Экологический полевой практикум "Биохимическое исследование почв"

Экологический полевой практикум

Биохимическое исследование почв

1. Определение механического состава почвы

Ход работы:

1.     Возьмите немного почвы, слегка увлажните её и скатайте в ладонях.

2.     По тому признаку, как почва скатывается, определите ее механический состав, пользуясь предлагаемой таблицей.

3.     Исходя из типа почвы по механическому составу, определите, что в ней преобладает: кремнезем или глинозем.

Типы почвы по механическому составу	Особенности скатывания почвы
1. Песчаная почва	Почва не скатывается в шарик
2. Супесчаная почва	Почва скатывается в шарик
3. Легкая суглинистая почва	Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибании
4. Суглинистая почва	Почва скатывается в толстую колбаску с тонким кончиком, ломается при изгибании
5. Тяжелая суглинистая почва	Почва скатывается в толстую колбаску с тонким кончиком, при изгибании не ломается
6.Глинистая почва	Почва скатывается в толстую колбаску, легко сгибается, не ломаясь, в кольцо

2. Определение рН почвы

Оборудование и реактивы:

Образец почвы; 5-% раствор хлорида калия; большая стеклянная пробирка или колба с пробкой; воронка; фильтр; универсальная индикаторная бумага; шкала значений рН.

Ход работы:

1.     Поместите в пробирку примерно 10 г почвы и добавьте туда 25 мл 1N раствора хлорида калия, в результате чего коллоидная глина выпадет в виде хлопьев.

2.     Закройте пробирку пробкой, энергично встряхните и дайте содержимому отстояться в течение 5 мин. Несколько раз встряхивайте содержимое пробирки в течение дня.

3.     На следующий день отфильтруйте содержимое пробирки и определите рН почвенной вытяжки с помощью индикаторной бумаги.

3. Исследование почвы на ее засоленность

Оборудование и реактивы:

Рычажные или аптечные весы (с точностью до 0,1 г) и разновесы; фарфоровая чашка для прокаливания; штатив; спиртовка; колба; мерный цилиндр; мерная пипетка; пробирки; воронка; фильтровальная бумага;

10% раствор соляной кислоты HCl; 10% раствор азотной кислоты HNO₃; концентрированный раствор соляной кислоты HCl; 20% раствор хлорида бария BaCl₂; 0,1 м 1,5% раствор нитрата серебра AgNO₃; дистиллированная вода.

Ход работы:

1.     Обнаружение карбонатов в почве. Для этого на пробу нанесите несколько капель 10% раствора соляной кислоты. Если почва содержит карбонат – ион, то под действием кислоты начнется выделение углекислого газа. Почва как бы «вскипает». Почвы, вскипающие от 10% соляной кислоты, относят к карбонатным. Интенсивность выделения углекислого газа, т.е. интенсивность «вскипания» (бурное, среднее, слабое) дает предварительную количественную оценку содержания карбоната–иона в почве.

2.     Подготовка водной вытяжки почвы. Для этого возьмите 25 г почвы, поместите ее в колбу, добавьте 50 мл дистиллированной воды. Взболтайте содержимое колбы, дайте отстояться в течение 5-10 мин. Еще раз взболтайте и после отстаивания профильтруйте.

3.     Определение наличия хлоридов в почве. Отлейте в пробирку 5 мл почвенной вытяжки, добавьте несколько капель 10% азотной кислоты и по каплям 0,1 м раствор нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется хлопьевидный белый осадок хлорида серебра, который на свету темнеет и не растворяется в азотной кислоте. Если признаком реакции при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый или хлопьевидный осадок, то данный образец содержит десятые доли процента хлорид-ионов. Если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов.

4.     Обнаружение сульфатов в почве. К 5 мл почвенной вытяжки прилейте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 3 мл 20% раствора хлорида бария. Если почва содержит сульфат-ион, то появляется белый тонкодисперсный, или, как говорят, молочный осадок сульфата бария. О концентрации его в почвенной вытяжке можно судить по степени прозрачности полученной смеси (густой осадок, мутный или почти прозрачный раствор).

5.     Обнаружение солей натрия. Как известно, ионы натрия легче всего обнаружить по характерной окраске пламени ярко-желтого цвета. Для этой цели используют нихромовую проволочку. Ее в начале прокаливают в пламени спиртовки докрасна, затем вносят в исследуемый раствор, а после – в пламя спиртовки (во внешнюю его часть) и отмечают цвет пламени.

4. Определение относительного количества почвенных нитратов

Оборудование и реактивы:

Раствор дифениламина в серной кислоте (0,1 г дифениламина растворяют в 10 мл концентрированной серной кислоты и хранят в темной склянке); пипетки; ступка с пестиком; предметное стекло; стеклянная палочка; растительный объект.

Ход работы:

1.     Разотрите растительную ткань в ступке.

2.     Отфильтруйте сок и его каплю нанесите на предметное стекло; добавьте несколько капель раствора дифениламина (осторожно!). О содержании нитратов судят по изменению окраски: в присутствии нитрат-иона дифениламин дает синее окрашивание. Количество нитратов оценивают так: при отсутствии нитратов окраска не меняется; при небольшом их количестве – цвет светло-голубой; в случае высокой концентрации нитратов окраска становится темно-синей.

5. Определение тяжелых металлов в почве

Обнаружение меди и свинца:

Оборудование и реактивы:

Сушильный шкаф; фарфоровая ступка с пестиком; сито; стеклянный стакан 200 мл; термометр (0-100^оС); штатив с пробирками; лист пергамента или кальки; растворы: аммиака, азотной и соляной кислот, йодида калия, хромата калия, желтой кровяной соли; образцы почв, взятых: а) в непосредственной близости от автомобильной дороги; б) в черте города; в) в парке и др.

Ход работы:

1.     Высушите почву в сушильном шкафу при 30-40⁰С, поместив ее тонким слоем на пергамент или кальку. Инородные включения и коренья удалите.

2.     Высушенную почву размельчите в ступке и просейте через сито.

3.     Полученный образец почвы поместите в стакан и добавьте смесь соляной и азотной кислот (осторожно!) в количестве, превышающем количество почвы в 3-4 раза по объему. После тщательного перемешивания в течение 10-15 мин и отстаивания отфильтруйте полученную смесь.

4.     Ионы меди старайтесь обнаружить в растворе с помощью характерных реакций:

а) образование гидроксида меди под действием раствора аммиака и растворение его в избытке аммиака вследствие образования комплексной соли.

Признак первой реакции – появление осадка синеватого или зеленоватого цвета, а во второй реакции получается раствор ярко-синего, василькового цвета.

б) образование характерного осадка красно-бурого цвета под действием желтой кровяной соли – K₄[Fe(CN)₆].

5.     Ионы свинца постарайтесь обнаружить в растворе с помощью таких характерных реакций:

а) ионы свинца образуют осадок йодида свинца интенсивно-желтого цвета с ионами йода;

б) образование золотисто-желтого осадка под действием хромат-иона.

6.     Проделайте эти реакции (п.4 и 5) в пробирках при комнатных условиях, используя по 5 мл фильтрата почвенной вытяжки.

7.     Проделайте данный анализ для разных образцов почв.

6. Определение особенностей химического состава почвы по видовому разнообразию растений

На разных типах почв обитают различные экологические группы растений.

На песчаных почвах встречаются мокрица, коровяк (рис.19 ).

На глинистых, суглинистых почвах – лютик ползучий, одуванчик (рис.19 ).

На уплотненных почвах – пырей ползучий, лютик ползучий (рис.19).

На сухих почвах чаще растут полынь и ромашка (рис.20), а на влажных – мята, щавель, хвощ (рис.20).

На кислых почвах – щавель кислый, молиния, хвощ (рис.21)

На известковых – горчица, молочай, люцерна, льнянка (рис.21).

На богатых азотом почвах – крапива двудомная, марь белая, пастушья сумка, мокрица, крапива жгучая, яснотка белая (рис.22).

Ход работы:

1.     Выберите два или несколько примерно одинаковых по площади участка для исследования с разными, на ваш взгляд, типами почвы.

2.     Определите с помощью определителя, какие растения растут на каждом из участков. Запишите названия растений.

3.     Проанализируйте свои записи. Выясните, не встречаются ли на этих участках растения, предпочитающие только тот или иной тип почвы.

4.     Сделайте вывод о химическом составе и влажности почвы на каждом участке.