Элективный курс: «Современная агрикультура» (9 класс) (стр. 3 )

  В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

- минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

- детрит – отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

- множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

  Таким образом, почва – биосистема, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

  Почва имеет сложный состав. В ней три составные фазы: твердая, жидкая (почвенный раствор) и газообразная. Твердая фаза состоит из частиц разного размера – от грубых, размером более 1мм  до тончайших коллоидного характера. По  механическому составу почвы разделяют на песчаные и глинистые с рядом промежуточных градаций.

  Сложный состав имеет и почвенный раствор, содержащий различные катионы и анионы, водорастворимые органические вещества, газы. Концентрация почвенного раствора колеблется от сотых долей процента до нескольких процентов. Наиболее важное свойство почвы – ее поглотительная способность, т. е. способность поглощать некоторые вещества из растворов, проходящих через нее. Происходящие при этом ионообменные процессы имеют большое значение в корневом питании растений.

  Особое значение имеет реакция раствора, т. е. кислотность почв. Кислотность почвенного раствора обусловливается наличием в нем катионов Н+, а щелочность – анионов ОН-. С увеличением концентрации Н+ раствор становится кислым, при повышении концентрации ОН - - щелочным. Многие почвы в России кислые. Ионы водорода, когда они находятся в значительном избытке, вредны для растений не только сами по себе. В чрезмерно кислых почвах резко снижается жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Физические свойства таких почв неудовлетворительны, они плохо проницаемы для воздуха и воды. Улучшения свойств кислых почв добиваются химической мелиорацией путем известкования, т. е. путем внесения в почву известняковых материалов – гашеной извести Са(ОН)2 или известняка СаСО3. Наиболее часто используют измельченный известняк, очень распространенный природный материал. В кислой почве эти соединения реагируют с ионами водорода:

  СаСО3 + 2Н+ = Са2+ + Н2О + СО2

  Известкование улучшает деятельность клубеньковых и азотфиксирующих бактерий, повышает ионообменную способность почвенных частиц, а поэтому на 30-40% повышает эффективность применения минеральных удобрений, улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим, способствует развитию корневой системы растений.

  Культурные растения по-разному реагируют на кислотность почвы и известкование. Люцерна, капуста, клевер, свекла очень чувствительны к кислотности почв, им нужна реакция почвы, близкая к нейтральной (рН 6,2 – 7,2), поэтому они хорошо отзываются на известкование. Пшеница, ячмень, кукуруза, горох, бобы, вика, турнепс, брюква хорошо растут при слабокислой реакции (рН 5,1 -6) и известковании. Рожь, овес, тимофеевка, гречиха переносят умеренную кислотность (рН 4,5 – 5,0) и положительно реагируют на высокие дозы извести. Картофель, лен, подсолнечник легко переносят умеренную кислотность и требуют известкования только на сильно - и среднекислых почвах. Люпин, сераделла, чайный куст малочувствительны к повышенной кислотности почв и в известковании не нуждаются.

  Кроме известняков в качестве известняковых удобрений применяют известняковый туф, мергель, доломит, мел и др.

Занятие № 4. Практическая работа 1. Предварительное знакомство с физическими свойствами почв.

Цель занятия: овладеть умениями и навыками в практическом исследовании почв, познакомиться с физическими характеристиками почвы.

  Полевой метод определения влажности.  При изучении почв важно  знать ее влажность, так как она оказывает влияние на цвет, структуру и другие свойства. Влажность почвы зависит не только от количества воды в ней, но и от механического состава, содержания гумуса. В полевых исследованиях различают пять степеней влажности почвы: 1) сухая почва пылит, не холодит руку, присутствие влаги в ней         на ощупь не ощущается; 2) слегка увлажненная почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва при подсыхании светлеет и сохраняет полученную форму, при взятии почвы рука ощущает влагу, фильтровальная бумага становится влажной от комочка почвы; 4) сырая почва при сжатии в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва при сжимании в руке выделяет капельно-жидкую воду, просачивающуюся между пальцами, почвенная масса обнаруживает текучесть.

Определение структуры почвы.  Под структурой почвы понимают способность ее распадаться на отдельные частицы, которые называются структурными отдельностями. Они могут иметь различную форму (комки, призмы, пластинки и т. д.).

  Для пахотного горизонта большинства почв характерна комковатая или зернистая структура. При такой структуре почва распадается на округлые комочки диаметром 0,5-1,5 мм. Иногда структурные отдельности бывают выражены крайне нечетко или могут совершенно отсутствовать.

  Ножом или маленькой лопаткой вырежьте образец почвы и подбросьте его на лопате один-два раза, в результате чего образец распадается на структурные отдельности. Рассмотрите их, определите степень однородности, форму, размер, результаты наблюдений запишите. Для определения размеров можно пользоваться миллиметровой бумагой или линейкой.

Определение водопрочности структурных агрегатов.  Очень важно определить не только форму и размер структурных частиц, но и их прочность, т. е. способность противостоять размывающему действию воды. Для этого поместите несколько структурных отдельностей в стакан с водой. Если при легком взбалтывании они быстро разрушаются, то это свидетельствует о их непрочности, а если сохраняют свою форму, значит почав обладает водопрочной структурой.

Определение плотности почвы.  Различают три степени плотности почвы в сухом состоянии: очень плотная – лопата или нож при сильном ударе входит в почву на глубину не более 1 см; среднеуплотненная – лопата или нож при большом усилии входит на глубину 2-3см, и почва с трудом разламывается руками; слабоуплотненная – лопата или нож входит на глубину 3-5см и почва легко разламывается руками; пушистая – лопата или нож легко погружается в почву, она без усилия рассыпается.

Определение окраски (цвета) почвы.  При определении окраски почвы следует обращать внимание на степень влажности и силу освещенности. Одна и та же почва в сухом состоянии имеет темно-серую окраску, а во влажном  - черную. Правильность окраски проверяют на образцах. доведенных до воздушносухого состояния.

Занятие № 5. Практическая работа 2 . Качественное определение химических элементов почвы.

Цель занятия: знать качественные реакции на основные группы ионов, формирование умений и навыков определять различные ионы в почвенном растворе.

Реактивы. 1. 10% раствор азотной кислоты. 2. 0,1 н раствор нитрата серебра. 3.10% раствор соляной кислоты. 4. 20% раствор хлорида бария. 5. раствор дифениламина в серной кислоте. 6. 4% раствор оксалата аммония. 7. красная кровяная соль. 8. 10% раствор роданида калия.

  Для питания растений имеют исключительно важное значение хорошо и среднерастворимые соединения почвы. Состав и количество именно этих наиболее подвижных в химическом отношении веществ определяют условия питания растений.

  Однако избыточные количества хорошо растворимых солей создают повышенную концентрацию ионов в почве, а это снижает ее плодородие. Наиболее вредными для растений солями являются карбонат натрия (Na2CO3), хлориды (NaСI, особенно MgCI2 и CaCI2) и сульфат натрия (Na2SO4), а карбонаты кальция (CaCO3), магния (MgCO3) и сульфат кальция (CaSO4) не приносят вреда.

Качественное определение содержания карбонат-иона.  Небольшое количество почвы поместите в фарфоровую чашку и прилейте пипеткой несколько капель 10% соляной кислоты. Образующийся при реакции углекислый газ выделяется  в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности выделения их судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Приготовление водной вытяжки почвы.  Пробу почвы тщательно разотрите в фарфоровой ступке. Возьмите 25 г почвы, перенесите в колбу емкостью 200мл и прилейте 50мл дистиллированной воды. Содержимое колбы тщательно взболтайте и дайте отстояться в течение 5-10 мин., а затем отфильтруйте в колбу емкостью 100мл.

Качественное определение хлорид-иона.  Отлейте в пробирку 5 мл фильтрата, добавьте в него несколько капель 10% азотной кислоты и по каплям прибавьте 0,1 н раствор нитрата серебра. При наличии хлоридов нитрат серебра реагирует. Это можно изобразить уравнением:

  NaCI + AgNO3 = AgCI + NaNO3

Хлорид серебра выпадает в виде белого хлопьевидного осадка, это указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процентов и более. При содержании сотых и тысячных долей процентов хлоридов осадка не образуется. Но раствор мутнеет.

Качественное определение сульфат-иона.  В пробирку налейте 5мл фильтрата, добавьте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3мл 20% хлорида бария. При наличии сульфатов происходит реакция и сульфат бария выпадает в виде мелкокристаллического осадка:

  Na2SO4 + BaCI2 = 2NaCI + BaSO4

Это свидетельствует о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на наличие сульфатов (сотые доли процента). Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов (тысячные доли процента).

Качественное определение нитрат-иона.  В пробирку налейте 5мл фильтрата водяной вытяжки почвы и по каплям прибавьте раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор окрашивается в синий цвет.

Качественное определение кальций-иона.  К 10мл фильтрата водяной вытяжки почвы добавьте несколько капель 10% соляной кислоты и прилейте 5мл 4% раствора оксалата аммония.

  CaCI2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 + 2NH4CI