Н. Г. Чернышевского занятия по экологии на пришкольном участке: теория и практика учебно-методическое пособие



страница5/11
Дата02.05.2016
Размер2.06 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

2.2. Прогрессивные технологии
размножения и выращивания растений


Трудно переоценить образовательное значение учебно-опытных занятий на школьном участке, связанных с вопросами выращивания растений и наблюдениями за их ответными реакциями на действие экологических факторов в соответствии с природными законами. Отрицательному воздействию экологических факторов подвержены, прежде всего, проростки, ювенильные и имматурные особи. С возрастом у растений толерантность повышается, о чем свидетельствует закон «Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действие факторов Среды у отдельных особей вида». В связи с этим необходимо особое внимание уделять методам и агротехническим приемам, позволяющим обеспечить оптимальные условия для роста и развития растений в молодом возрасте. Учитывая важность значения гидротермического режима для растений, необходимо направление учебно-опытных занятий на школьном участке на реализацию практических задач, связанных с определением норм и сроков поливов, способов поливов, выявлению зон оптимума для растений.

Большое внимание должно уделяться и изучению эффективных технологий в условиях школьного центра, способствующих сокращению расхода поливной воды, площадей питомников, сроков содержания посадочного материала в питомниках, то есть методов и приемов природоохранного направления. Как показывает анализ накопленного опыта в исследованиях этого направления, положительное значение имеет внедрение в аридных районах таких технологий, как выращивание растений с применением капельного орошения, с закрытыми корневыми системами, повышение плодородия почв за счет внесения органических и минеральных удобрений, а также новых методов их генеративного и вегетативного размножения.


2.2.1. Методы проведения почвенных исследований


Для организации учебных занятий на школьном участке, закладке и проведения опытов большое значение имеет изученность почв экспериментального участка. Кроме того, для школьника важное образовательное значение имеет приобретение знаний, навыков и умений по изучению почв, их классификации, химическим, физическим и механическим свойствам [16].

Приведем наиболее приемлемые для учебно-опытных занятий и широко внедренные в практику методы изучения почв и их состояния.

Рост и развитие растений зависит от целого ряда свойств почв: механического состава, степени и характера засоления, обеспеченности усвояемыми питательными элементами и т.д. Однако прежде чем приступить к изучению почвенного профиля, необходимо провести описание природных факторов, которые имеют четкую генетическую связь с данным типом почвы. К основным природным факторам, оказывающим непосредственное влияние на формирование почвенного покрова, относятся следующие:

1. Геоморфологическая характеристика территории.

2. Геологическое строение: подстилающие и почвообразующие породы.

3. Гидрогеологические условия.

4. Растительность как фактор почвообразования.

5. Роль животных в почвообразующих процессах.

Этот материал изложен в курсе «Экология» и «Региональная экология». Дополнительно каждый из названных факторов изучается по литературным источникам и в процессе полевых почвенных исследований, в том числе и в процессе проведения опытных занятий на школьном участке. Материалы исследования природных факторов записываются в полевые журналы. Приведем ряд конкретных методов по изучению почвы.

Методы определения степени засоленности, карбонатности, солонцеватости и загипсованности почв. После того как будут изучены почвообразующие факторы, приступают к закладке почвенного профиля (шурфа). Как правило, в практике проведения научных изысканий почвенные профили закладываются глубиной до 2—3 м. Чаще всего для отбора почвенных образцов на химические и другие анализы используют специальные почвенные буры. Почвенный разрез раскапывают таким образом, чтобы его отвесная сторона, по которой будет вестись описание морфологии почвы, была полностью освещена. Затем по масштабной ленте выделяют почвенные горизонты и приступают к их описанию снизу вверх.

После изучения морфологических свойств почв необходимо провести исследования по определению содержания в почвенных горизонтах солей и карбонатов. Для определения засоленности в полевых условиях необходимо иметь набор пробирок и два раствора реактивов: азотнокислое серебро (AgNO3), хлористый барий (BaCl2) и дистиллированную воду. Наличие солей определяют следующим образом. Из каждого горизонта в две пробирки отбирают небольшое количество почвы, заливают дистиллированной водой, взбалтывают и дают отстояться. Затем декантируют отстой в чистые пробирки и в одну наливают реактив AgNO3, а в другую — BaCl2. Если в почве содержатся хлориды и сульфаты, то в пробирках образуется муть в результате следующих реакций:


AgNO3+Cl=AgCl+NO3,

BaCl2+SO4=BaSO4+2Cl


По интенсивности образующихся осадков судят о степени засоления. По степени засоления почвы подразделяются на ряд групп (табл. 14).
Таблица 14

Категории почв

в зависимости от глубины залегания соленых горизонтов

К а т е г о р и я почвы

Глубина залегания соленых горизонтов, см

Засоленные

глубже 150

Глубокозасоленные

100—150

Глубокосолончаковые

70—100

Солончаковатые

30—70

Солончаковые

5—30

Степень засоленности почв в зависимости от количественного содержания солей определяется по результатам лабораторных анализов и подразделяется на определенные группы (табл. 15).


Таблица 15

Степень засоленности почв

в зависимости от количественного содержания солей

Группа

Количество солей (сухой остаток), %

Слабая

0,25—0,5

Средняя

0,5—0,7

Сильная

больше 0,7

Для определения наличия в профиле карбонатов необходимо иметь 10%-й раствор соляной кислоты. Если в почве содержатся карбонаты, то при нанесении капли соляной кислоты на почву происходит выделение пузырьков газа (шипение) по реакции:
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2.
По интенсивности выделения газа можно ориентировочно судить о степени карбонатности.

Как известно, одним из наиболее неблагоприятных свойств почв является ее солонцеватость. Подразделение почв по солонцеватости в полевых условиях основано как на изучении морфологических признаков (буроватая окраска, сильное уплотнение в сухом состоянии, трещиноватость, плывучесть при увлажнении и др.), так и по качественной реакции. Наиболее простой реакцией является реакция водной вытяжки с фенолфталеином — окрашивание в розовый цвет.

Наличие в профиле гипса определяют визуально, рассматривая под лупой присутствие этого материала, который имеет характерные образования в виде кристаллов, крупных кристаллов — друз или мелкопорошковых гнездовых скоплений (новообразованный гипс).

В зависимости от целей почвенных исследований производят различный набор определений водно-физических свойств почвы.



Водно-физические свойства почв — чаще всего в полевых условиях определяют следующие физические и водные свойства почв и грунтов:

1) объемный вес; 2) полевая (наименьшая) влагоемкость; 3) водопроницаемость (скорость вертикальной фильтрации); 4) коэффициент горизонтальной фильтрации; 5) высота капиллярного поднятия; 6) критическая глубина грунтовых вод. Дополнительно к полевым исследованиям в лабораторных условиях определяют: 1) удельный вес (для определения порозности); 2) максимальную гигроскопичность; 3) коэффициент завядания.

Одновременно с описанием почвенного профиля производится отбор образцов для химических анализов в стационарной аналитической лаборатории. Отбор образцов проводят по генетическим горизонтам снизу вверх, отбирая их по всей мощности горизонта, т.е. берут усредненную пробу.

Объемный вес. Объемный вес определяется непосредственно в почвенных шурфах. Пользуются металлическими цилиндрами с острыми режущими краями. Диаметр такого цилиндра 3—5 см, высота 4—8 см:

а) осторожно вбивают цилиндр в почвенный горизонт так, чтобы проба сохранилась с ненарушенным сложением;

б) излишки почвы срезают по краю цилиндра. Содержимое цилиндра переносят в заранее приготовленный стакан и взвешивают;

в) содержимое стакана высушивают до постоянного веса.

Объемный вес вычисляют по формуле где d — объемный вес (г/см3); А — вес абсолютно сухой почвы (г); V — объем цилиндра (см3).

Определение водопроницаемости методом заливок площадок. Ход определения:

а) на типичной для данного типа почв площадке врезают в почву на глубину 5—10 см металлическую раму размером 25х25 см и высотой 20—25 см. Вокруг этой рамы врезают вторую раму размером 50х50 см такой же высоты. Почву у стенок рамы уплотняют, а внутри каждой рамы устанавливают измерительную линейку, по которой следят за уровнем воды;

б) в начале опыта одновременно наливают в обе рамы воды слоем


5 см и все время поддерживают ее на данном уровне, подливая ее мерными цилиндрами;

в) ведут учет расхода воды через определенные интервалы: 2,3,5,10 мин. С уменьшением расхода воды интервалы отсчета увеличивают до 30 мин и 1 часа. Эти наблюдения ведут от 3 до 6 часов, в зависимости от свойства почвы;

г) для каждого интервала времени водопроницаемость вычисляют по формуле: V= где V — скорость впитывания и фильтрации (мм/мин);Q — расход воды (см3); S — объем фильтрующей колонки (см3); t — время опыта (мин).

Все полученные результаты при разных температурах воды приводят к 100С по формуле: V10 = а затем строят график. Определения проводят в 2—3 кратной повторности.



Знание водно-физических свойств почв важно для выращивания растений и осуществления мелиоративных мероприятий. При разработке агротехники содержания растений в зоне недостаточного увлажнения используются приемы, способствующие накоплению и сохранению влаги в почве. При избыточном увлажнении почв мероприятия должны быть направлены в сторону уменьшения влаги и увеличения зоны аэрации, то есть должны способствовать окислительно-восстановительным процессам в почвенной толще. Знание водно-физических условий почв необходимы при выборе той или иной территории под орошение, для получения расчетных характеристик при проектировании оросительных систем и их эксплуатации, для мелиорации засоленных земель. Почва — это сложная многокомпонентная система. На почвообразование, в частности, на изменчивость биологических процессов почвенная влага оказывает большое влияние, поэтому понятие о плодородии почвы неотделимо от наличия в ней воды. Обязательным условием роста и развития растений является бесперебойное снабжение их водой с растворенными в ней элементами питания. Вода в почве чрезвычайно мобильна и передвигается в ее пористом пространстве в жидком и парообразном виде, расходуется на испарение в атмосферу, транспирацию растений и т.д. Характер передвижения почвенной влаги зависит от многих причин.
В этом случае большую роль играет количественное и качественное состояние влаги, физические свойства почв, а в питании растений — их физические особенности.

Почвенно-гидрологические константы и методы их определения. Для того чтобы определить и оценить состояние почвенной влаги, пользуются так называемыми почвенно-гидрологическими константами. Практически наиболее важными из них являются такие параметры, как: максимальная гигроскопичность (МГ), влажность завядания (ВЗ), влажность разрыва капиллярной связи (ВРКС) и наименьшая влагоемкость (НВ). Следует отметить, что выражение «константа» означает какую-либо конкретную физическую, математическую, электрическую или иную постоянную величину. В почвоведении широко применяют выражение «почвенно-гидрологические константы», хотя при более глубоком анализе указанных выше параметров можно убедиться в том, что многие из них не всегда постоянны. Почва — многофазное и весьма сложное тело. При изменении одного из свойств почвы (естественным или искусственным путем) неизбежно меняют свою абсолютную или относительную величину гидрологические константы. Прежде чем проводить определение влажности в полевых условиях, следует произвести морфологическое описание почвы, где на вертикальном разрезе почвенного профиля выявляются генетические горизонты. Образцы почвы следует брать из открытых разрезов, а также с помощью буров. Для большей надежности, как правило, пробы отбирают из пахотного горизонта в 5-кратной повторности, а глубже — 3-кратно. Обычно содержание влаги выражают в процентах от веса абсолютно сухой почвы (абсолютная влажность) по формуле: W= где W — процентное содержание влаги; а — количество воды в образце; р — вес абсолютно сухой почвы. Иногда влажность почвы вычисляют в процентах к объему почвы (объемная влажность). Эта величина удобна для расчета запаса влаги в кубических метрах на гектар (м3/га). Объемная влажность рассчитывается по формуле: Wv =W · dv, где Wv — влажность в процентах от объема почвы; W — влажность в процентах от веса почвы (абсолютная влажность); dv — объемная масса почвы. Умножая объемную влажность на мощность слоя почвы в см, получаем запас влаги на эту мощность в м3/га.

Существуют различные методы определения влажности почвогрунтов. Наиболее распространенным и доступным является термостатный метод сушки. Для этого в предварительно взвешенные бюксы (сушильные стаканчики) помещают среднюю пробу от 10 до 20 г и взвешивают сырую почву. В полевых условиях взвешивание производят на технических весах с точностью до 0,01 г. После взвешивания пробу помещают в термостат и сушат при температуре 100—1050С. Продолжительность сушки от 3 до 8 часов, в зависимости от влажности почвы. Повторная контрольная сушка производится в течение двух часов, затем взвешивают. Расчеты процента влажности почвы проводят по приведенной выше формуле.



Максимальная гигроскопическая влажность. При влажности почвы, равной МГ, вода для культурных растений практически недоступна, так как она удерживается на поверхности почвенных частиц в виде пленки толщиной около 4-х молекулярных слоев с силой 80—100 атмосфер. Обычно по МГ производят расчеты влажности завядания растений, умножая МГ на коэффициент 1,2—2,3. В среднем для южных регионов России ВЗ=1,34хМГ. Для практического определения МГ предложен метод насыщения почвы парами воды в вакууме над 10% раствором Н2SO4, позднее серную кислоту заменили насыщенным раствором K2SO4 и предложили насыщать почву не в вакууме, а в обычных эксикаторах. Для насыщения парами воды берут 10—20 г почвы, предварительно просеянной через сито с ячейками в 1 мм, и выдерживают в эксикаторе до постоянного веса. Затем определяют влажность образца по методике, приведенной выше.

Влажность завядания (ВЗ). Если влажность почвы падает ниже ВЗ, то растения погибают. Выше было сказано, что ВЗ рассчитывают по величине максимальной гигроскопичности (МГ). Кроме расчетных методов, существуют прямые методы определения влажности завядания растений. Например, метод «вегетационных миниатюр», заключающийся в выращивании проростков в стаканчиках высотой 6—7 см и диаметром 4—5 см. Для этого на дно стаканчика насыпают крупнозернистый песок слоем в 1 см, затем вставляют стеклянную трубочку длиной 8—9 см и почти до верха стаканчик заполняют воздушно-сухой почвой, просеянной через сито диаметром в 1 мм.

В почву высевают 4—5 зерен проросшего ячменя, а затем почву снизу увлажняют через трубочку до появления влаги на ее поверхности. Стаканчики оставляют при комнатной температуре (20—250С). Когда второй лист ячменя разовьется больше первого, полив производят последний раз, после чего поверхность почвы заливают расплавленной, но не горячей смесью парафина и технического вазелина (в весовом отношении 4:1), а стеклянную трубку затыкают ватным тампоном для обеспечения доступа воздуха в почву. После появления признаков завядания растений, при котором тургор не восстанавливается во влажной среде, растение срезается, с поверхности удаляется парафин с тонким слоем почвы, после чего отбираются образцы для определения влажности почвы.



Влажность разрыва капиллярной связи (ВРКС). Эту величину влажности почв принято считать нижним пределом оптимального увлажнения, т.е. при выращивании растений нежелательно допускать снижение влажности почв ниже ВРКС. Хотя гибель их при этом не произойдет, но рост может существенно понизиться. Методика определения этого параметра довольно трудоемкая и требует весьма продолжительного времени (до 2—4 месяцев). В полевых условиях заливают водой изолированный с боков монолит размером 2х2х2 м. Количество заливаемой воды рассчитывают так, чтобы промочить монолит на всю глубину до влажности не ниже наименьшей влагоемкости. Над монолитом предусматривают съемный навес, которым прикрывают монолит во время выпадения осадков. Первые 10 дней поверхность монолита изолируют от испарения. Затем снимают изоляцию и через каждые 10 дней ведут наблюдение за изменением влажности почвы в монолите. Отбор образцов для определения влажности почвы производят с помощью бура. Эти измерения ведутся до прекращения перемещения влаги в вертикальном направлении, т.е. до более или менее стабильных показателей влажности почв по всему профилю. Эта установившаяся влажность на длительное время и будет соответствовать ВРКС.

Наименьшая влагоемкость (НВ) — количество влаги, которое почва удерживает в капиллярно — подвешенном состоянии после свободного оттока гравитационной воды. Этот параметр всегда учитывается при расчете поливных норм. Иными словами, НВ является верхним пределом оптимального увлажнения. В полевых условиях определение НВ производят на огороженных металлическими или деревянными рамами площадках размером 1х1 м или 2х2 м, наполняющиеся таким количеством воды, которой хватило бы промочить метровый слой почвы. Затем поверхность площадки изолируют от поверхности испарения и оставляют на 5—10 дней (в зависимости от механического состава изучаемой почвы) для свободного оттока гравитационной влаги. После этого послойно отбирают пробу почвы со стенки разреза или бурением для определения влажности, которая будет соответствовать наименьшей влагоемкости. При проведении полевых почвенно-мелиоративных исследований нередко приходится вести наблюдения за водным режимом почв: суточной динамикой влаги, недельной, сезонной и т.д. При этом, если все определения влажности почв проводить термостатно-весовым способом, то за сезон приходится делать десятки тысяч трудоемких операций. Для упрощения этих работ существует ряд более или менее современных методов определения влажности почвогрунтов. Например, существуют приборы НИВ-1, НИВ-2 и др.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница