Тезисы работы «Изучение физико

Тезисы работы «Изучение физико-химических особенностей почвы
окрестностей р.ц. Чемал Чемальского района р. Алтай в связи с
высокой рекреационной нагрузкой»
Работу выполнил: Остапенко Алина, ученица 8 А класса МБОУ
«Лицей № 2» г. Барнаула Алтайского края
Руководитель: Окорокова Е.И., учитель биологии МБОУ «Лицей № 2»
г. Барнаула Алтайского края
Развитие природного туризма на различных территориях может
нести с собой целый комплекс различных последствий — как
положительных, так и негативных. Чрезмерный и неконтролируемый
поток туристов нередко является причиной деградации природной среды,
снижения биологического и культурного разнообразия. Территория
республики Алтай – одно из любимых мест для посещения туристами.
Поэтому актуальным является сохранение природной среды Алтая. Почва
активно подвергается воздействию со стороны деятельности человека. В
почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ, происходит
потеря поверхностных гумусовых горизонтов, снижение количества пор,
изменение химизма почв, нарушение влажности и температуры почв,
изменение состава микроорганизмов. Поэтому цель данной работы изучить физико-химические особенности почвы окрестностей р.ц. Чемал
Чемальского района республики Алтай в связи с высокой рекреационной
нагрузкой.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести пробоотбор почвы в районе исследования.
2.Изучить физические особенности почвы.
3.Изучить химические особенности почвы.
4. Сравнить физико-химические показатели почвы по нескольким
пробам.
5.Определить степень рекреационной нагрузки на почву в районе
исследования.
Физические особенности почвы показали, что почвы уплотнены,
общая пористость почвы несколько ниже, чем для гумусированных
горизонтов (для них – 55-65 %) и составляет 50 %. В пробе № 2 (песчаный
карьер) плотность почвы выше, чем в других пробах.
Содержание
агрегатов от 0,25 мм до 10 мм составило в 1 и 3 пробах 93,4 %, и 96,16, что
оценивает структурное состояние почвы как отличное; во 2 пробе – 77,66
%, что оценивает состояние почвы как хорошее.
Качественное
определение химических элементов, которые бы могли судить об
антропогенной нагрузке в 1 и в 3 пробах не обнаружены; во 2 пробе
выявляется загрязнение сульфатами.
Степень рекреационной нагрузки
на почву в районе исследования можно охарактеризовать как слабую.
Необходимо провести дальнейший мониторинг состояния почв и
характерной для нее растительности в районе исследования, так как
наиболее распространенными результатами воздействия рекреации,
являются сокращение растительного покрова и уплотнение почвы, которые
связаны между собой, и обычно наблюдаются одновременно.
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ № 2»
Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ
школьников «Эврика – 2013»
Секция: экология
Тема: Изучение физико-химических особенностей почвы окрестностей
р.ц. Чемал Чемальского района р. Алтай в связи с высокой
рекреационной нагрузкой
Выполнила: Остапенко Алина,
ученица 8 А класса МБОУ «Лицей № 2»
г. Барнаула Алтайского края
Научный руководитель: Окорокова
Елена Ивановна,
учитель биологии МБОУ «Лицей № 2»
г. Барнаул, 2013
2
Содержание
Введение………………………………………………………………3
Глава 1. Обзор литературы
1.1.Физические особенности почвы………………………….....4
1.2.Химические особенности почвы………………………….....5
1.3. Воздействие туризма на почву…………………………….....6
1.4. Характеристика Чемальского района………………………..7
Глава 2. Методика исследования…………………………...…….…8
Глава 3. Результаты исследования………………………………….11
Выводы………………………………………………………………...14
Список литературы…………………………………………….…..…15
Приложение……………………………………………………….….16
3
Введение
Актуальность. Развитие природного туризма на различных
территориях может нести с собой целый комплекс различных последствий
— как положительных, так и негативных. С одной стороны, развитие
туризма во многих частях мира оказывалось мощным стимулом для
охраны редких видов и уникальных экосистем. Но без должного контроля
и управления успехи в развитии природного туризма могут быстро
обернуться «обратной стороной». Чрезмерный и неконтролируемый поток
туристов нередко является причиной деградации природной среды,
снижения биологического и культурного разнообразия. Поэтому при
планировании регионального развития, включающего туризм, необходимо
первоочередное внимание уделить вопросам сохранения его природной
«базы». Территория республики Алтай – одно из любимых мест для
посещения туристами. Поэтому актуальным является сохранение
природной среды Алтая. Почва активно подвергается воздействию со
стороны деятельности человека. Почва – один из главных объектов
окружающей среды, центральное связующее звено между биотическим и
абиотическим компонентом биосферы. Химический состав почвы
неоднороден и может существенно изменяться в зависимости от
территорий. В почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ,
происходит потеря поверхностных гумусовых горизонтов, снижение
количества пор, изменение химизма почв, нарушение влажности и
температуры почв, изменение состава микроорганизмов. Поэтому цель
данной работы - изучить физико-химические особенности почвы
окрестностей р.ц. Чемал Чемальского района республики Алтай в связи с
высокой рекреационной нагрузкой.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести пробоотбор почвы в районе исследования.
2.Изучить физические особенности почвы.
3.Изучить химические особенности почвы.
4. Сравнить физико-химические показатели почвы по нескольким
пробам.
5.Определить степень рекреационной нагрузки на почву в районе
исследования.
Объект исследования: почвы окрестностей р.ц. Чемал Чемальского
района Алтайского края.
Предмет исследования: влияние рекреационной нагрузки (туризма) на
физико-химические показатели почвы.
Методы исследования: физические, химические, анализ.
Гипотеза: Если рекреационная нагрузка на почву приобрела негативный
характер, то это в первую очередь отразится на физико-химических
показателях почвы.
4
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Физические особенности почвы
Среди физических свойств почвы различают ее общие физические,
физико-механические, водные, воздушные и тепловые свойства.
Физические свойства влияют на характер почвообразовательного процесса,
плодородие почвы и развитие растений.
К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность
твердой фазы и пористость.
-Плотностью почвы называют массу единицы объема абсолютно сухой
почвы, взятой в естественном сложении, выраженную в граммах на
кубический сантиметр.
Плотность почвы зависит от гранулометрического и минералогического
составов, структуры, содержания гумуса и обработки. После обработки
почва вначале бывает рыхлой, а затем постепенно уплотняется, и через
некоторое время ее плотность мало изменяется до следующей обработки.
Самую низкую плотность имеют верхние гумусированные и
оструктуренные горизонты. Для большинства сельскохозяйственных
культур оптимальная плотность почвы составляет 1,0... 1,2 г/см3 /1/.
-Плотность твердой фазы почвы — это масса сухой почвы в единице
объема твердой фазы почвы без пор. Ее вычисляют, г/см3. В
малогумусных почвах и в нижних минеральных горизонтах плотность
твердой фазы составляет 2,6...2,8 г/см3. С увеличением содержания гумуса
плотность твердой фазы уменьшается до 2,4...2,5 г/см3, а в торфяных
почвах — до 1,4...1,8 г/см3. Плотность твердой фазы используют для
расчета пористости почвы. От плотности почвы зависят поглощение влаги,
воздухообмен в почве, жизнедеятельность микроорганизмов и развитие
корневых систем растений.
- Пористость (скважность) почвы — это суммарный объем всех пор
между частицами твердой фазы почвы. Пористость (общую) вычисляют по
показателям плотности почвы и плотности твердой фазы и выражают в
процентах к общему объему почвы. Пористость зависит от
гранулометрического состава, структурности, содержания органического
вещества. В пахотных почвах пористость обусловлена обработкой и
приемами окультуривания. При любом рыхлении почвы пористость
увеличивается, а при уплотнении уменьшается. Чем структурнее почва,
тем больше общая пористость. Размеры пор, в совокупности образующих
общую пористость почвы, варьируют от тончайших капилляров до более
крупных промежутков, которые не обладают капиллярными свойствами.
Поэтому наряду с общей пористостью различают еще капиллярную и
некапиллярную пористость почвы. Наибольшая пористость (80—90%)
наблюдается в лесных подстилках, травяном войлоке, торфах, т. е.
органогенных горизонтах. В минеральных гумусированных горизонтах она
равна 55—65%, в верхних безгумусных 45—55%, в нижних горизонтах
почвы может быть ниже 45%- Минимальная пористость наблюдается в
глеевых горизонтах почв и равна около 30% /1/.
5
1.2. Химические особенности почвы
-Кислотность почвы. Кислотность большинства почв сосредоточена на
поверхности мельчайших (коллоидных) почвенных частиц (гумуса,
глины). Чрезмерный высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы
токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет
поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или
превращение в неусваиваемые растениями формы. В кислых почвах (pH
4.0-5.5) железо, аллюминий и марганец находятся в формах доступных
растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом
затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния,
молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад
растений без внешних причин - вымочка, гибель от мороза, развитие
болезней и вредителей.
Напротив, в щелочных (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь,
цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными
растениям. Оптимальным считается pH 6.5 - слабокислая реакция почвы.
Хотя отдельные виды растений приспособились к существованию в кислой
или наоборот в щелочной среде, однако большинство растений хорошо
развиваются при нейтральной или слабокислой реакции почвы (диапазон
pH 6.0-7.0).
-Хлорид-ион образуется в результате растворения и сольватации ионных
солей, содержащих анион хлора (хлориды). Следовательно, существование
хлорид-иона возможно только в водных растворах. В почвах хлорид ион
может также содержаться в составе кристаллических солей. В природе
хлор представленный хлорид ионом имеет значительное распространение:
0,02% от массы земной коры. Содержание хлорид иона в поверхностных
слоях почвах, также не может достигать значительных величин вследствие
интенсивного вымывания хлоридов под воздействием атмосферных
осадков.
-Железо. Среднее содержание железа в почвах составляет 3,8%. В составе
почв в зависимости от кислотно-основных и окислительновосстановительных условий железо может присутствовать в степени
окисления +3 и +2. Этот элемент присутствует в почве в составе как
первичных, так и вторичных минералов, являясь компонентом магнетика,
гематита, титаномагнетита, глауконита, роговых обманок, пироксенов,
биотитов, хлоритов, глинистых минералов, минералов группы оксида
железа. Общее содержание в почве Fe2O3 колеблется в очень широких
пределах (в %): от 0,5 – 1,0 в кварцево-песчаных почвах и 3 – 5 в почвах на
лессах, до 8 – 10 в почвах на элювии плотных ферромагнезиальных пород
и до 20 – 50 в ферраллитных почвах и латеритах тропиков. В почвах также
часто наблюдаются железистые конкреции и прослои /2/.
6
1.3. Воздействие туризма на почву
Воздействие туризма на почвенный покров может иметь
различный характер. Удаление или перемещение верхнего слоя почвы
является, как правило, следствием поверхностной деятельности.
Повреждения почвы, связанные с "распылением" растительной подстилки,
происходят обычно на тропинках и дорогах, а также на больших площадях
в кемпингах. Исчезновение растительной подстилки из-за фрагментации
(распада на части и последующей эрозии и выщелачивания) обычно
происходит на ранних стадиях образования тропинок и дорог. Было
подсчитано, что на новой тропинке в густом лесу умеренного пояса, по
которой прошло около 8 тыс. человек лиственная подстилка за неделю
была разрушена на 50%. При этом, толщина травяной подстилки,
напротив, увеличилась, что отражает потери в наземной растительности.
Размельченная лиственная подстилка разносится ветром, усугубляя эффект
от вытаптывания. Особенно сильно разрушается почва под действием
лошадиных копыт. Продолжительное разрушение лиственной подстилки
губительно для экосистем, так как при этом снижается количество азота в
почве. Кроме того, погибают микроорганизмы, обеспечивающие его
образование и кругооборот /5/.
Уплотнение почвы обычно связано с ее утрамбовкой. Такой
процесс наблюдается в степях с карбонатными почвами, вдоль берегов
озер, на тропинках и дорогах, а также в районах вечной мерзлоты. Часто
почва утрамбовывается под действием транспортных средств, например, в
туристических кемпингах. Уплотнение оказывает отрицательное
воздействие на способность почвы восстанавливать свой растительный
покров, так как повреждаются корни растений. Следствием уплотнения
также является нарушение дренажа (которое вызывает смыв почвы и
эрозию), затрудняется доступ влаги и воздуха к корням растений и
почвенным организмам (что ведет к сокращению их популяций и к гибели
растений), уменьшается количество пор в почве (что приводит к
сокращению популяций более крупных почвенных животных).
Уплотнение почвы на тропинках, используемых для верховой езды на
лошадях, также ухудшает дренаж и способствует развитию процессов
заболачивания. Кроме того, развиваются глеевые процессы, повреждаются
корни растений, что затрудняет восстановление растительного покрова.
Однако значительные изменения в дренаже и поверхностном стоке
наблюдаются, в основном, в местах наиболее активной рекреационной
деятельности, на дорогах и тропинках, а также в местах туристических
стоянок.
Почвенная эрозия в местах туристических стоянок, на
тропинках и песочных дюнах обычно связана с рекреационной
деятельностью. Но сама рекреационная деятельность не является
непосредственной эрозионной силой, она лишь создает условия,
способствующие разрушительному воздействию ветра, воды и т.д.
Наиболее распространенными результатами воздействия рекреации,
содействующими эрозии, являются сокращение растительного покрова и
7
уплотнение почвы, которые связаны между собой, и обычно наблюдаются
одновременно (см. Приложение 1)/4/.
1.4. Характеристика Чемальского района
Чемальский район расположен на юго-востоке Республики Алтай,
его территория составляет 3 тысяч кв.км. Численность населения в районе
9,7 тыс. человек, в том числе в районном центре Чемал 5 тысяч человек.
Количество населенных пунктов — 18. Район отличается удивительно
благоприятными климатическими условиями. Здесь теплое солнечное
лето, богатая красками продолжительная осень и мягкая, малоснежная
зима. Средняя температура января — -12 градусов, средняя температура
июля — +18 градусов. По количеству солнечных дней в году Чемальский
район сравним только с Крымом. Также для этого района характерны
очень небольшие перепады атмосферного давления в течение года.
Территория района охватывает долину нижней Катуни и систему малых
горных рек — ее притоков. Район начинается в селе Усть-Сема, если
свернуть на Чемальскую трассу с Чуйского тракта, уходящего через мост
на левый берег Катуни. Характерны из почв черноземы (см. Приложение
2). Чемальский район является одним из наиболее освоенных в туристском
плане, благодаря своей доступности, благоприятным климатическим
условиям, уникальному живописному ландшафту и культурноисторическим объектам. Число туристов, ежегодно посещающих район,
превышает численность местного населения раз в двадцать. На территории
Чемальского района более 25 туристических баз и баз отдыха, также здесь
расположена курортная зона.
В районе активно развивается спортивный, экскурсионный,
профессионально-деловой, фестивальный туризм, а также сельский или
"зеленый" туризм, когда отдыхающие размещаются в частных домах
местных жителей /6/.
8
Глава 2. Методика работы
Для проведения физико–химического анализа вначале проводят
пробоотбор, используя метод конверта. Забор проб проводился с глубины
10 см, по 800–900 мг каждого образца.
1. Пробоотбор и подготовка образцов к химическому анализу.
Пробы нужно взять на разных территориях. Затем почва высушивается и
измельчается, из нее удаляются посторонние примеси и частицы при
помощи набора сит с отверстиями разного диаметра от 5 до 1 мм и
сокращении массы до 500 г. Для сокращения пробы использовали метод
квартования: Измельченный материал тщательно перемешивали и
рассыпали ровным тонким слоем в виде квадрата, разделили его на четыре
сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывали, а два
оставшихся снова смешивали, после многократных повторений
оставшуюся пробу высушили до воздушного состояния для получения
водных вытяжек.
2. Приготовление водной или солевой вытяжки.
Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой
просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл
дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут, а затем
фильтровали. Солевая вытяжка - к 10 г почвы приливают 25 мл 1 М
раствора хлорида натрия. Содержимое взбалтывают и оставляют на сутки
/3/.
3. Определение актуальной кислотности почвы.
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и
почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих
в ней химических и биохимических процессов. В природных условиях рН
почвенного раствора колеблется от 3 до 10. Чаще всего кислотность почвы
не выходит за пределы 4–8.
Актуальная (активная) кислотность – кислотность почвенного раствора.
Этот вид кислотности оказывает непосредственное влияние на корни
растений и почвенные организмы. Актуальную кислотность определяют в
водной почвенной вытяжке. Для этого необходимо поместить в пробирку
или колбу 2 г почвы, добавить 10 мл. дистиллированной воды; полученную
суспензию 1: 5 хорошо встряхнуть и дать отстоять осадку; в надосадочную
жидкость внести полоску индикаторной бумаги и, сравнить её цвет с
цветной таблицей, сделать вывод о величине pH почвы.
2. Физические показатели почвы.
-Плотность почвы, г/см3, вычисляют по формуле
dv= m/V.
где m — масса абсолютно сухой почвы, г; V — объем, занимаемый
образцом почвы, см3.
- Плотность твердой фазы почвы — это масса сухой почвы в единице
объема твердой фазы почвы без пор. Ее вычисляют, г/см3, по формуле
d = m/Vs.
где m — масса сухой почвы, г; Vs — объем, см3.
9
-Пористость (скважность) почвы — это суммарный объем всех пор между
частицами твердой фазы почвы. Пористость (общую) вычисляют по
показателям плотности почвы и плотности твердой фазы и выражают в
процентах к общему объему почвы:
Pобщ.=(1-dv /d)100
где dv — плотность почвы, г/см3; d — плотность твердой фазы почвы,
г/см3.
В зависимости от общей пористости в вегетационный период для
суглинистых и глинистых почв дают качественную оценку пористости
почв.
Таблица 1.
Качественная оценка пористости почв по Н. А. Качинскому
Плотность
почвы, Оценка
г/см3
< 1,0
Почва вспушена или богата органическим
веществом
1,0..1,1
Свежевспаханная почва
1,2..1,3
Пашня уплотнена
1,3..1,4
1,4..1,6
Пашня сильно уплотнена
Типичное значение для подпахотных горизонтов
различных почв (кроме черноземов)
Сильно уплотненные иллювиальные горизонты
1,6...1,8
-Фракционирование почвы в воздушно-сухом состоянии (по методу
Н.И. Саввинова). Из образца почвы, доведенного до воздушно-сухого
состояния, берут среднюю пробу от 0,5 кг до 2,5 кг и рассеивают на ситах с
диаметрами отверстий 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм. Сухим просеиванием
почва разделяется на фракции: > 10, 10 – 7, 7-5, 5-3, 3-2, 2-1, 1-0,5, 0,5-0,25
и <0,25 мм. Каждую фракцию агрегатов отдельно собирают, взвешивают и
рассчитывают ее процентное содержание. Фракцию <0,25 мм
рассчитывают по разности между взятой для анализа почвой и суммой
фракции > 0,25 мм. За 100 % принимается вся взятая для анализа навеска.
По
данным
сухого
просеивания
рассчитывают
коэффициент
структурности:
К= А/Б,
где К – коэффициент структурности; А – сумма макроагрегатов размером
0,25-10 мм, %; Б – сумма агрегатов <0,25 мм и комков > 10 мм. Чем выше
К, тем почва лучше оструктурена /1/.
5. Качественное определение химических элементов в почве.
Карбонат–ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую
чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%–го раствора соляной
10
кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в
виде пузырьков (почва "шипит"). По интенсивности их выделения судят о
более или менее значительном содержании карбонатов.
Сульфат–ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель
концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го раствора хлорида
бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого
мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в
количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора
также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое
помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном
содержании сульфатов – тысячные доли процента.
Железо (II и III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В первую
пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли
K3[Fe(CN)6)], во вторую – несколько капель 10%–го раствора роданида
калия KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и
красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа
(II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их
количестве.
Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%–ный
раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает
осадок, тем больше алюминия содержится в почве.
11
Глава 3. Результаты работы
Материалом для исследования послужили пробы почвы, взятые в
ходе летней эколого-биологической
экспедиции
учащихся,
в
окрестностях районного центра
Чемал Чемальского района р. Алтай
в период с 1 по 6 июля 2012 года.
Пробоотбор
проводился
в
нескольких точках: проба № 1 - в
50 м от турбазы «Млечный путь»
(см.
Рис. 1. Участок
пробоотбора почвы № 1
рис.1), проба № 2 - песчаный карьер (300 м
от р.ц. Чемал)(см. рис. 2); проба № 3 - левый берег р. Чемал (250 м. от
турбазы «Млечный путь) (см. рис. 3). Для
сокращения
пробы
использовали
метод
квартования: Измельченный материал тщательно
перемешивали и рассыпали ровным тонким слоем
в виде квадрата,
разделили его на четыре
сектора. Содержимое двух противоположных
секторов отбрасывали, а два оставшихся снова
смешивали, после многократных повторений
оставшуюся пробу высушили до воздушного
состояния.
Небольшое
количество
почвы
помещали в фарфоровую чашку и приливали
пипеткой несколько капель 10%–го раствора
соляной кислоты.
Рис.2. Участок пробоотбора № 2
Образующийся по реакции оксид
углерода (IV) CO2 выделяется в
виде пузырьков (почва "шипит").
По интенсивности их выделения
судят
о
более или
менее
значительном
содержании
карбонатов. В нашем случае
данной реакции не было, поэтому
для анализа была приготовлена
солевая вытяжка (к 10 г почвы
приливали 25 мл 1 М раствора хлорида натрия. Содержимое взбалтывали и
Рис. 3. Участок пробоотбора почвы № 3
оставляли на сутки).
Определение актуальной кислотности почвы показало, что рН
почвы в районе исследования равен от 5,5 до 6,5 (см. таблица 2).
Оптимальным считается pH от 5,1 до 5.5 – слабокислая реакция почвы. Так
как такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных
почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом. Большинство
12
основных питательных веществ доступны растениям, т. е. находится в
почвенном растворе.
Изучение физических свойств почвы позволило выявить
следующее.
-Плотность почвы. Было взято 120 г почвы из каждой пробы, ее объем
составил соответственно 100 см3, 80 см3,100 см3. Рассчитываем
плотность.
dv1 = 120/100= 1,20 г/см3
dv2 = 120/80= 1,50 г/см3
dv3 = 120/100= 1,20 г/см3
Самую низкую плотность имеют верхние гумусированные и
оструктуренные горизонты. В пробе № 2 – песчаный карьер плотность
почвы выше, чем в других пробах.
- Плотность твердой фазы почвы — это масса сухой почвы в единице
объема твердой фазы почвы без пор.
d 1 = 120/50=2,40 г/см3
d 2 = 120/40=3,0 г/см3
d 3 = 120/45=2,66 г/см3
Самый высокий показатель в пробе № 2 – песчаный карьер, средний
– в пробе № 3 (берег р. Чемал) и наименьший – в пробе № 1.
Зная плотность почвы и плотность твердой фазы почвы, рассчитываем
пористость или скважность почвы.
-Пористость (скважность) почвы — это суммарный объем всех пор между
частицами твердой фазы почвы. Пористость (общую) вычисляют по
показателям плотности почвы и плотности твердой фазы и выражают в
процентах к общему объему почвы:
Pобщ. № 1=100(1-1,2 /2,4)= 50 %
Наш результат получился несколько ниже, чем для гумусированных
горизонтов (для них – 55-65 %). В зависимости от общей пористости в
вегетационный период, можно дать качественную оценку пористости
почвы по Н.А. Качинскому (см. таблица 1) - 1,2 г/см3 – пашня несколько
уплотнена.
Pобщ. № 2=100(1-1,5 /3,0)= 16,6 %
Результат по пробе № 2 свидетельствует о том, что почвы песчаного
карьера сильно уплотнена.
Pобщ. № 1=100(1-1,2 /2,66)= 7,5 %,
или 0,75 г/см3 по Н.А. Качинскому (см. таблица 1) – почва богата
органическим веществом. Таким образом, во всех трех пробах выявляются
отличия по изученным выше физическим свойствам и рН (см. таблица 2).
13
Таблица 2.
Результаты исследования образцов почвы
Показатели
рН
Проба № 1
Проба № 2
Проба № 3
5,5
6,5
5,5
Плотность
почвы (dv),
г/см3
1,2
1,5
1,2
Плотность
твердой фазы
(d), г/см3
2,40
3,0
2,66
Пористость
(Pобщ.), %
или г/см3
50 %
16,6 %
7,5 %
-Фракционирование почвы в воздушно-сухом состоянии (по методу
Н.И. Саввинова). Из образцов почвы, доведенных до воздушно-сухого
состояния, брали среднюю пробу массой 0,5 кг и рассеивали на ситах
Рис. 3. Фракционирование почвы в воздушно-сухом состоянии
с диаметрами отверстий 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм. Сухим просеиванием
почва разделяется на фракции: 7-5, 3-2, 2-1, 1-0,5, 0,5-0,25 и <0,25 мм.
Каждую фракцию агрегатов отдельно собирали, взвешивали и
рассчитывали ее процентное содержание(см. рис. 3).
Фракцию <0,25 мм рассчитывали по разности между взятой для
анализа почвой и суммой фракции > 0,25 мм. За 100 % принимается вся
взятая для анализа навеска (см. таблица 3).
14
Таблица 3.
Размер
фракций
, мм
Результаты фракционирования почвы
Вес почвы во фракции, г
% содержания фракции
Проба
№1
7-5
313,1
5-3
92
3-2
36,7
2-1
14
1 – 0,5
0,6
0,5 – 0,25
10,7
ИТОГО:
467,1
<0,25
32,9
Проба
№2
218,4
87,6
40,7
26
1,2
14,4
409,2
90,8
Проба
№3
301,2
102,5
45,3
16,3
0,6
9,5
475,7
24,3
Проба
№1
62,6
18,4
7,34
2,8
0,12
2,14
93,4
6,6
Проба
№2
43,68
17,52
8,14
5,2
0,24
2,88
77,66
22,34
Проба
№3
60,24
20,5
9,06
3,26
1,2
1,9
96,16
3,84
Таким образом, общий вес фракций > 0,25 мм составил по пробе №
1 - 467,1 г (93,4 %), вес фракции <0,25 – 32,9 (6,6 %); по пробе № 2 общий
вес > 0,25 мм – 409,2 г (77,66 %), вес фракции <0,25 – 90,8 г (22,34 %); по
пробе № 3 общий вес фракций > 0,25 мм составил 475,7 г (96,16 %), вес
фракции <0,25 – 24,3 (3,84 %).
По
данным
сухого
просеивания
рассчитываем
коэффициент
структурности:
К= А/Б,
где К – коэффициент структурности; А – сумма макроагрегатов размером
0,25-10 мм, %; Б – сумма агрегатов <0,25 мм и комков > 10 мм.
К1=93,4 %/ 6,6 %=14,15
К2=77,66%/ 22,34 %= 3,48
К3=96,16 %/ 3,84 %= 25,04
Чем выше К, тем почва лучше оструктурена.
Оценку структурного состояния почвы можно провести и по
результатам содержания агрегатов (см. таблица 4)/ 2/.
Таблица 4.
Оценка структурного состояния почвы
Содержание агрегатов 0,25 – 10 мм, % к
Оценка
массе воздушно-сухой почвы при сухом
просеивании
> 80
Отличное
80 – 60
Хорошее
60 – 40
Удовлетворительное
40 – 20
Неудовлетворительное
< 20
Плохое
15
По результатам нашей работы, содержание агрегатов от 0,25 мм до
10 мм выше всего отмечается в пробе № 3 и № 1 и оценивает структурное
состояние почвы как отличное; в пробе № 2 наблюдается снижение
показателей коэффициента структурности, но тем не менее состояние
почвы оценивается как хорошее.
Качественное определение химических элементов в почве
проводилось на обнаружение следующих ионов:
Карбонат–ионы – не обнаружены во всех пробах.
Сульфат–ионы. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоненезначительное содержании сульфатов – тысячные доли процента в 1 и 3
пробах; в пробе № 2 - сульфат бария выпадает в виде белого осадка, это
говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых
процента и более .
Железо (II и III) – не обнаружено.
Алюминий – не обнаружен.
Таким образом, химические элементы, которые бы могли судить об
антропогенной нагрузке на участке № 1 и № 3 не обнаружены; на втором
участке выявляется загрязнение сульфатами.
16
Выводы:
1. Физические особенности почвы показали, что почвы уплотнены,
общая пористость почвы несколько ниже, чем для гумусированных
горизонтов (для них – 55-65 %) и составляет 50 %. В пробе № 2
(песчаный карьер) плотность почвы выше, чем в других пробах.
2. Содержание агрегатов от 0,25 мм до 10 мм составило в 1 и 3 пробах
93,4 %, и 96,16, что оценивает структурное состояние почвы как
отличное; во 2 пробе – 77,66 %, что оценивает состояние почвы как
хорошее.
3. Качественное определение химических элементов, которые бы могли
судить об антропогенной нагрузке в 1 и в 3 пробах не обнаружены;
во 2 пробе выявляется загрязнение сульфатами.
4. Степень рекреационной нагрузки на почву в районе исследования
можно охарактеризовать как слабую.
5. Необходимо провести дальнейший мониторинг состояния почв и
характерной для нее растительности в районе исследования, так как
наиболее распространенными результатами воздействия рекреации,
являются сокращение растительного покрова и уплотнение почвы,
которые связаны между собой, и обычно наблюдаются
одновременно.
17
Список литературы:
1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических
свойств почвы.-М.: Агропромиздат, 1986.-416 с.
2. Орлов Д.С. Химия почв: Учебник.-М.: Изд-во Москв. Ун-та, 1985.-376 с.
3. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое
пособие/Под ред. Т.Я. Ашихминой.-М.: АГАР, 2000.
4. student.zoomru.ru›selhoz/metody-pochvenny
5. bonaen.ru›m/mechanicheskiy-analiz-pochvi
6. chemal-altai.ru
18
Приложение 1.
Прямые и косвенные воздействия природного туризма
19
Приложение 2.
Почвенная карта республики Алтай
20
Приложение 3.
Рис. 1. Турбаза «Млечный путь» - место стоянки экспедиции
Рис. 2. Подготовка к пробоотбору почвы
21