Курс по выбору для предпрофильной подготовки в 8-9-ых классах (химия) «Основы агрохимии»

Вид материала

Содержание

Химический состав растений. Питательные элементы и их значение
1)Теоретическая часть
2) Практическая часть
Приготовление раствора золы
Определение сульфат-иона SO
Определение ионов железа Fe
Определение фосфат-иона PO
Определение иона кальция Ca
1)Теоретическая часть
2) Практическая часть
Химическое поглощение
Определение РН водной вытяжки
Определение рН солевой вытяжки
1)Теоретическая часть
4)Теоретическая часть
Водный режим
Водоподъёмная способность
Тепловой режим
Воздушный режим
5)Практическая часть
...
Полное содержание

Подобный материал:

1 2 3

Занятие №4.^ Химический состав растений. Питательные элементы и их значение

Цель: Изучить состав золы растений по качественным реакциям. Познакомиться с питанием растений и влиянием на них недостатка питательных элементов.

^ 1)Теоретическая часть:

При высушивании из растения выделяется вода и остается сухое вещество. В его состав входят сахара, крахмал, белки, жиры, витамины и др. важные органические вещества. Для их образования растению необходимы различные элементы питания.

Одни из элементов потребляются растениями и содержатся в сравнительно большом количестве ( от нескольких % до сотых долей %). Такие элементы называют макроэлементами. К ним относятся углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий , кальций, магний, серо, железо.

Другие элементы требуются растениям в очень малых количествах, и содержание этих веществ колеблется от тысячных до стотысячных долей % в сухом веществе растений. Их называют микроэлементами. К ним относятся бор, марганец, цинк, молибден, медь, кобальт, йод и др.

Азот- один из важных питательных элементов для растений. Он входит в состав белков, хлорофилла и ферментов. Источником азота для питания растений служат находящиеся в почве соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония. Бобовые культуры , благодаря наличие на их корнях клубеньковых бактерий, используют связанный или молекулярный азот воздуха. Наиболее интенсивно поглощается и используется азот растениями в период роста его надземной части. Наличие в питательной среде достаточного количества доступного азота в этот период способствует формированию мощных стеблей с интенсивно-зеленой окраской листьев.

Фосфор – не менее, азот , необходим растению. В растении он содержится в составе органических и минеральных соединений, входит в состав нуклеиновых кислот и сложных белков протоплазмы. От наличия фосфатидов, в состав которых входит фосфор, зависит проницаемость клеточной оболочки. Почти все процессы синтеза и распада важнейших органических соединений внутри растительного организма происходит с участием фосфорной кислоты H₃PO₄. Фосфор входит в состав аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая способна поглощать и накапливать энергию дыхания в виде энергии химической связи и освобождать ее в нужный момент. Главным источником фосфора в почве растениям служат соли фосфорной кислоты H₃PO₄. Запас доступных для растения солей м.б. пополнен за счет растворения трудно растворимых фосфатов самой почвы и за счет внесения удобрений.

Калий – способствует оттоку синтезированных растениями углеводов из листьев в запасные органы (клубни, корнеплоды, плоды). Он способствует накоплению некоторых витаминов, активирует работу многих ферментов. При нормальном обеспечении растением калием, протоплазма лучше удерживает воду , что способствует засухоустойчивости растений. Достаточное калийное питание обеспечивает повышенное содержание сахаров в плодах фруктов и овощей, крахмала в клубнях, повышает зимостойкость плодовых и ягодных культур. Источником калийного питания для растений служат растворенные калийные соли и поглощенный калий в почве.

Примерное количество важнейших питательных веществ, необходимых для создания урожая корнеплодов, картофеля и овощей

Культуры	Требуется на 1т основной продукции (в кг)
Культуры	N	P₂O₅	K₂O
Сахарная свекла	5,9	1,8	7,5
Картофель	5,0	2,0	8,5
Капуста кочанная	3,0	1,2	4,0
Огурцы	2,8	1,5	4,4
Столовая свекла	2,7	1,5	4,3
Морковь	3,2	1,0	5,0
Помидоры	3,2	1,1	4,0

^ 2) Практическая часть:

При сжигании предварительно высушенных растений, остается зола. Выделяются при этом пары волы, углекислый газ и оксиды азота. Т.е. в составе золыазота нет, а все остальные элементы находятся в золе в виде солей (фосфаты, сульфаты, карбонаты) или оксиды металлов. К зольным элементам относятся фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера и все микроэлементы. Анализируя золу растений можно установить какие зольные элементы входят в их состав. Для анализа золу вначале растворяют в соляной кислоте, затем качественными реакциями определяют ионы SO₄^2-, Fe³⁺, Fe²⁺, PO₄^3-,Ca²⁺,K⁺.

^ Приготовление раствора золы:

В тигле отвесьте около 1г золы. Смочите ее несколькими каплями воды и растворите 2-5мл 25%-ного раствора соляной кислоты, помешивая содержимое тигля стеклянной палочкой. Затем все содержимое тигля перенести через воронку без фильтра в мерную колбу, емкостью 100мл. Тигель и стеклянную палочку несколько раз сполоснуть 2-3мл дистиллированной воды, смывая в ту же колбу. Доведите содержимое колбы до метки и взболтайте, для чего опрокиньте колбу несколько раз , предварительно закрыв колбу пробкой. 10мл из колбы №1 перенесите в другую колбу на 100мл -№2 . Туда же прибавьте 2-3 капли индикатора фенолфталеина и нейтрализуйте 1-% раствором аммиака до слабого порозовения. Затем содержимое колбы доведите водой до метки.

Опыт1

^ Определение сульфат-иона SO₄^2-

Из мерной колбы №1 впервую пробирку перенесите 5мл раствора золы. Содержимое пробирки подогрейте до кипения и прилейте 3-5мл раствора хлористого бария. При этом в растворе выпадет белый осадок сульфата бария;

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ ↓ + 2HCl

Это значит, что в составе золы, а значит и в составе растения содержалась сера.

Опыт2

^ Определение ионов железа Fe³⁺

Во вторую пробирку перенесите из мерной колбы №1 3-4мл раствора золы и прилейте несколько капель 10%-ного раствора роданида калия. Появится розовое окрашивание раствора в связи с образованием роданида железа (III):

FeCl₃ + 3KCNS = 3KCl + Fe(CNS)₃

Это значит, что в золе растения содержалось железо.

Опыт 3

^ Определение фосфат-иона PO₄^3-

В третью пробирку из колбы №2 перенесите около 5мл раствора золы. Туда же прилейте 5мл сернокислого раствора молибденово-кислого аммония и 5 капель 1%-ного раствора хлорида олова. Содержимое пробирки взболтайте. Через одну минуту начинайте наблюдать за изменением окраски раствора. Посинение раствора свидетельствует о присутствии в нем фосфора.

Опыт 4

^ Определение иона кальция Ca²⁺

В четвертую пробирку из колбы №1 перенесите 3-5мл раствора золы и подогрейте. Туда же прилейте 2-3мл раствора щавелевокислого аммония и содержимое пробирки снова подогрейте. Выпадение осадка белого цвета свидетельствует о содержании в нем кальция:

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = CaC₂O₄↓+ 2NH₄Cl.

Занятие№5. Химический анализ почвы

Цель: познакомиться со свойствами почвы, ее поглотительной способностью и определить кислотность почвы с пришкольного участка.

^ 1)Теоретическая часть:

Почва - верхний корнеобитаемый слой земной коры, из которого растения извлекают необходимые для их жизнедеятельности воду и минеральные вещества.

По природному и естественному плодородию почвы неоднородны. Наиболее плодородны черноземы, плодородные серы и каштановые почвы, менее плодородны тундровые , плодородны и дерново-подзолистые.

Способствует плодородию правильная система обработки почв, применение рациональных норм внесения минеральных и органических удобрений, соблюдение правильных севооборотов, борьба с водной и ветровой эрозией, сорными растениями, вредителями и болезнями.

Для роста и развития растений требуется соответствующий водный, тепловой, воздушный и питательный режимы почвы.

Любая почва состоит из трех составных частей – твердой фазы(мелко раздробленные простые и сложные минералы, а также органические вещества), жидкой фазы(почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух).

Основная задача агрохимических исследований почвы заключается в том, чтобы установить , насколько данная почва может быть подходящей средой для нормального роста и развития сельскохозяйственных растений и насколько потребность растений может быть удовлетворена за счет запасов питательных веществ самой почвы. Удобрения следует применять с учетом агрохимических свойств почвы. К агрохимическим свойствам почвы относятся : механический состав почвы, содержание в ней гумуса и доступных питательных веществ, ее кислотность , щелочность и т.д.

^ 2) Практическая часть:

Опыт1. Механическое поглощение

М.п. – задержка более крупных, чем поры почвы, частиц различных веществ при прохождении их водной суспензии через почву.

В стакан возьмите 5-6г сухого торфа. Туда же прилейте 50-60мл воды, содержимое стакана взболтайте от руки в течение 1 мин. Возьмите 100г почвы и поместите ее на фильтр в воронке. Водную суспензию торфа из стакана после перемешивания перенесите на почву в воронке. При пропускании суспензии через почвы весь торф механически задержится на поверхности почвы, фильтрат будет прозрачным. Таким же образом задерживаются в почве внесенные органические и нерастворимые минеральные удобрения

Опыт2. ^ Химическое поглощение

Х.п. – переход вещества из раствора в состав нерастворимого осадка.

Отвесьте на весах 100г почвы и поместите ее на воронку с фильтром. Установите под воронкой стакан для сбора жидкости при фильтровании раствора удобрений.

Отвесьте 1г порошковидного суперфосфата, поместите его в стакан и прилейте туда 100мл дист.воды. Содержимое колбы взболтайте от руки в течение 1мин. После того, как нерастворимая часть удобрения осядет на дно, 70-80мл жидкости пропустите через почву. Возьмите в одну пробирку 5мл исходной жидкости, а в другую столько же фильтрата. Испытайте при помощи реактивов наличие фосфора в той и другой пробирках. Для этого прилейте по 5мл раствора молибденово-кислого аммония , приготовленного по Труогу и помешайте содержимое пробирок оловянной ложечкой, обнаружится синее окрашивание. Чем больше в растворе фосфора, тем интенсивнее окрашивание.

Агрохимические анализы почвы позволяют точно определить степень ее кислотности и необходимость известкования, рассчитать необходимые дозы внесения извести.

Опыт 3. ^ Определение РН водной вытяжки

РН водной вытяжки из почвы характеризует активную кислотность почвенного раствора, которая оказывает непосредственное влияние на корни растений и почвенные микроорганизмы.

На весах отвесьте 20г сухой просеянной почвы. Поместите ее в колбу емкостью 100мл и прилейте 50мл дист.воды. Колбу с содержимым взболтайте от руки в течение нескольких минут и оставьте в покое до следующего дня. На следующий день осторожно, чтобы не взмутить жидкость возьмите в пробирку 5 мл вытяжки. Затем при помощи универсального индикатора определите рН раствора.

Опыт4. ^ Определение рН солевой вытяжки

рН солевой вытяжки показывает пассивную кислотность, которая указывает на часть поглощенных ионов водорода, которая м.б.вытеснена и извлечена из почвы в виде кислот при взаимодействии нейтральных солей.

20г почвы поместите в колбу емкостью 100мл и прилейте 50мл 1н раствора хлористого калия. Далее поступайте также , как при определении рН водной вытяжки. Для приготовления 1н раствора хлористого калия KCl берут 74,56г соли KCl, помещают в мерную колбу объемом 1л и растворяют в 400 – 500мл дист. Воды. Затем доводят раствор до метки.

Почвы сильно кислые имеют рН солевой вытяжки меньше 4,5 , среднекислые -4,6-5, слабокислые - 5,1- 5,5, близкие к нейтральным – 5,6 – 6.Растения лучше растут при определенной для каждой культуры кислотности почв. Например, оптимальная кислотность для свеклы – 7 – 7,5, капусты- 6,5-7,5, картофеля – 5-5,5. Для снижения вредного действия повышенной кислотной среды в почву вносят известь (известкуют).Дозу ее устанавливают в зависимости от кислотности и механического состава почвы. Если рН солевой вытяжки менее 4,5, то необходимость в известковании острая, если рН= 5,2-5,5 , то необходимость средняя, при рН более 5,5 , известкование не требуется.

3)Задание:

На основании полученных опытным путем данных, сделать заключение на предмет известкования почвы на конкретных грядах пришкольного участка.

Занятие№6. Состав, типы и режим почв

Цель: Познакомить слушателей с составом почв, определить механический состав почвы с гряд пришкольного участка. Установить зависимость питательного режима от наличия влаги, воздуха и тепла в почве. Составить заключение по условиям развития растений на почвах пришкольного участка.

^ 1)Теоретическая часть:

Почвы по механическому составу делят на группы. Частицы меньше 0,01 мм относят к физической глине и по их отношению с более крупными (физическим песком) различают почвы: глинистые (содержание в их массе физической глины больше 50 %), тяжелосуглинистые ( 40 – 50 %), суглинистые ( 30 – 40 %), легкосуглинистые (20 – 30 %), супесчаные (10 – 20 %), песчаные (содержание в их массе физической глины меньше10%). Величина поверхности частиц влияет на поглотительную способность почвы.Песчаная почва (лёгкая) имеет меньшую поглотительную способность, чем глинистая. В ней быстрее минерализуются органические и минеральные вещества, кроме того она легко промывается, в результате чего большая часть питательных веществ сравнительно быстро вымывается из корнеобитаемого слоя.

Для окультуривания песчаной почвы в первую очередь повышают её связность, применяя навоз, торф или прудовой ил (сапропель), что, в свою очередь,уменьшает и вымываемость растворимых удобрений.

Глинистая почва (тяжёлая) отличается большей связностью и хуже пропускает воду и воздух, чем песчаная. При затяжных дождях, если нет стока, растения на такой почве плохо растут от избытка влаги и недостатка кислорода и могут погибнуть. Она медленно нагревается и требует периодического рыхления.

В центральных районах России на тяжёлой почве нельзя вносить органические удобрения глубже 30 – 40 см., так как при недостатке воздуха и тепла они не минерализируются и не будут полезны растениям. На глинистой почве действие навоза продолжается семь – восемь лет, на лёгких только три – четыре года.

В полевых условиях для определения механического состава почвы применяют простейший агрономический способ.

2)Практическая часть:

Работа 1. Механический состав почвы

1. Взять пробу – комочек почвы для придания ему определённой формы.

2. Сухую почву увлажняют.

3. Попытаться скатать из комочка шнур, если попытка скатать не удается он рассыпается, значит почва песчаная, если шнур скатывается из комочка, то почва супесчаная, при возможности придать шнуру форму баранки, но со множеством трещин – почва легкосуглинистая,

если получается из шнура почвы баранка с небольшим количеством трещин, то почва среднесуглинистая,
если баранка получается без трещин – тяжелосуглинистая,
если комочку можно придать любую форму то почва глинистая.

3)Задание

Определить механический состав почвы каждой опытной делянки пришкольного участка.

^ 4)Теоретическая часть:

Режим почв.Питательный режим почвы зависит от более или менее полного снабжения растений элементами питания, находящимися в почве в большом запасе. Но не все они могут усваиваться растениями. Переходу питательных веществ в доступную для них форму способствует наличие влаги, воздуха (кислорода) и тепла.

^ Водный режим зависит от поступления и расходования влаги. Определяется он такими физическими свойствами почвы, как влагоёмкость, водопроницаемость, водоподъёмная способность, испаряемость и гигроскопичность.

Влагоёмкость – способность почвы удерживать в себе влагу, от чего зависит её запас. При полной влагоёмкости, водой заполняются все почвенные поры, при капиллярной только – капиллярные промежутки.

Водопроницаниемость – проникновение воды и нижних в верхние горизонты почвы по крупным порам под действием силы тяжести. В весенний период по мере прогревания почвы вода течет в нижележащие слои; запас её имеет большое значение для растений в летний период.

^ Водоподъёмная способность – поднятие воды по капиллярам к поверхности почвы.

Испаряемость – потеря почвой воды в процессе испарения.

Рыхление почвы значительно уменьшает испарение, так как нарушаются капилляры и прекращается подъём по ним почвенной влаги.

Гигроскопичность – свойство почвы поглощать и удерживать ( с силой, во много раз превышающей сосущую силу корней растений) парообразную влагу из воздуха. Наибольшую величину гигроскопичности имеют глинистые и перегнойные почвы, обладающие большей удельной поверхностью, наименьшую – песчаные.

Вода в почве может быть и в свободном и в связанном состоянии. В последнем случае она может быть связана физически (гигроскопичная вода) или химически (в составе минералов). Растениям доступна свободная вода.

Каждую частицу почвы окружает тонкая плёнка, состоящая из нескольких слоёв молекул воды. По мере удаления от поверхности почвенной частицы притяжение ослабевает. Вода переходит в свободное состояние и заполняет между собой поры почвы. Она может быть твёрдой (лёд) и жидкой.

Свободную воду составляет вода капиллярная и гравитационная (вода осадков). Первая заполняет мелкие поры между почвенными частицами и слабо удерживается ими, она подвижна и доступна для растений. Высота капиллярного поднятия зависит от величины капилляров у различных почв не одинакова: в песчаных почвах капиллярное поднятие достигает 50 – 80 см, в лессовидных суглинках 3-4 м, в глинистых грунтах 6–7м.

Гравитационная вода заполняет более крупные поры и также доступна для растений. Однако под влиянием силы тяжести (гравитации) быстро стекает за пределы корнеобитаемого слоя и поэтому играет незначительную роль в жизни растений. Если в почве длительное время сохраняется избыток гравитационной воды, растение начинает испытывать недостаток воздуха и питания, а также и воды, так как без почвенного воздуха корни не в состоянии подавать её в стебли и листья.

^ Тепловой режим влияет на прохождение физико-химического и биологических процессов в почве, нормализуется рост растений. В зависимости от вида обработки ускоряется или замедляется прогревание почвы в весеннее летний период и промерзание – в осеннее –зимний. Например рыхление влажной почвы весной способствует её прогреванию в результате уменьшения испарения, прогревание же днём и охлаждение ночью, усиливает конденсацию влаги, что ускоряет прорастание семян.

^ Воздушный режим связан с обеспечением притока кислорода, необходимого для жизнедеятельности почвенных организмов и корней растений. Разложение органических веществ и переход элементов питания в доступные для растений формы происходят под воздействием аэробных организмов, то есть в условиях обеспеченности кислородом. При этом образуются азотная, фосфорная и другие кислоты, которые переходят в различные соли. При недостатке кислорода идёт анаэробное разложение, образуются вредные закисные соединения. В почве одновременно происходят оба эти процесса, но как правило, с преобладанием одного из них.Воздушный режим регулируют обработкой почвы, внесением органических удобрений и извести, а так же поливами. Количественные характеристики воздушного режима – скважность и аэрация. Твёрдая фаза почвы составляет в среднем от 50 до 70 % её объёма, остальная же часть приходится на долю пор (скважин), заполненных водой и воздухом.

Скважность или порозность почвы – суммарный объём пор между её частицами в единице объёма. Она выражается в единицах объёма почвы и зависит от механического состава.

Почва с хорошо выраженной структурой имеет лучшие условия для микробиологической деятельности и жизнедеятельности корневой системы растения и большую скважность, чем бесструктурная (отдельные механические элементы, слагающие почву, существуют в рыхлом или плотном сложении). У вспаханной почвы всегда большая величина скважности по сравнению с невспаханной, то есть уплотнённой почвой. Скважность разделяют на общую, капиллярную и некапиллярную. Капиллярная скважность равна объёму капиллярных промежутков, некапиллярная – объёму некапиллярных, то есть крупных промежутков, сумма той и другой скважности составляет общую скважность.

Для пахотных горизонтов дерново-подзолистых почв в агрономическом отношении лучше будет такое отношение, когда общая скважность составляет 50-60 %, при этом половина общей скважности приходится на долю некапиллярной скважности. При указанном соотношении обеспечивается более благоприятное сочетание водного и воздушного режимов и лучшее проявление микробиологической деятельности, что в совокупности приводит к созданию наилучших условий для развития растений.

Аэрация – количество воздуха (в объёмных единицах), содержащееся в почве. Воздух занимает промежутки (скважины) почвы, не заполняемые водой. Поэтому аэрация равна разности между объёмом общей скважности и объёмом воды, которая содержится в почве в момент определения аэрации и, следовательно, занимает часть объёма скважин.

^ 5)Практическая часть:

Работа2. Вычисление скважности

Для этого вычисляют объёмную массу 1см³ абсолютно сухой ненарушенного сложения почвы и удельную массу 1см³ твёрдой фазы абсолютно сухой почвы. Делением объёмной массы почвы (ОМ) на её удельную массу (УМ) определить объём твердой фазы почвы в единице общего объёма последней. Общая формула для вычисления общей скважности:

Р = (1- ОМ / УМ * 100)

Работа3. ^ Определение аэрации

Величину аэрации вычисляют по данным скважности, влажности и объёмной массы почвы, выражается она в процентах по отношению к общей скважности.

Р – общая скважность, %

а – влажность почвы, вычисленная на абсолютно сухую почву, то есть просушенную в сушильном шкафу при температуре 105 – 110 ⁰С до постоянной массы.

ОМ – объемная масса почвы.

Прежде всего необходимо вычислить содержание воды (в) в объёмных процентах. Объём влаги (О) в 100 см³ почвы определяют по следующей формуле: в % = ОМ * а

Затем вычисляют аэрацию:

АЭ % = Р – в

Работа 4^ . Определение воздушного режима почвы

В достаточно большой и широкий сосуд с водой опускают земляной цилиндрик, взятого из определённого горизонта почвенного разреза. Отбор такого образца производится с помощью обыкновенной консервной банки, например из под сгущенного молока, у которой вырезаны обе крышки. Опустив земляной цилиндрик в воду, замечают, как долго и интенсивно выделяются из образца пузырьки воздуха. Записывают время выделения пузырьков и оценивают интенсивность в баллах:

1-слабое кратковременное выделение воздуха

2-среднее кратковременное выделение воздуха

3-интенсивное кратковременное выделение воздуха

4-слабое долговременное выделение воздуха

5-интенсивное долговременное выделение воздуха

Почва с хорошими свойствами выделяет много воздушных пузырьков.

Работа 5. ^ Определение влажности почвы

Характеристика комочков почвы	Влажность почвы
Почва рассыпается на мелкие частицы, не оставляет ощущение прохлады	Сухая
Почва слегка холодит руку	Увлажненная
В трещинах и порах заметно присутствие влаги, почва сильно холодит руку	Влажная
При сжатии комочка почвы выделяется капля воды	Сырая
Из комочков почвы или из стенки почвенной прикопки выделяется вода	Мокрая

Для изучения этого признака в почвенном разрезе на глубине исследуемого горизонта делается горизонтальная ступенька. На ней укрепляется консервная банка без обоих торцов, которая используется и при отборе цилиндрического образца почвы. В банку наливают определённое количество воды, например 100 мл, и отмечают время, за которое вода полностью впитается в почву. Наилучшими свойствами обладает почва, в которую вода впитывается достаточно быстро.

6)Задание:

На основании определения общей скважности, вычисленной удельной и объемной массе почвы, аэрация, воздушного режима почвы и влажности, сделать заключение об условиях растений на данной почве (благоприятные, неблагоприятные, удовлетворительные).

Blog

Курс по выбору для предпрофильной подготовки в 8-9-ых классах (химия) «Основы агрохимии»

Содержание