Практические занятия по почвоведению, рекультивации и мелиорации ландшафта. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский педагогический государственный университет»
Т. В. Архипова, И. М. Ващенко, В. С. Коничев
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ
И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА
Учебное пособие
2-е издание, стереотипное электронное
МПГУ Москва • 2024
УДК 631.4:57(076) ББК 40.3:41.2я73
А877
Рецензенты:
О. Г. Семенов, кандидатбиологических наук, профессорАТИ РУДН
Н. А. Богданов, кандидатпедагогических наук, доценткафедры естественно- научного образования и коммуникативныхтехнологий МПГУ
Архипова, Татьяна Валентиновна.
А877 Практические занятия по почвоведению,рекультивации и ме- лиорации ландшафта: учебное пособие / Т. В. Архипова, И. М. Ващенко, В. С. Коничев. – 2-е изд., стер. электрон. – Москва: МПГУ,
2024. – 56 с. – Текст: электронный.
ISBN 978-5-4263-0690-5
Вучебном пособии излагается материал для проведения лабораторно-практи- ческих работ по предметам «Почвоведение» и «Рекультивация и мелиорация ланд- шафта» для бакалавров заочной формы обучения по направлению «Педагогическое образование» по профилю «Биология».
Основная задача авторов пособия– в предельно краткой, доступной форме при- вести описание лабораторно-практических работ, которые могут быть выполнены студентами заочного отделения в соответствии с учебным планом. Вторая задача – обеспечитьмаксимумнаглядностиматериаладляоблегченияподготовкистудентов- заочников к практическим занятиям.
Вразделе «Почвоведение» на основе отдельных работ студенты знакомятся с ос- новными разделами почвоведения, такими как: морфологические и общие физиче- ские свойства почвы, водные и агрохимические свойства почв, основы агрохимиче- ского анализа.
Вразделе «Мелиорация и рекультивация ландшафта» студентам предлагаются работы по анализу органолептических и химических свойств поливной воды, анали- зу почвенной вытяжки с использованием различных современных приборов и тра- диционных методов аналитической химии. Несмотря на то что данная дисциплина является специальностьюинженеров природообустройства, длябудущих преподава- телей биологии знакомство с ее основами является необходимым фактором форми- рования целостной картины мира.
|
УДК 631.4:57(076) |
|
ББК 40.3:41.2я73 |
ISBN 978-5-4263-0690-5 |
© МПГУ, 2018 |
|
© АрхиповаТ. В., |
|
ВащенкоИ. М., |
|
КоничевВ. С., текст, 2018 |
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Раздел 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Тема 1. Гранулометрический состав почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Тема 2. Общие физические свойства почвы.
Определение плотности сложения почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Тема 3. Водные свойства почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Тема 4. Агрохимические свойства почв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Тема 5. Агрохимический анализ почв и растений на содержание элементов питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Темы рефератов для студентов заочного отделения по дисциплине «Почвоведение» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Перечень вопросов к зачету . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Раздел 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Тема 1. Анализ образцов воды с целью определения ее пригодности для полива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Тема 2. Определение общей минерализации воды по сухому остатку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Тема 3. Определение органолептических свойств поливной воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Тема 4. Определение химических свойств поливной воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Тема 5. Анализ почвенной вытяжки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Тема 6. Рекультивация нарушенных земель . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Требования к оформлению презентации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Примерный перечень вопросов к зачету . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее пособие предназначено для студентов, преподавате- лей и обслуживающего персонала в качестве руководства при подго- товке и проведении лабораторно-практических занятий по предме- там «Почвоведение», «Рекультивация и мелиорация ландшафта» со студентами-бакалаврами заочной формы обучения по направлению подготовки «Биология».
Данноепособиевключаетметодическиеразработки практических занятий, перечень материалов, оборудования, реактивов и пример- ный переченьтеоретических вопросов к зачету.
Пособие полностью соответствует государственному стандарту для бакалавров по указанному направлению и профилю образова- тельных университетов.
Целью лабораторных и практических занятий является изучение ключевых разделов дисциплин «Почвоведение» и «Рекультивация и мелиорация ландшафта». Каждое занятие построено по определен- ному принципу, в основе которого прослеживается последователь- ность этапов проведения занятия. Начинается занятие с объяснения преподавателя в виде краткого обобщающего изложениятемы разде- ласакцентомнасложныетеоретическиевопросы. Затемследуютука- зания для проведения самостоятельной лабораторной работы. Кроме того, даются методические указания для подготовки к контрольным работам и зачету по предметам.
Лабораторныезанятияпроводятсясиспользованиемпрактическо- го раздаточного материала, образцов различных типов почв, карто- грамм, таблиц. На практических занятиях используются современные приборы и оборудование, такие как рН-метры, нитратоанализатор, рефрактометр, ФЭК. Имеется полный набор необходимых материа- лов, лабораторной посуды, реактивов.
Раздел 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ
Понятие о почве и ее плодородии
Почвоведение– наука о почве как о природномтеле, средстве про- изводства и предмете труда. Почва – основное и незаменимое сред- ство сельскохозяйственного производства. Она снабжаетрастения во- дой, элементами минерального питания, от ее качества зависят рост, развитие и урожай растений. Сдругой стороны, сами растения служат пищейдля животных и человека. Следовательно, почва играетисклю- чительно важную роль в природе и является условием дальнейшего развития жизни на Земле. Почва – главное средство производства в сельском хозяйстве и пространственный базис размещения и раз- вития всех отраслей народного хозяйства. Оригинальное определение понятия почвы дает профессор МГУ Б. Г. Розанов (1975): «Почва – это сложная полифункциональная открытая четырехфазная структурная система в поверхностной части коры выветривания горных пород, яв- ляющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени и обладающая плодородием». Под плодородием пони-
маютспособностьпочвы удовлетворятьпотребности растений втече- ние всего периода вегетации элементами питания, водой, обеспечи- ватьих корневые системыдостаточным количеством воздуха итепла, благоприятной физико-химической средой и другими факторами роста и развития для получения максимального урожая.
В последние годы термин «плодородие почв» заменяет понятие «биопродуктивность».
Тема 1. Гранулометрический состав почвы
Механические элементы почвы, образующиеся в результате вы- ветривания, имеют различные размеры. Элементарные частицы почвы, близкие по размерам, объединяют во фракции. Для удобства определения все фракции объединяют в две – «физический песок» и «физическая глина». Принято, что во фракцию «физического песка» входят частицы крупнее 0,01 мм. Во фракцию «физической глины» – все частицы менее 0,01 мм. Разделение почв по гранулометрическо- му составу и основано на процентном соотношении этих фракций. Гранулометрический состав – важнейшая агрономическая характе- ристика почвы. От него зависят прямо или косвенно все физические, водные, технологические свойства почвы.
5
Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА
Работа 1. Определение механического состава почвы «мокрым методом» по шкале Н. А. Качинского [6]
Таблица 1
Классификация почв по гранулометрическому составу (по Н. А. Качинскому)
|
Физическаяглина(частицы<0,01 мм), % |
Физическийпесок(частицы>0,01 мм), % |
|||
Почва |
|
|
|
|
|
Подзолистыйтип |
Степнойтип |
Подзолистыйтип |
Степнойтип |
||
|
|||||
|
почвообразования |
почвообразования |
почвообразования |
почвообразования |
|
|
|
|
|
|
|
Песок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рыхлый |
0–5 |
0–5 |
100–95 |
100–95 |
|
Связный |
5–10 |
5–10 |
95–90 |
95–90 |
|
|
|
|
|
|
|
Супесь |
10–20 |
10–20 |
90–80 |
90–80 |
|
Суглинок |
|
|
|
|
|
Легкий |
20–30 |
20–30 |
80–70 |
80–70 |
|
Средний |
30–40 |
30–45 |
70–60 |
70–55 |
|
Тяжелый |
40–50 |
45–60 |
60–50 |
55–40 |
|
|
|
|
|
|
|
Глина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легкая |
50–65 |
60–75 |
50–35 |
40–25 |
|
Средняя |
65–80 |
75–85 |
35–20 |
25–15 |
|
Тяжелая |
> 80 |
> 85 |
< 20 |
< 15 |
|
Задание1. Определитьгранулометрическийсоставмокрыммето- дом (методом раскатывания шнура).
Взять образец почвы и ознакомиться с формуляром, наклеенным на крышку коробки.
Записать в рабочую тетрадь информацию о месте отбора почвен- ной пробы, почвенно-климатической зоне, характере растительного покрова, глубины анализируемого горизонта, типе и подтипе почвы.
Почву смочить и размягчить пальцами до консистенции теста, т. е. до влажности, приблизительно соответствующей нижней границе те- кучести по Аттербергу (в таком состоянии вода из почвы не отжима- ется, но почва поблескивает от воды и мажется). Хорошо размятую почву раскатать на ладони в шнур толщиной около 3 мм и свернуть
6
РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ
в колечко диаметром около 3 см. Вид этого шнура (табл. 2) и будет по- казателем гранулометрического состава почвы: глина – шнур легко свертывается в кольцо без трещин; тяжелый суглинок – шнур легко скатывается, при свертывании в кольцо дает трещины; средний су- глинок – шнур легко образуется, но при свертывании в кольцо распа- дается; легкий суглинок – шнур распадается на части при малейшей попытке свернуть его в кольцо; супесь– шнур при скатывании распа- дается на части; песок– шнур не образуется.
Таблица 2
Определение механического состава почвы полевым методом
Механический состав и морфология образца при испытании
Шнур не образуется– песок
Зачатки шнура– супесь
Шнур дробится при раскатывании– легкий суглинок
Шнур сплошной, кольцо распадается при свертывании– средний суглинок
Шнур сплошной, кольцо с трещинами– тяжелый суглинок
Шнур сплошной, кольцо стойкое– глина
7
Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА
По результатам анализа сделать вывод о механическом составе ис- следуемой почвы и нарисоватьвтетради вид шнура и кольца соответ- ствующего данному механическому составу.
Задание 2. Демонстрационный опыт по определению грануло-
метрического состава почвы в лабораторных условиях методом «от- мучивания».
Вышеуказанный способ определения гранулометрического соста- ва относят к так называемым полевым методам. Более точно можно определитьгранулометрическийсоставспомощьюлабораторныхме- тодов анализа, в частности метода «отмучивания».
Метод основан на скорости оседания частиц почвы в воде исходя из степени ихдисперсности. Крупные частицы (песок) оседаютнадно сосуда быстрее, чем мелкие (глинистые) (рис. 1).
Рис. 1. Определение гранулометрического состава методом «отмучивания»
На электронных весах взвесить 10 г почвы. Поместить навеску в стеклянный цилиндр (150 мл) и добавить в цилиндр воды до ¾ объ- ема цилиндра. Цилиндр хорошо взболтатьи поставитьна столдля от- мучивания на 2–3 минуты. Осторожно слить воду над осадком де- кантацией со взвешенными в ней глинистыми частицами. Вторично заполнить цилиндр водой и повторить вышеописанные операции. Прием повторить несколько раз, пока вода в цилиндре после отста- ивания не станет прозрачной. Взвесить на весах фарфоровую чаш- ку и перенести в нее с помощью воды весь осадок из цилиндра. Воду из чашки осторожно слить декантацией и поместить в сушильный шкаф на 10–15 минут притемпературе 80 оС [6].
8
РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ
Охладить чашку в эксикаторе и взвесить. Определить массу песка в пробе (из массы чашки с песком вычесть массу чашки). Определить массу глины в пробе (из навески почвы 10 гвычесть массу песка в про- бе). Вычислить процентное содержание физического песка и физиче- ской глины в пробе. Полученныеданные записатьв рабочуютетрадь.
Задание для самостоятельной работы. По учебному пособию [4]
самостоятельно изучить материал глав 1–3 и ответить на вопросы.
Вопросы к теме 1
1.Чтотакое гранулометрический состав почвы?
2.Для чего необходимо знатьгранулометрический состав почвы?
3.Какие почвы являются наиболее оптимальными по грануло- метрическому составу?
4.Какие способы определения гранулометрического состава вы знаете?
Тема 2. Общие физические свойства почвы. Определение плотности сложения почвы
К общим физическим свойствам почвы относятся: плотность твердой фазы почвы, плотность сложения почвы, пористость и удель-
ная поверхность. Кромеобщихфизическихсвойствпочвысуществуют физико-механические свойства: пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и спелость.
Задание 1. Определить плотность сложения образца почвы.
Плотностью сложения или объемной массой почвы называют массу 1 см3 сухой почвы, взятой в естественном сложении (со всеми порами).
Плотностьсложения зависитотхарактера минералогического состава почвы, содержания органического вещества, структуры и пористости. Плотность сложения почв колеблется от 0,8 до 1,8 г/см3. Легкие почвы имеют большую плотность сложения, чем тяжелые. Плотность сложе- ния– важнейшаяхарактеристикапочв, таккакотнеезависитводный, воздушный, тепловой режимы. Практически при любом приеме об- работки почвы мы изменяем в первую очередь плотность сложения, а через нее и все прочие показатели. Знание плотности сложения от- дельных горизонтов почвенного профиля дает возможность вычис- лить запасы различных веществ по формуле
9
Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА
Z = M × ПС × А, |
(1) |
где Z – запас веществат/Га; М– мощность горизонта, π см;
ПС– плотность сложения г/см3; А– содержание вещества, % от массы сухой почвы [6].
В полевых условиях плотность сложения горизонта определяют цилиндром-буром (см. рис. 2) в естественном состоянии.
Рис. 2. Цилиндр-бур |
Рис. 3. Лабораторный бюкс |
В условиях лаборатории пробу берут из рассыпного образца с по- мощью алюминиевого бюкса (рис. 3).
Взять бюкс и взвесить его на электронных весах. Вычислить объем бюкса по формуле
(π × d2)/4 × H |
(2) |
(π = 3,14; d – внутренний диаметр бюкса, см; Н– высота бюкса, см).
Заполнитьбюкс почвой из образца, взятого ранеедля определения гранулометрического состава. Заполнять бюкс надо до верхней кром- ки, периодически постукивая им по поверхности стола для имитации естественного сложения. После заполнения бюкса почвой его вновь взвешивают. Бюксспочвойпоместитьвсушильныйшкафивысушить при 105 оС до постоянной массы. Определить массу сухой почвы в об- разце (от массы бюкса с сухой почвой вычесть массу пустого бюкса). Вычислить плотность сложения по формуле
,
где М– масса сухой почвы, г; V – объем бюкса (3).
10