 млн. га; •  ветровая эрозия - 6,01 млн. га; •  подтопление - 0,3 млн. га; •  засоление - 0,3 млн. га; (Экологический вестник Дона, 2008, с. 90). Я живу в поселке Горняцком Белокалитвинского района. Наша территория относится к Восточному Донбассу. Начиная с 1996 года в результате реструктуризации угольной промышленности были закрыты 3 шахты, относящиеся к Горняцкому Шахтоуправлению (ГШУ), и обогатительная фабрика ЦОФ Горняцкая. В результате этого процесса жители поселка стали отмечать изменение количества колодезной, родниковой воды, снижение урожая (огурцов, моркови). Поэтому я решила узнать причину этого процесса.

Основная часть.

Условия роста и развития растений. Для правильного роста и развития растениям требуются определенные условия внешней среды. Основные из них - воздух, вода, свет, тепло и питательные вещества. Все эти условия равнозначны и поэтому ни один из них не может быть заменен другим. При отсутствии одного из условий действие остальных в значительной степени ослабляется или же и вовсе прекращается. Человек способен влиять на рост и развитие растений, изменяя указанные условия: при недостатке воды - использовать полив, при недостатке минеральных веществ в почве - вносить неорганические и органические удобрения. Засоление почв. Засоление — это недуг, который приносит массу страданий не только людям, он убивает живую почву, делает ее бесплодной. Засоление почвы может происходить в силу естественных причин (образование солонцов и солончаков), а также из-за неправильного орошения сельскохозяйственных угодий. Хозяева, имеющие колодцы, неглубокие скважины, используют для полива своих грядок грунтовую воду - так называемую верховодку. Вода из верхнего горизонта отличается сильной минерализацией. Она содержит в различных пропорциях карбонатные, сульфатные, хлоридные соединения, соли кальция, магния, железа, натрия и других элементов. В результате полива минерализованной водой повышается концентрация почвенных солей — это немного напоминает недостаток влаги в почве, и в том и в другом случае концентрация почвенного раствора повышенная. К сожалению, засоление почвы бывает не только естественным, но и вторичным, возникающим в результате неправильных поливов. Чтобы избежать этого, нужно постоянно делать анализ поливной воды на содержание в ней солей, соблюдать нормы полива, рыхлить и мульчировать почву.

На урожай оказывает влияние механический состав почвы и ее плодородие, которое в значительной мере зависит от количества растворенных в почве минеральных солей (концентрация почвенного раствора). Избыток солей оказывает отрицательное действие на рост и развитие растений, а иногда приводит и к их гибели. Величина урожая во многом зависит также от кислотности почвы. Значение воды для растений. Растения примерно на 80% состоят из воды. Вода необходима для передвижения питательных веществ. Часть ее используется на образование органических веществ. Главная же масса воды испаряется в воздух листьями (Биология 6 класс, - М.: Дрофа, 2000 г., - 272 с.). Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и молодые части корней и по сосудам разносится по всей его надземной части. В вакуолях растительных клеток растворены различные вещества. Молекулы этих веществ, растворенные в клеточном соке, оказывают давление на цитоплазму, которая хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Давление растворенных в воде веществ на цитоплазму называется осмотическим давлением. Вода, поглощенная растворенными в клеточном соке веществами, также оказывает давление на цитоплазму и растягивает до известного предела эластичную оболочку клетки. Клеточный сок с растворенными в нем веществами постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии, и лишь при большой потере воды, при увядании, это напряжение (тургор) в растении исчезает. Растения, как и все живые организмы, нуждаются в пище. Растения питаются, поглощая из внешней среды определенные вещества, усваивают их и превращают в вещества своего тела. Можно выделить два типа питания у растительных организмов: 1. Почвенное (минеральное) - поглощение воды с минеральными веществами;

2. Воздушное (фотосинтез) - процесс образования органических веществ из неорганических использованием энергии света. Процесс протекает в хлоропластах. Для протекания этих процессов необходимы условия: •  свет; •  плодородные почвы; •  вода; •  определенный температурный режим (оптимальный +19+20°С). Значение воды для животных. Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания. Большинство органических веществ биосферы представляют собой продукты фотосинтеза. Без воды не может происходить фотосинтез. Вода - единственный источник кислорода, выделяемого в атмосферу при фотосинтезе. Она необходима для биохимических и физиологических процессов, происходящих в организме. Живые организмы, в том числе человек, состоящий на 80% из воды, не могут обойтись без воды. Потеря 10- 20% воды приводит к их гибели.

Полив. Виды полива. Чтобы этого не произошло, человек использует разные виды полива сельскохозяйственных растений. Выбор наиболее подходящего зависит от климатических условий, рельефа местности, объектов полива и имеющегося оборудования. В современных условиях используют следующие способы полива: поверхностный, дождевание, внутрипочвенный, капельный. На нашей территории чаще используются два из них: дождевание и поверхностный полив. Полив дождеванием состоит в разбрызгивании воды над поверхностью орошаемой площади специальными дождевальными агрегатами. Это наиболее эффективный способ, так как он приближает создающиеся условия к естественному увлажнению. При этом происходит увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха и растений. При таком способе можно регулировать поливные нормы в широком диапазоне и применять его не только для предпосевных и вегетационных, но и для специальных поливов: освежительных, удобрительных, противозаморозковых. При этом способе полива исключается возможность заболачивания и резко уменьшается опасность засоления, вместе с водой удобно наносить некорневую подкормку и совмещать полив с опрыскиванием растворами препаратов для уничтожения вредителей. Поливной водой смываются с листьев некоторые насекомые. У растений быстро восстанавливается тургор, увеличивается степень раскрытия устьиц, в результате чего повышается интенсивность ассимиляции и улучшается воздушное питание растений. Дождевание позволяет не только получать высокие урожаи, но и существенно улучшать качество продукции овощных и других культур. К недостаткам орошения относятся неравномерная степень увлажнения почвы при ветре более 3 м/с, малая глубина промывания почвы, бутонов цветов крупными каплями дождя. К минусам дождевания также относятся большой расход воды, образование почвенной корки, попадание воды на листовой аппарат растений, что кроме риска механических повреждений и солнечных ожогов листьев, приводит к повышению фона грибковых

заболеваний на многих культурах. Кроме этого, дождевание увлажняет почву не только в прикорневой зоне, а по всей площади, включая проходы и проезды, что влечёт за собой определенные трудности с обработкой площадей в периоды после проведения поливов и стимулирует рост сорных растений. При поверхностном поливе воду подают на участок сплошным слоем или полосами. Основными его преимуществами являются простота и минимальные затраты на проведение, кроме того, этот способ предотвращает попадание воды на листья растений, что для многих культур, является благоприятным условием. К недостаткам можно отнести ограниченные возможности применения (на участках с большим уклоном или отсутствием уклонов), значительную эрозию почвы, образование почвенной корки, большой расход воды, неравномерность увлажнения. Поливная вода оказывает не только положительное, но и отрицательное воздействие на почву, растения и их урожай. Вода оказывает глубокое воздействие на почвообразовательный процесс, вызывая существенные изменения физического состояния почвы, солевого режима, тепловых свойств и воздушного режима, химических и микробиологических процессов, темпа накопления и разложения органического вещества почвы. При орошении значительно усиливаются ростовые процессы, разрастается мощная корневая система растений, что способствует обогащению почвы растительными остатками, органическим веществом. Наряду с положительным влиянием орошения на почву и ее плодородие, неурегулированные поливы (несвоевременность поливов, избыток или недостаток поливных норм) вызывают большие отрицательные последствия. Так, под влиянием потоков воды при наземных способах полива и ударов капель при дождевании разрушаются структурные агрегаты, образуется корка на поверхности почвы, ухудшается воздушный и пищевой режимы. Условия почвообразования: процесс почвообразования определяется климатическими условиями (количеством осадков, температура,

относительная влажность воздуха), характером растительности (высота и густота травостоя), химическим и механическим составами материнских пород, рельефом и возрастом отдельных участков. Господство дерновых злаков, многообразие разнотравья со значительным количеством фитомассы, интенсивный круговорот минеральных веществ и азота, быстрая гумификация и минерализация растительного опада приводят к формированию богатых гумусом черноземов и каштановых почв.

Практическая часть. Для Белокалитвинского района характерны аллювиальные луговые почвы, насыщенные и чернозёмовидные (серопески) вдоль реки Калитва и черноземы южные. Черноземы южные: гумусовый слой - 60-93 см, белоглазка - толщина 50 см, глубина залегания 70-130 см, материнская порода - расположена на глубине 130-170 см и толщина 50-60 см, далее гипсовые с толщиной до 10 см и снова материнские породы. Большая часть жителей поселка Горняцкого проживает в частном секторе, а остальные имеют дачные участки. Изучая природу родного края, мы знакомились с типами почв, которые характерны для нашего района. В этом году появилась возможность провести исследования и больше узнать о почвах. Жители улиц Новая и Восточная для полива огородов используют воду из колодцев или балки. Взяты 12 проб воды из 6 колодцев (по 2 пробы из колодца). Отобрано 18 проб почвы. Пробы воды, отобранные из колодцев по ул. Новая д. 17,19,проб), показали повышенное содержание хлоридов - превышение нормы по ГОСТу в 1,5 раза и составило 443,мг/л. Летом количество солей в воде возрастает: вода на вкус солоноватая, увеличивается содержание хлорид - анионов (сами хозяева колодцев отмечают, что во время полива вода выкачивается из колодца, что вызывает подъем воды из более глубоких горизонтов и вода поступает более соленая). Если температура воды более +20 градусов С, то пить ее нельзя, т. к. сильно ощущается соленый вкус. Осенью количество хлоридов в воде 275-306 мг/л. Жители ул. Восточной д.45-53 используют воду, которая протекает на дне балки. Было отобрано 6 проб (3 пробы - апрель 2011, 3 пробы - сентябрь 2012 года). Результаты: ОЖ- 34мг-экв/л, хлориды - 745мг/л, сульфаты - 560мг/л, запах - 2 балла, летом показатель железа увеличился до 0,3. Водная вытяжка, приготовленная из проб почвы, отобранной из этих

участков, показывает повышенное содержание хлорид - ионов - при добавлении нитрата серебра образуется густой творожистый осадок. Почва плотная, тяжелая, образуется корка. Отмечено снижение урожая картофеля (хотя удобрения вносятся органические и минеральные регулярно) . Для сравнения были взяты пробы почв (9 проб): ул. Новая д. 2,6,8, ул. Восточная, д. 8,10,12. Здесь для полива используется водопроводная вода (ОЖ - 13 мг-экв/л, хлориды - 230 мг/л, сульфаты - 60 мг/л) Удобрения вносятся регулярно и по норме. Хозяева отметили стабильность урожая картофеля, томатов и др.

Анализ проб воды. С помощью комплекта химических реактивов НКВ-Р, выпущенного +»

№	Вода. Ее показател и	Колодц ы Ул Восточн ая д45-53	колодцы улНовая Д	Вода из Обливин ской балки	Водопров одная вода Ул 2,6.8	Ул. Восточ ная Д 8,10.12	СанПиН 2.1.4.10 74- 01Норм ПДК, не более
1	ОЖ	34мг- экв/л	34мг- экв/л	42мг- экв/л	14мг- экв/л	13мг-экв/л,	7,0(10)
2	pH	7.8	7,8	7,8	6	6	в предела х 6-9
3	хлориды	745мг/л,	443,7- 567мг/л.	745мг/л,	275-306 мг/л.	230мг/л	350
4	сульфаты	560мг/ л	598 мг/ л	597мг/ л	60мг/л	60мг/л	500 мг/ л

Анализ почвенной вытяжки.

Определитель кислотности почвы "Почвенный контроль" НПО "Гигиена-Био" (Определение pH почвы, Определение влажности почвы, Определение нитратов в почве).

№	Почвенная вытяжка	Ул. Восточная Д.45-53	Ул. 17. 19, 21	почва Обливинской балки	Ул. 2,6.8	Ул. Восточная Д 8,10,12
1	pH индикаторная бумага	8	8	7,8	6	6
2	хлориды	765мг/л,	567мг/л.	745мг/л,	275-306 мг/л.	230мг/л
3	сульфаты в одной вытяжке, мл/100 мл	большой осадок, быстро оседающий на дно более 59	сразу появляющееся замутнение в пробирке0-1	большой осадок, быстро оседающий на дно более 59	легкое, постепенно исчезающее замутнение в пробирке 1-0,5	легкое, постепенно исчезающе е замутнение в пробирке1 -0,5

Полученные результаты говорят об антропогенном засолении почв, которое происходит из-за использования для полива воды с высоким содержанием солей. С полученными результатами были ознакомлены жители этих домов. Данные обсуждались на заседании "Друзья школьного сада", переданы учителю географии (региональный компонент).

Выводы и рекомендации: