Практические занятия по почвоведению, рекультивации и мелиорации ландшафта. Учебное пособие

РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

По заданию преподавателя вычислить запасы различных веществ в исследуемом горизонте используя приведенную выше формулу [6].

Задание для самостоятельной работы. По учебному пособию [4]

самостоятельно изучить материал главы 3 и ответить на вопросы.

Вопросы к теме 2

1.Чтотакое плотность сложения почвы?

2.Что входит в понятие «общие физические свойства почвы»?

3.Какова связь между механическим составом почвы и ее объем- ной массой?

4.Для каких расчетов необходимо знать показатель плотности сложения?

Тема 3. Водные свойства почвы

Вода является важнейшим фактором плодородия почвы и форми- рования урожая. Главнейшими водными свойствами почвы являются:

гигроскопическая влажность, влагоемкость, водопроницаемость, водо- подъемная способность.

Далеко не вся влага в составе почвы доступна для растений. Почвенная влага характеризуется неодинаковой подвижностью, она удерживается по-разному, находясь в различных состояниях: в од- них – она доступна для растений, в других – недоступна. Недоступна растениям кристаллизационнаяиконституционнаявлага, твердаяипа- рообразная влага, прочно связанная гигроскопическая влага. Доступны длярастенийпленочнаяисвободнаявлага. Практическийинтереспоот- ношению к каждой почве представляет диапазон активной влаги (ДАВ) представляющийсобойразницумеждуверхниминижнимпределомдо- ступнойдлярастенийвлаги. Этимипределамивреальныхполевыхусло- вияхявляютсяППВиВЗ.

Влагоемкость – способность почвы поглощать и удерживать опре- деленное количество влаги. Различают капиллярную, полную и пре-

дельно-полевую влагоемкость. Количество воды в почве, удерживае- мой капиллярными силами при поднятии от зеркала грунтовых вод или при поступлении воды с атмосферными осадками, называется ка- пиллярной влагоемкостью. Полное насыщение всех пор и промежутков

11

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

между частицами почвы влагой называется полной влагоемкостью. При оттоке гравитационной воды, которая не может удерживаться ка-

пиллярными силами– предельная полевая влагоемкость.

Влажность завядания – количество адсорбированной из возду- ха влаги, при котором наблюдается устойчивое завядание расте- ний. Лабораторные и вегетационные опыты показывают, что этот предел равен двойному количеству максимально-гигроскопической влажности (МГ). МГ в реальных условиях возможна при влажности воздуха 96–98%. Таким образом,

Задание 1. Определить влажность завядания (ВЗ) [6].

Взвесить на электронных весах с точностью до второго знака 5–10 г для тяжелых почв; 10–15 для легких и слабогумусированных; 20 г дляпесчаныхпочввоздушно-сухойпочвыипоместитьнавескувпред- варительно взвешенный стеклянный бюкс. В эксикатор с притер- той крышкой налить насыщенный раствор К2SO4 (над раствором соли влажностьвоздухаблизкак98%). Поместитьбюкссоткрытойкрышкой в эксикатор на дырчатую пластину и плотно закрыть эксикатор крыш- кой. Оставитьпочву в эксикаторедо насыщения на 5–6 дней. После на- сыщения взвеситьстаканчик с почвой и высушитьв сушильном шкафу до постоянной массы (примерно 3 часа). После высушивания бюкс за- крыть крышкой и поместить в эксикатор с хлоридом кальция для ох- лаждения. Взвеситьбюкс и вычислитьМГ по формуле

где а– масса пустого бюкса, г; b – масса бюкса с почвой после насы- щенияпарамиводы, г; с– массабюксаспочвойпослевысушивания, г.

Полученные данные записать в рабочую тетрадь по следующей форме.

12

РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Задание 2. Определениепредельнойполевойвлагоемкости(ППВ). ОпределениеППВмоделируютспомощьюстеклянныхтрубокдли- ной30–35 смидиаметромпримерно2 см, одинизконцовтрубкираз-

вальцован (рис. 4).

Рис. 4. Трубка для опытов по определению влагоемкости почвы

Выбрать стеклянную трубку, обвязать развальцованный конец фильтровальной бумагой и марлей, закрепить с помощью нит- ки. Взвесить стеклянную трубку на технических весах. Заполнить трубку воздушно-сухой почвой, просеянной через сито 3 мм на ¾ высоты послойно, периодически уплотняя почву постукиванием трубки о стол.

Снова взвеситьтрубку с почвой и поместитьее в ведро с водойтак, чтобы уровень воды совпал с уровнем почвы в трубке. По истечении недели (на следующем практическом занятии) вынуть трубку из вед- ра, обтереть полотенцем и закрепить в штатив вертикально, подста- вив под трубку емкость для стока гравитационной воды. Через 3 часа взвеситьтрубку с водой и почвой и рассчитать ППВ по формуле

где а – масса пустой трубки, г; б – масса трубки с сухой почвой г; с– массатрубки с почвой, насыщенной водой.

Задание3. Определитьдиапазондоступнойвлагивпочвепоформуле

13

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Задание для самостоятельной работы. 1) По учебному пособию

[4] самостоятельно изучить материал главы 3 и ответить на вопро- сы к теме. 2) Используя лекционный материал, учебное пособие [4] ипрактикум, подготовитьсякконтрольнойработе1 попредлагаемым вопросам.

Вопросы к теме 3

1.Какие водные свойства почвы вы знаете?

2.Чтотакое влагоемкость почвы?

3.Какие виды влагоемкости вы знаете?

4.Чтотакое ДАВ?

5.Как определить ППВ в лабораторных условиях?

6.В каких реальных условиях могут быть достигнуты условия ППВ?

7.Чтотакое гигроскопическая влажность?

8.Чтотакое максимально гигроскопическая влажность?

Вопросы к контрольной №1 к разделу «Почвоведение»

1.Почва (дать определение).

2.Предмет и задачи почвоведения.

3.Перечислить известные вам факторы почвообразования.

4.Гранулометрический состав почвы. Дать определение.

5.Значение климата для почвообразовательного процесса.

6.Фазы входящие в состав почвы. Чтотакое плодородие?

7.Значение рельефа для почвообразовательного процесса.

8.Что представляетсобой учение о широтной и вертикальной зо- нальности? Кто является автором этого учения?

9.Что такое почвенный профиль? Какие горизонты почвенного профиля вы можете назвать?

10.Чтотакое гумус? Чем отличается по химическому составу гумус подзолистой почвы и чернозема?

11.Химический состав почвы.

12.Морфология почв.

13.Какие формы почвенной влаги вам известны? Какая влага до- ступна для растений? Чтотакое ДАВ?

14.Влагоемкость и ее виды.

15.Чтотакое влажность завядания?

16.Почвенная классификация.

14

РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

17.Какие таксономические единицы, применяемые в почвоведе- нии, вы можете назвать?

18.Почвы арктической зоны.

19.Почвытаежно-лесной зоны.

20.Почвы лесостепной и степной зоны.

21.Почвы сухих степей и полупустынь.

22.Солоди, солонцы, солончаки.

План ответа по характеристике почвы

А. Почвенно-климатическая область. Б. Климат и рельеф.

В. Характер увлажнения. Г. Материнская порода. Д. Растительность.

Е. Почвообразовательный процесс(ы) и строение почвенного профиля.

Ж. Мероприятия по улучшению данной почвы.

Тема 4. Агрохимические свойства почв

Агрохимия, агрономическая химия, – наука, изучающая при- емы воздействия на химические и биохимические процессы, про- текающие в почве и в растениях, применение удобрений и средств химической мелиорации почв с целью повышения плодородия почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Главная задача агрохимии – управление круговоротом и балансом хими- ческих элементов в системе «почва – растение – удобрение». Эта главная задача агрохимии нашла отражение в знаменитой схеме Д. Н. Прянишникова (рис. 5, с. 16).

Важнейшие агрохимические характеристики почв

К агрохимическим свойствам почвы относятся: содержание гуму-

са, азота, питательных веществ, кислотность, емкость поглощения, степень насыщенности основаниями и др. Все эти свойства характери-

зуют как данную почву в целом, так и отдельные ее горизонты. Кислотность – важнейшая агрономическая характеристика поч-

вы и экологический фактор, который необходимо учитывать в практи- ке сельского хозяйства. Повышенная кислотность почв ухудшает рост и развитие растений, подавляетжизнедеятельностьполезных бактерий,

15

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Рис. 5. Треугольник Д. Н. Прянишникова. http://green.jofo.me/571331.html

16

РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

способствуетразвитиюпочвенныхгрибовиболезнетворныхмикроорга- низмов, ухудшаетфизико-химическиесвойствапочвыит. п.

Реакция почвенной среды определяется соотношением в ней во- дородных и гидроксильных ионов. Обычно для характеристики реак- циираствора(кислотностипочвы) пользуютсявеличинойрН(отрица- тельный логарифм концентрации водородных ионов). Различают два вида почвенной кислотности: активную и потенциальную (скрытую), или пассивную. Для каждого растения существуют определенные, наиболее благоприятные значения кислотности (табл. 3).

Таблица 3

Оптимальные значения рН для сельскохозяйственных культур

По степени кислотности (величине рН) почвы делят на следующие группы [6]:

Задание 1. Определение рН почвы потенциометрическим ме- тодом.

Определение рН потенциометрическим методом основано наспособностиионоселективныхмембранизбирательнореагировать на наличие в растворе определенных ионов. В качестве анализатора используется прибор РХ-150 М, настраиваемый по буферным раство- рам известной концентрации (рис. 6). Рабочим электродом является

17

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

комбинированный ионоселективный электрод, выполненный со- вместно с электродом сравнения итермодатчиком.

Рис. 6. Прибор для определения рН

1.Из средней пробы воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с отверстиями 1 мм, отвесить на технохимических весах 8 г почвы (дляторфа 1 г).

2.Навеску почвы поместить в стаканчик (колбу) вместимостью 50 мл, прилить 20 мл дистиллированной воды (при опреде- лении рН водной вытяжки) или 20 мл 1М раствора КСl (при определении рН солевой вытяжки). Значение рН раствора КСl должно быть около 5,6, кислотная реакция воды– нейтральной или близкой к ней. (В торфяных почвах берут 10 г почвы, т. е. отношение почвы к раствору увеличиваютдо 1 : 25.)

3.Закрыть колбу чистой пробкой и хорошо взболтать в течение 5 мин.

4.Дать жидкости отстояться.

5.Перенести пробу в стаканчик для измерения.

6.ИзмеритьрНспомощьюрН-метра. ПриборрН-150 м(см. рис. 6).

7.Сделать выводы о пригодности почвы для выращивания сель- скохозяйственных культур.

18

РАЗДЕЛ 1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

8.Потаблице4 определитьдозуизвести, необходимуюдлявнесе- ния на данной почве.

Таблица 4

Примерные дозы извести при различных значениях обменной кислотности

Результаты записать по следующей форме [6]:

Задание для самостоятельной работы. По учебному посо-

бию [4] самостоятельно изучить материал темы 4 и ответить на во- просы к теме.

Вопросы к теме 4

1.Чтотакое кислотность почвы?

2.Какие виды кислотности вы знаете?

3.Как влияет на сельскохозяйственные культуры повышенная кислотность почвы?

4.Какими способами можно определить кислотность почвы?

5.Какие способы устранения избыточной кислотности вы знаете?

19

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Тема 5. Агрохимический анализ почв и растений на содержание элементов питания

В лабораторной практике анализа используют классические хи- мические и инструментальные методы. Среди инструментальных методов в анализе почв наиболее широко используются электрохи- мические и спектроскопические. Среди электрохимических методов находят применение потенциометрические, кондуктометрические, кулонометрические и вольтамперометрические. Определение ка- лия, фосфора, азота в растительных пробах основывается на реакци- ях гидролиза и окисления органических веществ растений сильными окислителями (смесь серной и хлорной кислот). Для определения со- держания нитратов в растениях разработан ряд методов. Наибольшее распространениеполучилионометрическийэкспресс-метод.Нитраты извлекают раствором алюмокалиевых квасцов с последующим изме- рением концентрации нитратов в растворе с помощью ионселектив- ного электрода [2].

Определение нитратного азота в продукции растениеводства

Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO3, KNO3, NH4NO3, Mg(NO3)2. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, по- этому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организ- ме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в орга- низмвзрослогочеловека, 70% поступаетсовощами, 20% – сводойи6% – с мясом и консервированными продуктами. Допустимая суточная доза нитратовдлявзрослогочеловека(вес75 кг) составляет325 мгвсутки.

При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищева- рительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцеро- генной активностью (способствуют образованию раковых опухолей):

20