Анализ экологического состояния почвы



Статья посвящена экологическому анализу почвы на экспериментальном участке, а также описанию экологической характеристики почвы. На основании анализа литературных источников были созданы таблицы физических и химических показателей почвы.

Ключевые слова : почва, почвенный профиль, физические свойства, химические свойства.

Земля — ценнейшее природное достояние народа и место обитания человека. Почва обеспечивает процессы жизнедеятельности растений и осуществления ими фотосинтеза, так как в ней концентрируются вещества, необходимые для этого [3].

Значение почвы для животных заключается в том, что она осуществляет функционирование основных биосферных процессов, а именно: регуляцию продуктивности животных и плотности заселения их на планете [4].

Значение почвы в жизни человека также немаловажно — жизнь человека неразрывно связана с почвой. Стоит только вспомнить, что первыми сферами деятельности человеческого общества были животноводство и земледелие — наиболее эффективные способы использования ресурсов земли [4].

Основоположником науки о почве стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев. Именно он впервые сформулировал научное определение о почве, назвав её самостоятельным естественноисторическим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности [1].

Почвы горнолесной зоны Златоуста отличаются большой пестротой. Здесь в большей степени представлены подзолистые почвы. Данный тип почв очень раним и требует бережного отношения к себе, а так как наш город имеет развитую промышленность, то возникает необходимость в комплексном анализе экологического состояния верхнего плодородного слоя.

Нами было принято решение о проведении собственного исследования. Поставив перед собою цель — определить экологическое состояние почвы на экспериментальном участке, мы определили задачи:

1. Изучить научную литературу по теме исследования.
2. Изучить различные методики исследования почв.
3. Провести физические и химические исследования состава почвы.
4. Дать общую характеристику экологическому состоянию почвы.

Рис. 1. Место заложения почвенного профиля

Исследование проходило в 2 этапа: теоретический этап и экспериментальная работа. На первом этапе исследования была выдвинута гипотеза: почва на нашем участке чистая, без наличия тяжёлых металлов и засоленности, так как почвенный профиль был отобран в районе, удаленном от промышленных предприятий и автомобильных дорог.

Далее нами был выбран экспериментальный участок, на котором будет отобран почвенный профиль. Было изучено ближайшее окружение и характер рельефа. Местом отбора нашего почвенного профиля стал садовый участок в СНТ «Родниковый» (рис. 1).

На выбранном участке был произведён отбор почвенного профиля для анализа почвы и опытов с ней. Почвенный профиль является совокупностью генетически сопряженных и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов, на которые расчленяется почва в процессе почвообразования [2]. Для правильного местозаложения почвенного профиля необходимо осмотреть местность, определить характер рельефа и ближайшее окружение. Желательно, чтобы рельеф был плоским или слабовсхолмленным. Разрезы не должны закладываться вблизи дорог, рядом с канавами и на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа, иначе произойдут изменения в горизонтах (рис. 2)

Рис. 2. Почвенный профиль

После отбора почвенного профиля почву рассматривали визуально. В ходе наблюдений удалось выделить 3 почвенных горизонта: гумусовый горизонт, горизонт вымывания и материнскую горную породу. Слой дерна отсутствует из-за механических повреждений, а гумусовый слой выражен слабо. На каждом из горизонтов определили их механический состав, структуру, аэрацию, водопроницаемость и минеральный состав.

Механический состав почвы — это содержание в почве элементарных частиц разного размера. Механический состав определяется по соотношению в пробе твердых частиц глины и песка. В зависимости от данного соотношения выделяют песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые почвы [5].

Для описания почвы использовались обычные термины: суглинистая, глинистая, глинистая с материнской породой и т. д. Для исследования структуры почвы отобрали небольшое количество почвы, разложили её тонким слоем, добавили небольшое количество воды. Структура почвы может быть комковатой, зернистой, песчанистой, глинистой, пылеватой и ореховатой.

Определение водопроницаемости почвы происходило в прозрачной пластмассовой бутылке, разрезанной пополам. Отобрали образец почвы. Насыпали почву в бутылку и налили 100 мл воды. Слой почвы может быть водопроницаемым и водонепроницаемым.

Аэрация почвы определяется добавлением почвы в сосуд с водой. Если происходит выделение пузырьков с воздухом, то это нам говорит о том, что воздух выделяется из почвы и замещается водой, а значит аэрация есть. В зависимости от степени выделения пузырьков она может быть высокой, средней, маленькой или может вовсе отсутствовать.

Физический анализ почвенного профиля позволяет сделать вывод о том, что наиболее плодородная почва (с комковатой структурой, высокой аэрацией и водопроницаемостью) отмечена в первом горизонте, на котором происходит рост и развитие растений (табл. 1.)

Таблица 1

Физический анализ почвенного профиля

№ п / п	Физические свойства почвы	А1	А2	А3
1	Почвенный профиль	Гумусовый горизонт, содержит много органических веществ	Горизонт вымывания, мало плодороден	Материнская горная порода, происходит накопление вещества из вышележащих горизонтов
2	Структура	Почва комковатая	Почва песчанистая	Почва глинистая с камнями
3	Водопроницаемость	Высокая	Водонепроницаемый слой	Высокая
4	Аэрация	Высокая	Отсутствует	Отсутствует
5	Минеральный состав	Преобладает глинозём, почва лёгкая суглинистая	Глинозёма практически нет, почва тяжёлая глинистая	Почва глинистая, глинозём отсутствует

Основными химическими показателями являются кислотность, засоленность и содержание тяжелых металлов.

Водородный показатель pH определялся следующим образом: в стеклянный стакан налили почвенный раствор, погрузили в воду полоску индикаторной бумаги и сравнили полученный результат со стандартной шкалой универсального индикатора, если индикатор темно-зелёный, синий или фиолетовый — вода имеет щелочную среду, если индикатор приобрёл светло-зелёный, жёлтый или оранжево-красный оттенок — вода имеет кислотную среду.

Чтобы определить содержание органических веществ в почве, необходимо отобрать образцы почвы, взвесить их, а затем поместить образцы в тигель с крышкой и прокалить их на огне в течении часа для полного сгорания всех органических веществ. Далее необходимо остудить тигель и взвесить почвенные образцы после прокаливания. Процентное содержание органических веществ можно узнать по формуле: An = {(m1-m2)*100 %}:m1, где m1 — исходная масса образца, m2 — масса образца после прокаливания.

Для исследования засоленности почвы в пробирку с почвенным раствором добавляли соляную кислоту, раствор соли бария, спиртовой раствор йода и раствор нитрата серебра.

Наличие тяжёлых металлов в почве определяется добавлением в почвенный раствор раствора йодида калия, раствора аммиака, красной кровяной соли и 10 % раствора роданида калия (рис. 3).

Рис. 3. Определение содержания тяжёлых металлов

По результатам исследования можно сделать вывод, что ионы свинца и меди во всех трех горизонтах отсутствуют, значит загрязнения почвы тяжелыми металлами не происходит. Незначительное содержание двухвалентного железа говорит о том, что перегнивание органических останков происходит слабо. Данный вывод подтверждает и анализ железа трехвалентного. Такая особенность связана с тем, что перегнивание органических останков должно происходить в дерновом слое, который у нас очень сильно поврежден из-за механического воздействия (табл. 2).

Таблица 2

Химический анализ почвенного профиля

№ п / п	Химические свойства почвы	А1	А2	А3
1	pH почвенного раствора	7, реакция среды нейтральная	6, реакция среды слабокислая	9, реакция среды слабощелочная
2	Содержание органических веществ	7,3 %, недостаточное	3,6 %, недостаточное	1,8 %, недостаточное
3	Засоленность почвы	Обнаружены карбонат-ионы, сульфид-ионы	Обнаружены карбонат-ионы, сульфат-ионы	Обнаружены сульфат-ионы
4	Наличие тяжёлых металлов	Обнаружены ионы железа (II и III)	Обнаружены ионы железа (II и III)	Обнаружены ионы железа (II и III)

Анализ литературных источников показывает, что экологическое состояние почв напрямую влияет на состояние здоровья человека. Оценка экологического состояния может производится по двум параметрам — физическим и химическим, последнему из которых принадлежит ведущая роль.

Физический анализ определил, что наиболее плодородная почва отмечена в первом горизонте.

Анализ химических показателей первого горизонта, пригодного для выращивания сельскохозяйственных культур, позволяет сделать вывод о том, что кислотно-щелочной баланс — в норме, содержание солей невелико и благоприятно сказывается на растениях, тяжелых металлов не обнаружено, что обусловлено медленными процессами перегнивания органических остатков.

Отбор почвенного профиля производился в лесной зоне, где отсутствуют промышленные предприятия и автотранспорт. Анализ физических и химических показателей свидетельствует о том, что экологическое состояние почвы — в норме, в ней отсутствуют загрязнители, содержание которых негативно сказалось бы на развитии растений, что подтверждает выдвинутую нами гипотезу.

Литература:

1. Белобров В. П. География почв с основами почвоведения: учеб. пособие для студ. пед. вузов / В. П. Белобров, И. В. Замотаев, С. В. Овечкин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 352 с.
2. Добровольский В. В. География почв с основами почвоведения: учеб. для геогр. спец. вузов / В. В. Добровольский. — М.: Высшая школа, 1989. — 320 с.
3. Вальков В. Ф. Почвоведение: Учебник для вузов / В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. — Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2004. — 496 с.
4. Значение почвы в жизни человека [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://kratkoe.com/znachenie-pochvyi-v-zhizni-cheloveka/
5. Механический состав почвы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://poweredhouse.ru/mekhanicheskij-sostav-pochvy/