Определение потребности в азоте, фосфоре и калии почвы пришкольного участка

Химический анализ имеет основное значение при исследовании почв. С помощью химического анализа автор определяет обеспеченность почвы тремя основными элементами, необходимыми для питания растений. Для этого он руководствуется методикой кандидата педагогических наук С. Я. Баева (г. Ставрополь). Когда известно содержание в почве азота, фосфора и калия, можно сделать вывод, насколько нуждается почва в азотных, фосфорных и калийных удобрениях и разработать мероприятия по повышению её плодородия.

В современных условиях рыночной экономики появляется потребность обеспечения себя продуктами питания с учётом минимальных затрат и получения максимальных результатов. Перед такой проблемой встали не только лица, ведущие личное подсобное хозяйство, но и детские учреждения.

Наша школа имеет небольшой участок в 1 га, на котором мы выращиваем овощи для школьного буфета. Отсюда, актуальность нашего исследования: получение высоких урожаев овощных культур с пришкольного участка, чтобы обеспечить детей полноценным и бесплатным питанием. Чтобы получить высокий урожай, нужно по научному подходить к получению планируемого результата, т. е. изучить состав и свойства почвы, знать особенности почвы в Агинском округе. По мнению учёных плодородие почвы зависит от многих факторов, но в первую очередь от содержания трёх основных элементов питания – азота, фосфора и калия. Что и определило тему нашего исследования.

Эта посвящена характеристике почвы как целого, исходя из оценки различных её свойств. Содержание этой главы призвано дать краткий обзор большого объёма исходного материала и понимание ценности почвы как среды обитания растений.

Почва – особое природное тело. Она обладает только ей присущими свойствами и своим циклом развития. Почва, по В. В. Докучаеву, - биокосное тело, т. е. является одновременно и живой, и мёртвой. Это верхний слой земной поверхности, способный давать урожай, т. е. обладает плодородием – главным природным ресурсом для сельского хозяйства. Она возникает в результате двух последовательно происходящих процессов: выветривание и почвообразование.

Из-за разрушения горных пород под действием физических факторов (воды, ветра и др. ) образуется рухляк – минеральный субстрат, который называют материнской породой. Рухляк, в отличие от горной породы, значительно увеличивается в объёме, в нём начинают происходить процессы окисления, набухания, в результате образуются хорошо растворимые минеральные вещества. Однако это ещё не почва, т. к. в этом субстрате отсутствует азот, поскольку он не входит в состав горных минералов. Накопление азота в верхних слоях почвообразующей породы происходит в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов.

Момент поселения на разрушенной горной породе низших растений и микроорганизмов является начальным этапом почвообразования. Мхи, лишайники, водоросли, микроорганизмы накапливают азот, а перегнивающая органическая масса, состоящая из них, образует необходимое питание уже для высших растений.

Растения корнями извлекают из нижних горизонтов материнской породы питательные вещества и закрепляют их в виде органической массы в верхних слоях после отмирания. Эти мёртвые остатки разлагаются микроорганизмами почвы, а заключённые в них минеральные вещества и азот служат пищей для новых поколений растений. Характерным признаком естественных почв является гумус – специфическое органическое вещество, от содержания которого зависит плодородие.

Минеральная часть Почвенный раствор Почвенный воздух Органическая часть

Песок Глина Живые организмы в почве Мертвые органические Почвенный гумус (перегной) вещества

Формирование почвенного покрова происходит под сложным переплетающимся влиянием широтной зональности и высотной поясности, экспозиции и крутизны склонов в горах. Большое влияние на почвообразовательные процессы оказывают также ширина и ориентация межгорных долин в северной гористой части территории округа, характер почвообразующих пород, распространение многолетней и сезонной мерзлоты, разнообразие растительного покрова и соотношения тепла и влаги (климат).

Почвообразующие породы в округе представлены преимущественно четвертичными отложениями. В горных массивах это щебенчатые лёгкие суглинки и супеси различных пород (гранитов и сланцев). Мощность рыхлой толщи на горных склонах обычно невелика и колеблется от 0,3 до 0,5м, глубже залегают коренные породы. Нередко они выходят на поверхность в виде каменистых россыпей и скальных обнажений.

Почвообразующие породы межгорных долин очень разнообразны по генезису и мощности. Среди них встречаются как древние, так и современные аллювиальные отложения.

В южных степных районах Приононской высокой равнины в характере почвообразующих пород имеются свои особенности. Здесь основными почвообразующими породами являются маломощные средние супеси на песчано-галечных отложениях.

Северные склоны и межгорные котловины Могойтуйского хребта имеют горные мерзлотные и дерново-таёжные почвы. В этих почвах хорошо выражен дерновой процесс. Они формируются под лиственнично-сосново-берёзовыми лесами с подлеском из рододендрона даурского с кустарниково-травяным покровом при коэффициенте увлажнения от 0,65 до 0,7 с наличием многолетней мерзлоты на днищах межгорных котловин.

На южных склонах и в межгорных котловинах этого хребта развиты подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Они встречаются под пологом лиственнично-сосновых, лиственнично-кедровых древостоев с моховым, кустарниково-моховым и изреженным травяным покровом при коэффициенте увлажнения от 0,6 до 0,65 с наличием небольших островков многолетней мерзлоты на отдельных днищах межгорных котловин.

Черноземные и черноземновидные почвы развиты в юго-восточной части Ононско-Агинской высокой равнины, в Цугольских степях, но они маломощные, содержат гумуса от 4 до 7%. Они формировались в условиях взаимодействия мелкой песчаной жёлто-бурой глины, степных разнотравий при коэффициенте увлажнения от 0,4 – 0,5. Это самые лучшие плодородные почвы на территории округа.

Каштановые почвы развиты в центральной и западной частях Приононской высокой равнины. Они отличаются от соответствующих почв Русской равнины и севера Русской равнины и севера Казахстана недосоленностью. Это объясняется тем, что во второй половине лета выпадают обильные дожди. Дождевые воды вымывают растворимые соли из верхних слоёв почвы в более глубокие горизонты, поэтому верхние горизонты каштановых почв менее засолены. Но всё же солонцы и солончаки формируются пятнами в понижениях рельефа, куда соли выносятся поверхностными и грунтовыми водами.

Засоленные почвы встречаются при озёрных понижениях Кункурских и Будаланских степей.

На черноземных и каштановых почвах без полива возделываются поздние зерновые и кормовые культуры. При нарушении агротехнических приёмов почва быстро размывается и выдувается. Например, при распашке склонов гор, вырубке леса и кустарников на склонах, распашке водоразделов в сухих степях образуются глубокие овраги.

Для повышения плодородия почв практикуется безотвальная распашка полей, севооборот, внесение органических и минеральных удобрений и полное соблюдение всех агротехнических приёмов обработки почвы. Для орошения полей и сенокосов также возможны осенне-зимние поливы, при помощи искусственных наледей, снегозадержания, что уменьшает зимнее промерзание почв и способствует их увлажнению весной, а также создаются лесные полосы для защиты от водной и ветровой эрозии почв. Все эти мероприятия по сохранению и повышению плодородия почв способствуют получению более высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и сеноскосных угодий.

Методика проведения исследования.

Взятие почвенного образца с пришкольного участка

Примерно определяем середину поля и на расстоянии 10 м от неё в четыре стороны, крестообразно делаем отметки. Затем в центре и в четырёх помеченных местах выкапываем по ямке такой глубины, чтобы была видна граница пахотного и подпахотного слоёв. Образец весом примерно 1 кг берём только из пахотного слоя, на всю глубину. Почву высыпаем на клеёнку, тщательно измельчаем, перемешиваем и отбираем один стакан пробы. Так поступаем с пробами из всех пяти точек; содержимое пяти стаканов перемешиваем и тонким слоем высыпаем на клеёнку. Этот слой разделяем на равные квадраты, из которых для окончательного образца берём по 100 г почвы. Такой усреднённый образец отражает свойства всего участка. Образец почвы просушиваем в тени и хорошо растираем в ступке пестиком. Чтобы приступить к исследованию, приготовим некоторые составы.

Приготовление необходимых составов

Разбавленная серная кислота: 50мл. концентрированной кислоты осторожно, небольшими порциями, чтобы избежать перегрева, вливаем в 50 мл. воды.

Раствор Аg NO3: в колбу на 100 мл. помещаем 1,7 г Аg NO3 и небольшими порциями приливаем 10%-ный раствор NaNO3 до метки (раствор храним в тёмном месте).

Кобальтинитрит натрия: 1,5 г Nа 3 [Со(NO2)6] растворяем в 5 мл. 10%-го раствора NaNO3.

Дифениламин: 0,3 г этого вещества растворяем в смеси 60 мл. концентрированной Н2SO4 12 мл. воды (кислоту при смешивании льём в воду, храним реактив в склянке с притёртой пробкой).

Молибденовый реактив: в 100 мл. горячей воды растворяем 10г молибденово кислого аммония, профильтруем и осторожно приливаем к фильтрату небольшими порциями 200мл. концентрированной соляной кислоты, затем добавляем 100 мл. воды (раствор храним в тёмной склянке; перед употреблением смешаем 1 объём реактива и 4 объёма воды).

Все растворы готовим на дистиллированной воде.

Определение азота

Приготовление цветной шкалы

Для приготовления шкалы – набора пробирок с окрашенными растворами разной интенсивности – возьмём сначала две мерные литровые колбы. В одну наливаем 500 мл. воды, растворяем 20 г K Cl, потом 160 мг. КNO3 и доливаем воду до литровой метки. В другую колбу поместим 20 г K Cl и тоже дольём воду до метки. Теперь возьмём колбу поменьше (полулитровую) и перельём в неё сначала 50 мл. первого раствора, а затем 210 мл. второго. 20 мл. этого раствора поместим в ещё меньшую колбу и добавим 50 мл. заранее приготовленного реактива дифениламина. Через два часа содержимое колбы приобретёт темно-синий цвет. Это и есть основа нашей шкалы. Такой синий раствор мы будем разводить разбавленной серной кислотой и наливать в пронумерованные пробирки. В пробирку №1 нальём просто синий раствор, без кислоты; в пробирку №2 – смесь 9 мл. синего раствора с 1 мл. Н2SO4; в пробирку №3 – 8 мл. раствора и 2 мл. разбавленной кислоты – и так далее, вплоть до пробирки №10 (1 часть раствора, 9 частей разбавленной Н2SO4). Пробирки установим в стойке. Цветная шкала готова. Её можно хранить несколько дней, в тёмном месте.

Проведение анализа

В колбу поместим 5 г почвы и добавим 50 мл 2%-го раствора K Cl; взбалтываем в течение 3 – 4 минут. Отфильтруем смесь, отберём 2 мл фильтрата и прильём 5 мл дифениламинового индикатора. Хорошо встряхнем и оставим смесь часа на 2. жидкость становится синей. И от того, сколько в почве азота, зависит интенсивность её окраски. Сравниваем цвет жидкости с эталонной шкалой.

№ пробирки 1 2 3

Определение фосфора

Приготовление цветной шкалы

Для её изготовления растворяем в 1 л 0,2 н. раствора соляной кислоты (16,0 мл. концентрированной Н Cl на литр воды) 240 мг дифосфата кальция СаНРО4 2Н2О. в 12 пронумерованных пробирок наливаем приготовленный раствор согласно таблице:

№ пробирки 1 2 3

Определения калия

Приготовление шкалы

Берём 260 мг KNO3. наливаем раствор в 10 пронумерованных пробирок в следующих количествах:

№ пробирки 1 2 3

Вывод: сравнивания окраски почвенных растворов с приготовленными цветными шкалами, мы получили такие результаты: содержание питательных элементов в почве (мг на 1 кг почвы):

• азота – менее 10 мг – потребность почвы в азоте сильная;

• калия – менее 2 мг – потребность почвы в калии сильная;

• фосфора – более 25 мг – потребность почвы в фосфоре слабая.

Итоги исследования подтверждают нашу гипотезу относительно азота и калия о необходимости принятия мер по повышению плодородия почвы, внося удобрения в почву пришкольного участка, что и рекомендуем администрации нашей школы: внести в почву навоз, золу, удобрительные туковые смеси.

• В ходе исследования частично подтвердились предполагаемые результаты.

• В процессе проведения работы расширились знания по теме исследования, закрепились умения составления плана выполнения работ, анализ и оформление полученных результатов.

• При проведении практической работы необходимо соблюдать правило техники безопасности при работе с концентрированными растворами кислот.

• В перспективе мы проведём повторное исследование по содержанию азота, фосфора, калия в клеточном соке растений. Такое дополнительное исследование уточнит результаты. Вывод получится более точным, а рекомендации по использованию минеральных удобрений – более профессиональными.