Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Элективный курс "Современная агрикультура" (9 класс)
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Химия

Элективный курс "Современная агрикультура" (9 класс)

библиотека
материалов

Элективный курс: «Современная агрикультура» (9 класс).


Пояснительная записка.


Авторский элективный курс рассчитан на 16 часов (1 час в неделю в течение одного полугодия). Предлагается учащимся 9-х классов как дополнительный материал по теме: «Минеральные удобрения». Это предметный элективный курс решает задачи углубления, расширения знания учебного предмета, входящего в базисный учебный план. Расширенно и углубленно изучает раздел базового курса «Минеральные удобрения», так как данная тема рассматривается обзорно при 3-х часовой программе по химии или, что более актуально при 2-х часовой программе, так как раздел «Удобрения» изучается не отдельно, а включен в соответствующие главы учебного курса. Данный курс может быть рекомендован школам, где нет естественнонаучного профиля в старших классах, так как он относится к типу элективных курсов по выбору, направленному на удовлетворение прежде всего познавательных интересов учащихся в области, выходящей за рамки выбранного профиля, что позволяет расширить свои знания в химии на уровне, не требующем специальной подготовке по предмету. В основном курсе химии учащиеся уже познакомились с ролью химических элементов в жизни растений, круговоротом в природе некоторых элементов, видами минеральных удобрений.


На базе данного элективного курса имеется возможность дать основы аналитической химии, основанной на необходимости качественно определять катионы и анионы, содержащиеся в почве и в различных видах минеральных удобрений. Введены элементы исследовательской деятельности при проведении работ, связанных с изучением агрохимических свойств почвы. Данный курс имеет практическую направленность, способствует не только профилизации, но и разумному ведению личного подсобного хозяйства. В программе курса учтены знания школьников в области агрохимии, полученные на уроках биологии, географии, химии, умения по выращиванию растений на пришкольном участке с применением удобрений.

Среди форм и методов работы можно выделить лекционные занятия, практикумы, широко используется проектный метод, составление электронных презентаций. Защита проектов происходит во время занятий соответствующих тем. Зачётное занятие проходит в виде итогового практикума. Теоретическая основа данного элективного курса изложена в учебнике О.С. Габриеляна «Химия 9 класс», издательский дом «Дрофа» в разделе «Приложения».



Цель элективного курса: создать условия для овладения учащимися основами современной агрохимии на основе знаний о минеральных удобрениях.

Задачи курса:

  • дать знания о современной агрохимии,

  • научить методам химического анализа,

  • познакомить с разными видами минеральных удобрений, химическими методами их определения,

  • сформировать умения решать задачи по определению массовой доли питательных элементов, рассчитывать оптимальные дозы внесения удобрений.































Распределение программного материала в элективном курсе: «Современная агрикультура».


1. Введение (1 час). Задачи агрохимии, история ее развития. Химия на службе решения продовольственных задач.

2. Питание растений (1 час). Роль химических элементов в питании растений. Поступление питательных веществ в растения.

3. Агрохимические свойства почвы (4 часа). Агрохимическая характеристика почв. Органическое вещество почвы и превращение соединение азота в ней. Поглотительная способность почвы, реакция почвы.

Практическая работа 1. Предварительное знакомство с физическими свойствами почвы.

Практическая работа 2. Качественное определение химических элементов почвы.

Практическая работа 3. Определение общей влажности почвы.

4. Минеральные удобрения (2 часа). Классификация удобрений, значение минеральных удобрений, их виды. Расчетные задачи на определение массовой доли питательного элемента, оптимальных доз внесения удобрений.

5. Азот в жизни растений (2 час). Роль азота в жизни растений. Источники азота для питания растений. Признаки азотного голодания. Знакомство с основными видами азотных удобрений.

Практическая работа 4. Определение нитрат - ионов, катионов аммония.

6. Фосфор в жизни растений (2 часа). Роль фосфора в жизни растений. Содержание фосфора в почве. Признаки фосфорного голодания и способы его устранения.

Практическая работа 5. Определение фосфат-иона. Распознавание фосфорных удобрений 7. Калий в жизни растений (2 часа). Значение калия в жизни растений. Содержание калия в почве. Признаки калийного голодания и способы его устранения.

Практическая работа 6. Определение ионов калия. Определение калийных удобрений.

8. Минеральные удобрения и их применение (2 часа). Микро- и макроудобрения, сложные и смешанные удобрения. Микроудобрения. Система удобрений растений и основные принципы ее применения. Предотвращение потерь удобрений при транспортировке, хранении и внесении в почву. Практическая работа 7. Определение удобрений. Правила обращения с ними. Хранение удобрений.




Требования к уровню усвоения программы элективного курса «Современная агрикультура».


Требования выражены в личностно-деятельностной форме и предполагают выполнение действий.

  1. Называть минеральные удобрения по химической и тривиальной номенклатуре; задачи агрохимии; агрохимические характеристики почв; физические свойства почвы; оптимальные дозы внесения удобрений в почвы; источники азота, фосфора, калия для питания растений.

  2. Определять принадлежность веществ к различным классам; массовые доли питательных элементов в составе минерального удобрения; ионы калия, фосфат-ионы, нитрат-ионы, ионы аммония; виды удобрений, опираясь на их классификацию.

  3. Составлять формулы минеральных удобрений; уравнения реакций, характерных для азотных, калийных и фосфорных удобрений; полные и сокращенные уравнения реакций обмена; план решения экспериментальных задач по распознаванию видов минеральных удобрений, отчет о проведении практической работы по изучению свойств почвы и минеральных удобрений.

  4. Характеризовать качественный и количественный состав минеральных удобрений; роль химических элементов в питании растений; органическое вещество почвы и превращение азота, калия, фосфора в ней; содержание в почве питательных элементов; круговорот азота, фосфора, калия в природе, химическое загрязнение окружающей среды как следствие производственных процессов и неправильного использования веществ в сельском хозяйстве; способы защиты окружающей среды от сельскохозяйственных загрязнений.

  5. Объяснять поступление питательных веществ в растения; признаки голодания растений и способы его устранения; сущность химических процессов, протекающих в почвах при внесении минеральных удобрений, сущность реакций водно-ионного обмена.

  6. Соблюдать правила техники безопасности при обращении с химической посудой, лабораторным оборудованием и химическими реактивами; личного поведения при обращении с веществами в химической лаборатории и повседневной жизни; оказания первой медицинской помощи пострадавшим от неумелого обращения с веществами.

  7. Проводить опыты по определению качественного и количественного состава веществ; нагревание, отстаивание, фильтрование и выпаривание, распознавание нитрат-, фосфат-ионов, а также ионов калия и аммония; вычисления молекулярной и молярной массы веществ, массовых долей питательных элементов, массу продукта реакции по известным количествам исходных веществ.



Литература.


  1. О.С. Габриелян. Химия, 9 класс, «Дрофа», 1999.

  2. В.А. Крицман. Книга для чтения по неорганической химии, часть II, Москва, «Просвещение», 1984

  3. В.В. Добровольский. Химия Земли, Москва, «Просвещение», 1988.

  4. И.И. Евсеева, А.Н. Орлова, А.А. Сударкина. Химия в сельском хозяйстве, Москва, «Просвещение», 1973.

  5. Ю.Д. Третьяков. Химия и современность, Москва, «Просвещение», 1985.

  6. С.В. Дьякович. Методика факультативных занятий по химии, Москва, «Просвещение», 1985.

  7. О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. Химия 11 класс, «Дрофа»,2003



























Планы-конспекты занятий.


Занятие № 1. Задачи агрохимии, история ее развития. Химия на службе решения продовольственных задач.


Цель вводного занятия: познакомить учащихся с планом элективного курса, дать понятие о науке агрохимии, показать роль агрохимии в решении продовольственной проблемы.

Основные направления химизации сельского хозяйства – это применение высокоэффективных минеральных удобрений и химических средств защиты растений от вредителей, болезней и сорняков, использование регуляторов роста и развития растений, внедрение кормовых добавок, витаминов, ферментов, антибиотиков, стимуляторов, кормовых дрожжей в животноводстве, проведение химической мелиорации почв, использование консервантов и полимеров для сохранения кормов, развитие агрохимической службы. Правильное применение химических препаратов в сельском хозяйстве основано на прочных знаниях работниками производства агрохимической науки, изучающей взаимодействие между растениями, почвой и удобрениями.

Д.Н. Прянишников определил задачу агрохимии: «Изучение круговорота веществ в земледелии и выявление тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растении, которые могут повышать урожай или изменять его состав. Главным способом вмешательства в этот круговорот является применение удобрений».

Вопрос обеспечения продуктами питания всегда был одним из самых существенных для человека. В течение многих тысяч лет человек, используя окружающие природные пищевые ресурсы (водно-земельные, биологические), занимаясь охотой, рыбной ловлей, сбором плодов и ягод, активно работал над тем, чтобы приспособить для собственного использования традиционные сейчас источники пищи – крупный рогатый скот, домашнюю птицу, хлебные злаки, бобовые растения… Но пришло время, когда на повестку дня стал вопрос о несоответствии между урожаями и непрерывно возрастающим народонаселением планеты. И эта проблема требует своего разрешения.

В конце ХVIII века английский экономист и священник Томас Роберт Мальтус (1766-1834) в своей книге «Опыт закона о населении» пессимистически писал, что только ограничение рождаемости, регламентация браков, а также «естественное» регулирование численности населения посредством войн, эпидемий, голода и пр. может восстановить соотношение между имеющимся количеством продуктов питания и числом людей. Такая точка зрения, основанная на глубоком презрении к человеку, противоречила научным фактам и вызывала возмущение передовой общественности многих стран. Ученые-естествоиспытатели разных стран предлагали решение столь актуальной проблемы путем повышения плодородия почв и продуктивности животноводства, получения более высоких урожаев и рационального использования природных источников пищи при сохранении их воспроизводства.

Д.И.Менделеев называл высказывания Т.Р.Мальтуса «мальтусовскими бреднями» и писал: «Не то, что 10 миллиардов, но и во много раз больше народу пропитание на земном шаре найдут, прилагая к этому делу не только труд, но и настойчивую изобретательность, руководимую знаниями…».

В далекое прошлое ушел мрачный закон «убывающего плодородия», развенчано мальтузианство. С благодарностью мы вспоминаем Д.И. Менделеева, К.А. Тимирязева, Д.Н. Прянишникова, которые доказали опытами и расчетами, что народы, опираясь на науку и труд, не должны опасаться перенаселения земли недостатка питания. Быстрое развитие науки и техники открыло возможность использования альтернативных источников пищи, найти дополнительные резервы для подъема урожайности.


Если раньше под химизацией земледелия, по Д.Н. Прянишникову, подразумевали внесение в почву химических удобрений, то в наше время имеется в виду целый комплекс мероприятий, связанных с использованием в сельском хозяйстве разнообразной продукции химической промышленности. Главными направлениями химизации сельского хозяйства являются следующие:

  1. Повышение урожайности с помощью удобрений и средств мелиорации почв.

  2. Защита растений от вредных насекомых и болезней при помощи химических средств (инсектицидов, зооцидов, фунгицидов).

  3. Ускорение и торможение биологических процессов, протекающих в растительных и животных организмах при помощи стимуляторов и замедлителей роста (гербицидов, дефолиантов).

  4. Повышение продуктивности животноводства и птицеводства путем применения кормовых добавок и санитарных средств.

  5. консервирование и антисептирование сельскохозяйственных продуктов, обеззараживание складов, хранилищ, элеваторов и транспортных средств.

  6. Химическая переработка отходов сельского и лесного хозяйств и комплексное использование растительного и животного сырья.

  7. Использование синтетических материалов для улучшения структурирования почв, оборудования теплиц, создание гидропонных хозяйств.

  8. Замена пищевых продуктов, используемых в качестве промышленного сырья, непищевым сырьем.

Центральное место в этих мероприятиях занимает повышение урожайности. Минеральные удобрения и средства защиты растений совместно с мероприятиями по механизации, химической мелиорации и другими агротехническими приемами можно образно назвать рычагами подъема урожайности. Повышения производительности труда и качества сельскохозяйственной продукции. В настоящее время в большинстве стран мира туковая промышленность является наиболее быстро развивающейся ветвью основной химической индустрии. Недалеко то время, когда сбудутся предсказания Д.И. Менделеева о том, что размеры производства минеральных удобрений станут соизмеримыми с размерами выплавки чугуна и стали.


Занятие № 2. Питание растений.



Цель занятия: раскрыть вопросы питания растений, опираясь на знания учащихся о питании растений, полученных ими в курсе биологии и химии, обобщить и углубить сведения о роли отдельных химических элементов в жизни растений.

Растительность почти сплошь покрывает поверхность суши. Огромные пространства заняты разнообразными лесами, степями и лугами. Только сыпучие пески пустынь и ледяные панцири приполярных территорий лишены зеленого покрова. Несмотря на столь широкое распространение и важную роль растений для человеческого общества, процесс из образования долгое время был загадкой. Рост животного происходит за счет использования других организмов: живое из живого. Но дерево, растущее на безжизненном камне, казалось чудом – из неживого вещества образуется цветущее растение.

К началу ХIХ века о развитии растений были высказаны самые различные предположения, как правдоподобные, так и фантастические. Однако ни те, ни другие не могли быть доказаны. Самый трудный вопрос, который ставил в тупик и ученых, и практиков, заключался в том, как происходит питание растений. Что берут они из окружающей природы, чтобы построить ткани своего организма?

В настоящее время известно, что растения в основном состоят из сложных соединений углерода и воды, что в процессе своей жизнедеятельности они выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Но двести лет назад этого не знали. Только в конце ХVIII века французский ученый А. Лавуазье обнаружил явление эквивалентного обмена кислорода и углекислого газа растениями и ввел количественный учет в изучение химических реакций. На основании опытов А. Лавуазье, Дж. Пристли и других ученых того времени можно было сделать вывод, что важнейший химический элемент – углерод – растения поглощают из воздуха. Однако такое предположение многим казалось невероятным. Сама мысль о том, что из воздуха можно что-либо создать, кроме «воздушных замков», казалась абсурдной.

На основании тысячелетнего опыта люди убедились. Что урожай сельскохозяйственных культур зависит от внесения в почву органических удобрений: навоза, торфа, перегноя. Поэтому стали думать, что растения берут все необходимое для своего роста из почвы. Так как урожай увеличивался по мере возрастания в почве перегноя, то предположили. Что растения питаются органическими веществами почвы, так называемым гумусом. Теория гумусового питания растений была широко распространена в начале ХIХ века. Правда. Помимо органического вещества и воды, в растениях находили неорганические, минеральные соединения, которые оставались в золе после сгорания растений. Но состав зольных элементов не привлек внимания. Некоторые ученые считали, что сами растения производят эти элементы в процессе жизнедеятельности.

Таково было состояние науки в 1840 г., когда появилась книга выдающегося немецкого химика Ю. Либиха «Органическая химия в приложении к земледелию и физиологии». Для выявления проблемы питания растений Ю. Либих точными методами химического анализа определил состав основных органов растений и животных, продуктов их жизнедеятельности, почвы. Ю. Либих доказал, что химические элементы, необходимые для развития растений. Поступают двумя путями: углерод – из воздуха в составе углекислого газ, при этом растение выделяет равный по объему кислород, а зольные элементы поступают в виде растворов из почвы. Многочисленные химические анализы подтвердили, что растения поглощают строго определенные химические элементы независимо от состава почвы.

Основываясь на твердо установленном факте постоянного присутствия в золе растений фосфора, калия, железа, кремния, кальция и магния, Ю. Либих сделал вывод, что эти элементы не случайны, а необходимы для развития растений. Позже он провел эксперимент: поместил семена растений в инертную среду – чистый кварцевый песок, куда добавлял только дистиллированную воду, лишенную минеральных солей. Имея лишь то количество зольных элементов, которое было в семенах, растения, конечно, не могли развиваться, хотя вода, тепло и свет были обеспечены. Так было доказано, что без зольных элементов нормальное развитие растений невозможно.

Растения избирательно поглощают из почвы необходимые им химические элементы, но это накопление небеспредельно. Значительная часть элементов концентрируется в отмирающих органах растений, которые опадают в почву. Растительные остатки подт воздействием микроорганизмов разрушаются, химические элементы освобождаются и вновь захватываются растениями. В результате происходит закономерная миграция зольных элементов в системе почва – растение – почва, получившая название биологического круговорота. Конечно, в этом случае захватываются не все зольные элементы, поступившие в почву с опадом. Одна их часть задерживается в почве в составе нерастворимых соединений, другая удаляется с фильтрующими водами. Таким образом, одновременно с круговоротом газов и воды между растительностью, с одной стороны, и атмосферой и гидросферой, с другой, происходит еще один циклический процесс – биологический круговорот зольных элементов. При этом следует учесть , что из почвы растения получают не только зольные элементы, но и азот. При сгорании органического вещества этот элемент не остается в составе золы, а образует газообразные оксиды, уходящие в воздух. Вот почему при оценке миграции питательных веществ, поступающих из почвы в растение, необходимо учитывать как зольные элементы, так и азот, который остался вне внимания Ю. Либиха. Это была его ошибка, усугубляющаяся тем, что азот играет исключительно важную роль в жизнедеятельности организмов.


Занятие № 3 . Агрохимические свойства почвы.


Цель занятия: дать характеристику агрохимическим свойствам почвы.

Почва – особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающий в результате преобразований поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов, характеризуется плодородием.

Определенная часть почв, как в России, так и во всем мире с каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин. Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов. Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда. Сейчас к сказанному можно еще добавить. Что в наше время антропогенное влияние сказывается на природе и , а почва является одним из главных источников пищи и одежды, не говоря о том, что мы ходим по ней и всегда будем находиться в тесном контакте с ней.

Почва – верхний слой суши, образовавшийся под влиянием растений и животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

К основным типам почв на территории России относятся черноземы, подзолистые, дерново-подзолистые, подзолисто-болотные, болотные, серые лесостепные, пойменные, солончаки, солонцы, солоди и др.

В почве выделяют три основных горизонта, различающиеся по морфологическим и химическим свойствам:

1. Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт, в котором накапливается и преобразуется органическое вещество, из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.

2. Горизонт вымывания, или аллювиальный, где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.

3. Материнская порода или горизонт, материал который преобразуется в почву.

В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

- минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

- детрит – отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

- множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

Таким образом, почва – биосистема, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

Почва имеет сложный состав. В ней три составные фазы: твердая, жидкая (почвенный раствор) и газообразная. Твердая фаза состоит из частиц разного размера – от грубых, размером более 1мм до тончайших коллоидного характера. По механическому составу почвы разделяют на песчаные и глинистые с рядом промежуточных градаций.

Сложный состав имеет и почвенный раствор, содержащий различные катионы и анионы, водорастворимые органические вещества, газы. Концентрация почвенного раствора колеблется от сотых долей процента до нескольких процентов. Наиболее важное свойство почвы – ее поглотительная способность, т.е. способность поглощать некоторые вещества из растворов, проходящих через нее. Происходящие при этом ионообменные процессы имеют большое значение в корневом питании растений.

Особое значение имеет реакция раствора, т.е. кислотность почв. Кислотность почвенного раствора обусловливается наличием в нем катионов Н+, а щелочность – анионов ОН-. С увеличением концентрации Н+ раствор становится кислым, при повышении концентрации ОН- - щелочным. Многие почвы в России кислые. Ионы водорода, когда они находятся в значительном избытке, вредны для растений не только сами по себе. В чрезмерно кислых почвах резко снижается жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Физические свойства таких почв неудовлетворительны, они плохо проницаемы для воздуха и воды. Улучшения свойств кислых почв добиваются химической мелиорацией путем известкования, т.е. путем внесения в почву известняковых материалов – гашеной извести Са(ОН)2 или известняка СаСО3. Наиболее часто используют измельченный известняк, очень распространенный природный материал. В кислой почве эти соединения реагируют с ионами водорода:

СаСО3 + 2Н+ = Са2+ + Н2О + СО2

Известкование улучшает деятельность клубеньковых и азотфиксирующих бактерий, повышает ионообменную способность почвенных частиц, а поэтому на 30-40% повышает эффективность применения минеральных удобрений, улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим, способствует развитию корневой системы растений.

Культурные растения по-разному реагируют на кислотность почвы и известкование. Люцерна, капуста, клевер, свекла очень чувствительны к кислотности почв, им нужна реакция почвы, близкая к нейтральной (рН 6,2 – 7,2), поэтому они хорошо отзываются на известкование. Пшеница, ячмень, кукуруза, горох, бобы, вика, турнепс, брюква хорошо растут при слабокислой реакции (рН 5,1 -6) и известковании. Рожь, овес, тимофеевка, гречиха переносят умеренную кислотность (рН 4,5 – 5,0) и положительно реагируют на высокие дозы извести. Картофель, лен, подсолнечник легко переносят умеренную кислотность и требуют известкования только на сильно- и среднекислых почвах. Люпин, сераделла, чайный куст малочувствительны к повышенной кислотности почв и в известковании не нуждаются.

Кроме известняков в качестве известняковых удобрений применяют известняковый туф, мергель, доломит, мел и др.


Занятие № 4. Практическая работа 1. Предварительное знакомство с физическими свойствами почв.


Цель занятия: овладеть умениями и навыками в практическом исследовании почв, познакомиться с физическими характеристиками почвы.

Полевой метод определения влажности. При изучении почв важно знать ее влажность, так как она оказывает влияние на цвет, структуру и другие свойства. Влажность почвы зависит не только от количества воды в ней, но и от механического состава, содержания гумуса. В полевых исследованиях различают пять степеней влажности почвы: 1) сухая почва пылит, не холодит руку, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается; 2) слегка увлажненная почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва при подсыхании светлеет и сохраняет полученную форму, при взятии почвы рука ощущает влагу, фильтровальная бумага становится влажной от комочка почвы; 4) сырая почва при сжатии в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва при сжимании в руке выделяет капельно-жидкую воду, просачивающуюся между пальцами, почвенная масса обнаруживает текучесть.

Определение структуры почвы. Под структурой почвы понимают способность ее распадаться на отдельные частицы, которые называются структурными отдельностями. Они могут иметь различную форму (комки, призмы, пластинки и т.д.).

Для пахотного горизонта большинства почв характерна комковатая или зернистая структура. При такой структуре почва распадается на округлые комочки диаметром 0,5-1,5 мм. Иногда структурные отдельности бывают выражены крайне нечетко или могут совершенно отсутствовать.

Ножом или маленькой лопаткой вырежьте образец почвы и подбросьте его на лопате один-два раза, в результате чего образец распадается на структурные отдельности. Рассмотрите их, определите степень однородности, форму, размер, результаты наблюдений запишите. Для определения размеров можно пользоваться миллиметровой бумагой или линейкой.

Определение водопрочности структурных агрегатов. Очень важно определить не только форму и размер структурных частиц, но и их прочность, т.е. способность противостоять размывающему действию воды. Для этого поместите несколько структурных отдельностей в стакан с водой. Если при легком взбалтывании они быстро разрушаются, то это свидетельствует о их непрочности, а если сохраняют свою форму, значит почав обладает водопрочной структурой.

Определение плотности почвы. Различают три степени плотности почвы в сухом состоянии: очень плотная – лопата или нож при сильном ударе входит в почву на глубину не более 1 см; среднеуплотненная – лопата или нож при большом усилии входит на глубину 2-3см, и почва с трудом разламывается руками; слабоуплотненная – лопата или нож входит на глубину 3-5см и почва легко разламывается руками; пушистая – лопата или нож легко погружается в почву, она без усилия рассыпается.

Определение окраски (цвета) почвы. При определении окраски почвы следует обращать внимание на степень влажности и силу освещенности. Одна и та же почва в сухом состоянии имеет темно-серую окраску, а во влажном - черную. Правильность окраски проверяют на образцах. доведенных до воздушносухого состояния.


Занятие № 5. Практическая работа 2 . Качественное определение химических элементов почвы.


Цель занятия: знать качественные реакции на основные группы ионов, формирование умений и навыков определять различные ионы в почвенном растворе.

Реактивы. 1. 10% раствор азотной кислоты. 2. 0,1 н раствор нитрата серебра. 3.10% раствор соляной кислоты. 4. 20% раствор хлорида бария. 5. раствор дифениламина в серной кислоте. 6. 4% раствор оксалата аммония. 7. красная кровяная соль. 8. 10% раствор роданида калия.

Для питания растений имеют исключительно важное значение хорошо и среднерастворимые соединения почвы. Состав и количество именно этих наиболее подвижных в химическом отношении веществ определяют условия питания растений.

Однако избыточные количества хорошо растворимых солей создают повышенную концентрацию ионов в почве, а это снижает ее плодородие. Наиболее вредными для растений солями являются карбонат натрия (Na2CO3), хлориды (NaСI, особенно MgCI2 и CaCI2) и сульфат натрия (Na2SO4), а карбонаты кальция (CaCO3), магния (MgCO3) и сульфат кальция (CaSO4) не приносят вреда.

Качественное определение содержания карбонат-иона. Небольшое количество почвы поместите в фарфоровую чашку и прилейте пипеткой несколько капель 10% соляной кислоты. Образующийся при реакции углекислый газ выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности выделения их судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Приготовление водной вытяжки почвы. Пробу почвы тщательно разотрите в фарфоровой ступке. Возьмите 25 г почвы, перенесите в колбу емкостью 200мл и прилейте 50мл дистиллированной воды. Содержимое колбы тщательно взболтайте и дайте отстояться в течение 5-10 мин., а затем отфильтруйте в колбу емкостью 100мл.

Качественное определение хлорид-иона. Отлейте в пробирку 5 мл фильтрата, добавьте в него несколько капель 10% азотной кислоты и по каплям прибавьте 0,1 н раствор нитрата серебра. При наличии хлоридов нитрат серебра реагирует. Это можно изобразить уравнением:

NaCI + AgNO3 = AgCI + NaNO3

Хлорид серебра выпадает в виде белого хлопьевидного осадка, это указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процентов и более. При содержании сотых и тысячных долей процентов хлоридов осадка не образуется. Но раствор мутнеет.

Качественное определение сульфат-иона. В пробирку налейте 5мл фильтрата, добавьте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3мл 20% хлорида бария. При наличии сульфатов происходит реакция и сульфат бария выпадает в виде мелкокристаллического осадка:

Na2SO4 + BaCI2 = 2NaCI + BaSO4

Это свидетельствует о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на наличие сульфатов (сотые доли процента). Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов (тысячные доли процента).

Качественное определение нитрат-иона. В пробирку налейте 5мл фильтрата водяной вытяжки почвы и по каплям прибавьте раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор окрашивается в синий цвет.

Качественное определение кальций-иона. К 10мл фильтрата водяной вытяжки почвы добавьте несколько капель 10% соляной кислоты и прилейте 5мл 4% раствора оксалата аммония.

CaCI2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 + 2NH4CI

Белый осадок оксалата кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция. При меньшем содержании кальция (сотые и тысячные доли процента) наблюдается не осадок, а легкое помутнение раствора.

Приготовление солянокислой вытяжки почвы. Почву. Оставшуюся после фильтрования водяной вытяжки, перенесите стеклянной палочкой в колбу, где находится исходная масса, налейте в колбу 50мл 10% соляной кислоты и взбалтывайте содержимое в течение 30мин, а затем дайте 5 мин отстояться.

Качественное определение оксидов железа (II и III). В две пробирки внесите по 3мл отфильтрованной солянокислой вытяжки. В первую пробирку прилейте красной кровяной соли. Появляющееся синеватое окрашивание (образование турнбулевой сини) указывает на присутствие оксидов железа (II). Во вторую пробирку добавьте несколько капель 10% раствора роданида калия. При наличии оксида железа (III) раствор приобретет красный цвет. По интенсивности окрашивания можно судить о количестве этого оксида.

Качественное определение сульфат-иона и кальций-иона. В одну пробирку налейте 5мл отфильтрованной солянокислой вытяжки, а в другую – 10мл и проведите качественное определение сульфат-иона и кальций-иона.


Занятие № 6. Практическая работа 3. Определение общей влажности почвы.


Цель занятия: формирование практических навыков в работе с химической посудой и химическим оборудованием, научиться определять общую влажность почвы.

Различают почвенную влагу доступную и недоступную растениям. Вода, доступная растениям, находится в почвенных капиллярах, различных полостях и пустотах (кротовины, землероины, червороины). Молекулы недоступной растениям воды прочно удерживаются частицами почвы, например гигроскопическая влага.

Ход анализа.

  1. Пронумеруйте и доведите до постоянной массы алюминиевый стакан с крышкой или стеклянный бюкс.

  2. Возьмите в этот стакан почвенную пробу и закройте крышкой.

  3. Стакан с почвой взвесьте и , открыв крышку, поместите в сушильный шкаф с температурой 1050 С на 6 часов.

  4. Затем стакан закройте крышкой, поместите в эксикатор для охлаждения и взвесьте с точностью до 0,01 г.

  5. Снимите крышку, поместите стакан в сушильный шкаф еще на 1 час.

  6. Снова стакан закройте, охладите и взвесьте с той же точностью. Если результаты первого и второго взвешивания совпадают, то высушивание прекратите; если между результатами взвешивания есть расхождения, то сушку повторяют до совпадения массы двух последних взвешиваний.

  7. Рассчитайте содержание в почве общей влаги по формуле:

Х = m2-m3 . 100

m3-m1

где m1 – масса пустого стакана; m2 – масса стакана с почвой до высушивания; m3 – масса стакана с почвой после высушивания.

  1. Запишите результаты работы.


Занятие № 7. Минеральные удобрения. Классификация минеральных удобрений.


Цель занятия: дать представление о классификациях минеральных удобрений по различным признакам классификации, раскрыть значимость внесения минеральных удобрений в почву с целью повышения ее плодородия.

Использование минеральных и органических удобрений составляет основу химизации земледелия, эффективность минеральных и органических удобрений во многом зависит от внедрения индустриальной технологии возделывания сельскохозяйственных структур, комплексной механизации, мелиорации земель, использования достижений науки, осуществления межхозяйственной кооперации и агропромышленной интеграции.

Питание – это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития.

С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является, прежде всего, применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.

Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растение из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений. Особенно это относится к Нечерноземной зоне, где дерновно-подзолистые почвы с низким уровнем окультуренности занимают около 51% площади. Для почв этой зоны характерно, как правило, временное или длительное избыточное увлажнение. Преобладающими неблагоприятными признаками дерново-подзолистых почв являются плохие физические свойства, повышенная кислотность (рН в КCI меньше 5) и низкое содержание органического вещества – от1 до 2,5%. Для них характерна также слабая обеспеченность элементами минерального питания для растений – азота, фосфора и калия, многих микроэлементов; нередко (в разновидностях легкого механического состава) невелико содержание также магния и кальция.

Плодово-ягодные и овощные культуры очень требовательны к плодородию почвы, т.к. с урожаем выносят много питательных веществ. Для их восполнения и накопления необходимо систематически вносить органические и минеральные удобрения.

По происхождению их разделяют на неорганические или минеральные, органические, органо-минеральные и бактериальные.

По агрегатному состоянию они могут быть твердыми, жидкими и суспензированными.

Минеральные удобрения – неорганические вещества (в основном соли), содержащие необходимые для растений элементы питания. Их получают химической или механической обработкой неорганического сырья.

К минеральным относятся также удобрения, получаемые из азота воздуха или являющиеся побочными продуктами при выплавке металла (томасшлак), коксохимическим производстве и производстве капролактама (сульфат аммония).

Минеральные удобрения, получаемые химической переработкой сырья, отличаются более высокой концентрацией питательных элементов.

По составу минеральные удобрения подразделяются на азотные, фосфорные, калийные и микроудобрения (борные, молибденовые и т.д.).

Органические удобрения. Питательные элементы в них находятся в веществах растительного и животного происхождения. Это в первую очередь навоз, а также различные продукты переработки веществ растительного и животного происхождения (торф, жмых, рыбная и кровяная мука, птичий помет, фекалии, городские отходы и отбросы различных пищевых производств). Сюда относят и зеленые удобрения (люпин, сераделла).

Органо-минеральные удобрения содержат органические и минеральные вещества. Их получают путем обработки аммиаком и фосфорной кислотой органических веществ (торфа, сланцев, бурого угля) или путем смешивания навоза либо торфа с фосфорными удобрениями.

Бактериальные удобрения – препараты, содержащие культуру микроорганизмов, фиксирующих органическое вещество почвы и удобрений (азотобактерин, нитрагин почвенный).

По агрохимическому воздействию минеральные удобрения различают на прямые. Косвенные и препараты, регулирующие рост растений.

I Прямые удобрения предназначаются для непосредственного питания растений. Они содержат азот, фосфор, калий, магний, серу, железо и микроэлементы (В, Мо, Си, Zn) и делят на: простые, которые содержат один из элементов питания – азот, фосфор, калий молибден и т.д. В свою очередь их подразделяют на:

1) азотные удобрения, которые различают по форме соединений азота: аммиачные, аммонийные, нитратные, амидные, и их сочетания;

2) фосфорные удобрения, в основу классификации которых положена их растворимость в воде (гидрофосфат аммония, дигидрофосфат аммония, двойной суперфосфат), нерастворимые в воде, на растворимые в растворах лимонной кислоты и ее солей (преципитат), труднорастворимые в воде (фосфоритная мука, простой суперфосфат);

3) калийные удобрения разделяют на: сырые соли )минералы каинит, сильвинит), концентрированные удобрения, полученные переработкой природных калийных солей (KCI, K2SO4), золы (древесные и торфяные), содержащие поташ – K2CO3;

4) микроудобрения – технические смеси, содержащие микроэлементы В(ОН)33ВО3, молибдат аммония и др.).

Комплексные удобрения содержат не менее двух питательных элементов. По зарактеру их производства они подразделяются на

- смешанные – получают механическим смешиванием различных готовых порошкообразных или гранулированных удобрений;

- сложно-смешанные гранулированные удобрения – получают смешиванием порошкообразных или гранулированных удобрений с введением в процессе смешивания жидких удобрений (жидкого аммиака, фосфорной кислоты, серной кислоты и др.);

- сложные удобрения – получают химической переработкой сырья в едином технологическом процессе.

II.Косвенные удобрения применяют для химического, физического, микробиологического воздействия на почву с целью улучшения условий использования удобрений. Например, для нейтрализации кислотности почв применяют молотые известняки, доломит, гашеную известь; для мелиорации солонцов используют гипс; для подкисления почв используют гидросульфит натрия.


Занятие № 8. Расчет питательной ценности удобрений.


Цель занятия: формирование умений и навыков в решении задач по расчету питательной ценности минеральных удобрений.

Питательную ценность удобрений условились выражать через массовую долю в них азота N, оксида фосфора Р2О5 или оксида калия К2О.

Массовую долю азота в удобрении рассчитывают так же, как и массовую долю элемента в каком-либо соединении с известной молекулярной формулой. Например, для определения массовой доли азота в азотном удобрении – натриевой селитре находят сначала относительную молекулярную массу NaNO3:

Mr (NaNO3) = 23 + 14 + 48 = 85

Далее относительную атомную массу азота Ar(N) = 14 делят на относительную молекулярную массу соединения, и результат выражают в процентах:

W (N) = 14 : 85 = 0,165, или 16,5%

При определении массовой доли Р2О% и К2О в удобрении нужно учитывать. Что скамих соединений, отвечающих этим формулам, в удобрении нет, поэтому расчет носит условный характер. Например, массовую долю Р2О5 в двойном суперфосфате Са(Н2РО4)2 рассчитывают следующим образом:

  1. находят относительную молекулярную массу дигидрофосфата кальция

Mr (Са(Н2РО4)2) = 40 + 4 + 62 + 128 = 234

И относительную молекулярную массу оксида фосфора (V)

Mr2О5) = 62 + 80 = 142

  1. учитывая, что в молекулах обоих сравниваемых веществ содержится одинаковое число атомов фосфора, выполняют следующие действия:

w2О5) = 142 : 234 = 0,607, или 60,7%

Рассмотрим теперь, как определяют в удобрениях массовую долю К2О. Пусть требуется найти массовую долю К2О, отвечающую чистому хлориду калия КСI.

1) вычисляют относительную молекулярную массу хлорида калия

MrCI) = 39 + 35,5 = 74,5

И относительную молекулярную массу оксида калия

Mr2О) = 78 + 16 = 94

2)учитывая, что в молекуле хлорида калия один атом калия, а в молекуле оксида калия – два атома, выполняют следующие действия:

W2О) = 94: 2 * 74,5 = 0,631, или 63,1%


Задача 1. На 1 га внесли 40 т навоза, который содержал 0,6% оксида калия. Сколько нужно было внести калийного удобрения, содержащего 35% хлорида калия, чтобы по содержанию калия масса удобрения была равноценна 40 т навоза?

  1. находим массу оксида калия в 40 т навоза:

40 * 0,006 = 0,24 т

2) находим массу хлорида калия, содержащего 0,24 т оксида калия:

Mr (KCI) = 74,5; Mr (К2О) = 94;

m (KCI) = 2 * 74,5 * 0,24 : 94 = 0,38 т

  1. находим массу калийного удобрения:

m = 0,38 : 0,35 = 1,08 т


Задача 2. Сколько тонн аммиака и 45%-ой азотной кислоты необходимо для получения 1 т стандартной аммиачной селитры, содержащей 98% нитрата аммония?

  1. находим массу и количество вещества нитрата аммония

Mr (NH4NO3) = 14*2 + 1*4 + 16*3 = 80

m (NH4NO3) = 1 т * 0,98 = 0,98 т

n (NH4NO3) = 0,98 : 80 = 12,25 кмоль

2) находим массу аммиака

Mr (NH3) = 17

m (NH3) = 17 * 12,25 = 208,25 кг

3) находим массу раствора азотной кислоты

Mr (HNO3) = 63

m (HNO3) = 63 * 12,25 = 771,75 кг

m (р-ра HNO3) = 771, 25 : 0,55 = 1402,27 кг


Задача 3. Газ, полученный при нагревании 26,4 г сульфата аммония с избытком гидроксида натрия, был поглощен раствором, содержащим 39,2 г фосфорной кислоты. Какая соль образовалась при этом?

  1. находим количество сульфата аммония

Mr (NH4)2SO4 = 132

n (NH4)2SO4 = 26,4 : 132 = 0,2 моль

2) находим количество вещества аммиака

n (NH3) = 0,4 моль

3) находим количество вещества фосфорной кислоты

Mr (H3PO4) = 98

n (H3PO4) = 39,2 : 98 = 0,4 моль

Так как количества аммиака и фосфорной кислоты равны, то соль, которая образуется в результате превращений – это дигидрофосфат аммония NH4H2PO4.


Занятие № 9. Роль азота в жизни растений.

Цель занятия: знать источники азота, роль элемента азота в жизни растений, превращение природных соединений, содержащих азот, уметь определять признаки голодания растений при недостатке в почве азота, знать пути устранения элементного голодания растений.

Азот, так же как водород и углерод, широко распространен в космосе. В составе каменных метеоритов постоянно присутствуют, хотя и в ничтожном количестве. Аммиак и некоторые другие соединения азота. В процессе образования Земли газообразные соединения азота постепенно освобождались из первичного вещества и накапливались в газовой оболочке. Содержание азота в земной коре в 10 раз больше, чем в каменных метеоритах. Аммиак является одной из составных частей планет-гигантов солнечной системы – Юпитера и Сатурна. По мнению академика А.П. Виноградова, первичная атмосфера Земли, образованная газами, выделившимися из мантии, была также богата аммиаком. В дальнейшем в результате прогрессирующего поступления кислорода аммиак окислялся и образовывался свободный азот N2. Газообразный азот, обладая низкой химической активностью, постепенно накапливался в атмосфере. В настоящее время он составляет его главную часть (78,03% ее объема).

Азот – важнейший элемент живых организмов, так как он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, ферментов, хлорофилла. При недостатке азота в почве растения развиваются слабо, особенно их вегетативная масса. Листья теряют свой зеленый цвет и приобретают желтые тона. Наоборот, при усиленном питании азотом у растений образуется мощная вегетативная масса, зерновые полегают, у них уменьшается выход зерна, а у картофеля при мощной ботве снижается клубнеобразование. При этом в рас тени накапливается избыток нитратов и нитритов, которые оказывают вредное влияние на организм человека. Свободный азот недоступен для большей части живых организмов. Только лишь азотофиксаторы – некоторые микробы и сине-зеленые водоросли – способны усваивать его из воздуха. Высшие растения не могут использовать не только азот из атмосферы, но также азот, входящий в состав органического вещества. В результате сложных биохимических процессов разложения органического вещества, аммонификации и нитрофикации из растительных и животных остатков образуются соединения азота, доступные для высших растений. Животные усваивают азот растительной массы. Таким образом, круговая миграция азота на суше состоит из следующих звеньев: растения – животные – поступление в почву продуктов жизнедеятельности и отмирания растений и животных – биохимические процессы разложения и нитрофикации – захват растениями усвояемых форм азота. На построение живого вещества на суше используется 2562 млн. т азота в год.

Живое вещество океана ежегодно захватывает несколько больше азота по сравнению с сушей. Круговороты этого элемента в океане и на суше не изолированы. Часть азота в виде растворимых солей азотной кислоты и тончайших взвесей органического вещества с речным стоком поступают с континентов в океан. Это составляет около 20 млн. т в год.

Круговая миграция азота на суше и в океане связана с атмосферой. В биологический круговорот постоянно вводится азот из атмосферы благодаря деятельности азотфиксаторов, которые связывают этот элемент из воздуха и после отмирания и разложения пополняют запас азотных соединений, доступных для усвоения высшими растениями. Суша и океан не перегружены гниющими органическими остатками, так как микроорганизмы – денитрофикаторы в процессе своей жизнедеятельности освобождают азот из органических соединений и возвращают его в атмосферу. Поэтому большая часть биологически фиксируемого азота балансируется его возвратом в атмосферу.

В атмосфере также действует механизм окисления азота под влиянием электрических разрядов при грозах. Оксиды азота с атмосферными осадками поступают в океан и почву. Это существенный источник нитратов в почве, особенно в тропиках, где содержание азотной кислоты в дождевой воде достигает 2-3 мг/л. В результате атмосферной фиксации связывается несколько миллионов тонн азота.

Азот постоянно выделяется из глубоких частей земной коры. На земную поверхность с вулканическими извержениями и глубинными газоводными источниками выносится не только свободный азот, но также аммиак и оксид азота (II). Таким образом, отдельные круговые миграции азота сливаются в мощный геохимический цикл.

Виды азотных удобрений:

- аммиачные и аммонийные удобрения: жидкий аммиак, аммиачная вода, сульфаты аммония и др. Превращаются в почве в малоподвижную форму, которая под действием присутствующих в почве нитрифицирующих бактерий постепенно переходит в более подвижную форму, хорошо усваиваемую растениями. Эти удобрения пригодны для всех сельскохозяйственных культур и применяют на кислых и некислых почвах при их известковании;

- нитратные удобрения: натриевая и кальциевая селитры. Длительное применение нитратных удобрений может иногда приводить к подщелачиванию почвы. Их используют на всех почвах для предпосевного внесения и подкормки всех видов растений в период вегетации;

- аммонийно-нитратные удобрения: аммиачная селитра и аммиакаты на ее основе, известково-аммиачная селитра. Эти удобрения можно использовать в различных климатических зонах под разные почвы и все виды культур;

- амидные удобрения: различают хорошо растворимые и плохо растворимые. К хорошо растворимым относится карбамид, к плохо растворимым – уреформ и изобутиленкарбамид, получаемый конденсацией изомасляного альдегида с карбамидом. Области применения и масштабы производства медленно действующих удобрений из-за их высокой стоимости пока ограничены;

- аммонийно-нитратно-амидные удобрения: концентрированные водные растворы карбамида и нитрата аммония и растворы их в аммиачной воде. Эффективны как для внесения в почву, так и для подкормки растений.


Занятие № 10. Практическая работа 4. Определение нитрат-ионов, катионов аммония.


Цель занятия: дать понятие об аналитической химии, научить определять нитрат-ионы и катионы аммония, познакомить с различными видами азотных удобрений.

Реактивы и оборудование: нитрат аммония, хлорид аммония, сульфат аммония, нитрат калия, нитрат натрия, нитрат кальция, концентрированная серная кислота, медная проволока, щелочь натрия, универсальная индикаторная бумага, пробирки, спиртовка, спички, держатель.

Нитрат ион определяется взаимодействием нитрата с концентрированной серной кислотой в присутствии медной проволоки:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

Наблюдается выделение паров бурого газа.

Катион аммония определяется взаимодействием солей аммония с раствором щелочи при нагревании:

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

Наблюдается выделение газа аммиака, имеющего резкий запах, окрашивающий влажную индикаторную бумагу в синий цвет.

Учащимся предлагается познакомиться с образцами наиболее применяемых азотных удобрений.


Занятие № 11. Фосфор в жизни растений.


Цель занятия: знать источники фосфора, роль элемента фосфора в жизни растений, превращение природных соединений, содержащих фосфор, уметь определять признаки голодания растений при недостатке в почве фосфора, знать пути устранения элементного голодания растений.

Геохимический цикл фосфора сильно отличается от циклов углерода и азота. Наличие фосфора в земной коре в несколько десятков раз больше, чем азота, но в отличие от последнего, фосфор не играет роль главного элемента ни в одной из оболочек Земли.

В глубоких зонах земной коры перераспределение фосфора происходит весьма активно. Значительные его количества выпадают при кристаллизации магмы, а также из охлаждающихся остаточных магнетических газо-водных растворов. Известно около 200 минералов фосфора – разнообразных солей фосфорной кислоты. Наиболее распространен апатит Ca5(PO4)3(F, Cl, OH), составляющий 95% от массы минералов фосфора. Красивые призматические кристаллы этого минерала, обладающие голубовато-зеленым цветом, украшают витрины многих минералогических музеев. Известное месторождение апатита – Хибинское на Кольском полуострове.

Фосфор – один из главных элементов – органогенов. Он входит в состав многих органических соединений: ДНК и РНК, фосфолипидов (сложных эфиров глицерина, жирных кислот и остатков фосфорной кислоты), сахарофосфатов (фосфорных эфиров сахаров), участвующих в фотосинтезе. Он образует АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки, ускоряющее созревание растений. Органические соединения фосфора играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов, принимают участие в биосинтезе нуклеиновых кислот, различных ферментов, полисахаридов. Неудивительно, что концентрация элемента в живом веществе в 10 раз больше, чем в земной коре.

На поверхности суши протекает интенсивный круговорот фосфора в системе почва – растения – животное – почва. Большая часть минералов фосфора медленно выветривается. Содержащийся в них фосфор недоступен растениям, которые преимущественно используют легко растворимые соединения этого элемента, образующиеся при разложении органических остатков. Биологический круговорот тесно связан с его миграцией в системе суша – океан. С речными водами выносится около 2,2 млн. т фосфора в океан. Растворимые соединения, в основном анион PO43-, поступают в морские бассейны, куда сносятся с суши измельченные органические остатки. При их разложении также образуется анион PO43-. Процессы разложения наиболее интенсивно идут на глубине 350-1000м. Здесь морские воды наиболее обогащены углекислым газом и фосфат-ионом. Поднимаясь с восходящими течениями, эти воды попадают в более мелкую область шельфа, где содержание углекислого газа уменьшается в связи со снижением давления. В результате ионы кальция начинают соединяться с фосфат ионами и фосфат кальция формируется в виде коллоидальных или скрытокристаллических масс апатита. С течением времени из этих осадков, содержащих примесь глины и песка, образуются фосфориты. Они представлены мощными темными тонкослоистыми пластами, округлыми конкрециями, желваками, стяжениями неправильной формы. Огромные залежи таких фосфоритов сосредоточены в горах Каратау в Средней Азии и во многих других местах.

При недостатке фосфора слабо формируется корневая система, листья приобретают тускло-серый цвет, задерживаются рост и созревание, снижается урожай.

Занятие № 12. Практическая работа № 5. Определение фосфат иона. Знакомство с фосфорными удобрениями.

Цель занятия: овладеть навыком в распознавании фосфат –иона, познакомиться с различными видами фосфорных удобрений.

Реактивы: фосфат калия, фосфат натрия, нитрат серебра, различные фосфорные удобрения.

Для распознавания фосфат – ионов используется реактив нитрат серебра, при этом выпадает ярко-желтый осадок, растворимый в сильных кислотах.

PO43- + 3 Ag+ = Ag3PO4

По степени растворимости фосфорные удобрения подразделяются на следующие группы:

  1. Растворимые в воде, легко доступные для растений – суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный;

  2. Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимы в слабых кислотах), они не могут непосредственно использоваться растениями – это фосфоритная и костная мука. Фосфоритная мука – тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого трудно доступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах.


Занятие № 13. Калий в жизни растений.

Цель занятия: знать источники калия, роль элемента калия в жизни растений, превращение природных соединений, содержащих калий, уметь определять признаки голодания растений при недостатке в почве калия, знать пути устранения элементного голодания растений.

Калий играет важную роль в физиологии растений и животных. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на обмен углеводов, азота и фосфора. Поэтому калий жадно поглощается растениями и активно вовлекается в биологический круговорот. Суммарное содержание элемента в живом веществе суши 17,5 млрд. т, в живом веществе океана – 0,11 млрд.т. Важно отметить, что калий, также как и фосфор, концентрируется в плодах и семенах, в интенсивно растущих органах растений. При недостатке калия в почвах урожай сельскохозяйственных культур резко снижается. Калий содержится в большом количестве в молодых листьях и побегах. Он способствует регулированию водного баланса растений. При его недостатке происходит нарушение окраски листьев (краевой ожог) и даже их опадение. Так называемый краевой ожог листьев (или опал) – важнейший признак калийного голодания, зерно у злаков получается щуплое, невсхожее.

Необходимость в большом количестве калия обусловливает захват растениями значительной части катионов К+ из природных вод суши. Кроме того, огромное количество катионов этого элемента поглощают (сорбируют) глинистые минералы. В результате в бассейны стока поступает лишь небольшая часть этого элемента по сравнению с его количеством в глубинных горных породах, подвергшихся выветриванию. Живое вещество суши и продукты выветривания (глины) прочно удерживают значительные массы калия.

Среднее содержание калия в морской воде небольшое – 0,038%. Доставляемый реками калий очень быстро расходуется. Частично он поглощается живыми организмами, но значительные массы элемента уходит какими-то пока неизвестными путями. «Исчезновение» калия из океана – очередная загадка геохимии.

Большая часть калия мигрирует в составе глинистых минералов, в речной взвеси. Таким путем выносится с континентов около 0,5 млрд. т элемента. В осадочной толще содержится более 38.1015 т калия. Масса калия в гранитном слое весьма значительна – 197,5.1015 т. Просуммировав численные значения масс элемента в растворимой форме в Мировом океане и в осадочной толще, определим массу, вынесенную при выветривании гранитного слоя. Это составит 16% от исходной массы калия.

Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияют на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых. На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почвах восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солонцах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства. Соединения калия легко растворяются в воде и при внесении поглощаются коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.

Калийные удобрения подразделяются на три группы:

  1. концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд – хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия);

  2. сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды – каинит, сильвинит;

  3. Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием – 30-ти и 4-%-ные калийные соли.

  4. Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.

Занятие № 14. Практическая работа 6. Определение ионов калия. Знакомство с калийными удобрениями.

Цель занятия: уметь распознавать калийные удобрения, познакомиться с различными видами калийных удобрений.

Реактивы: калийная селитра, калийная соль, сильвинит, нитрат серебра.

  1. Определите цвет, запах, влажность, характер кристаллов образцов удобрений.

  2. Определите растворимость удобрений. Для этого насыпьте 1-2 г удобрения в пробирку, добавьте 5-7 мл воды, встряхните. Отметьте степень растворимости вещества: полностью растворимо, заметно растворимо (растворяется половина взятого количества), слабо растворимо (растворяется меньше половины взятого количества) или нерастворимо (объем взятого удобрения не изменяется).

3. Хлориды калия можно распознать с помощью нитрата серебра, выпадает белый творожистый осадок.

Ag+ + Cl- = AgCl↓

4. При рассмотрении через синее стекло пламени солей калия заметно фиолетовое окрашивание.


Занятие № 15. Минеральные удобрения и их применение.

Цель занятия: расширить представление о классификации минеральных удобрений, рассмотреть основные принципы внесения минеральных удобрений в почву, особенности хранения и транспортировки удобрений, меры рационального их применения.

Кроме макроудобрений, которые содержат важные элементы для питания растений, существуют микроудобрения, содержащие элементы, присутствующие в растениях в небольших количествах, от 0,001% и менее. Эти элементы называют микроэлементами, к ним относят B, Mn, Cu, Zn, Mo и другие.

Элементы, находящиеся в растениях в количестве от 0,00001% и менее, называются ультрамикроэлементами. Это Cd, Sr, Sc и другие.

Микроудобрения вносят в почву для ликвидации в ней дефицита микроэлементов, которые хотя и входят в состав растений в ничтожно малых количествах, но тем не менее играют важную роль в их росте, развитии и формировании полноценного урожая. Микроэлементы необходимы растениям для построения биохимических катализаторов – ферментов. Исследования показали, что рациональное применение микроудобрений повышает урожайность возделываемых культур на 10-12% и улучшает качество продукции растениеводства.

Доказано. Что при оптимальном обеспечении растений микроэлементами, содержание белка в зерне возрастает на 0,8-1,1%, масла в семенах подсолнечника – на 0,5-0,8%, сахара в корнеплодах сахарной свеклы – на 0,5-1,2%.

Соединения бора обеспечивают фотосинтез, оплодотворение, уменьшают накопление фенолов и других вредных для растения веществ. Однако избыток его снижает действие азота и фосфора. Признаки недостатка бора в почве проявляются у каждой культуры по-своему:

- сахарная свекла начинает загнивать в верхней части корнеплода еще в поле;

- лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а волокно его становится коротким и непрочным;

- зерновые и зернобобовые образуют мало семян.

К борным удобрениям относят борную кислоту H3BO3, буру Na2B4O7.10H2O, боромагниевый отход H3BOMgSO4 и др.

Медь участвует в синтезе белка, при ее недостатке злаки почти не дают зерна. В качестве медного удобрения используют в основном медный купорос и отход химической промышленности – медный огарок.

Молибден улучшает азотное питание растений, влияет на урожай семян и сена бобовых и цветной капусты. В качестве молибденового удобрения служит техническая соль – молибдаты аммония и натрия.

Марганец, как железо, регулирует окислительно-восстановительные процессы в растениях, повышает урожайность сахарной свеклы на 20-30 ц/га,, овощных и ягодных культур сна 10 ц/га. Как удобрения применяют пылевидные отходы предприятий по добыче марганца – марганцевый шлам.

Цинк активизирует 30 ферментных систем в клетке, конкурирует с бором, фосфором. Как удобрения преимущественно используют сульфат цинка. Цинковые удобрения эффективны на карбонатных почвах при выращивании кукурузы, хлопчатника и плодовых культур.

Увеличение выпуска удобрений в гранулированной и жидкой форме значительно облегчают их транспортировку, хранение и механизацию внесения в почву. Выпуск удобрений в гранулированном виде и обработка гранул поверхостно-активными веществами уменьшает их гигроскопичность, предупреждает слеживаемость при хранении, потери при погрузочно-разгрузочных работах.

Предотвращение потерь удобрений в хозяйстве в значительной степени зависит от уровня развития производственной инфраструктуры хозяйства. Т.е. всех отраслей и служб, которые непосредственно связаны с основным производством и создают ему общие условия. Применительно к использованию минеральных удобрений это хорошее состояние внутрихозяйственных дорог, складских помещений, транспортных средств, развитие агрохимической службы, дающей научно обоснованные рекомендации по рациональной дозировке удобрений.


Занятие № 16. Практическая работа 7. Распознавание минеральных удобрений.

Цель занятия: с помощью характерных реакций определить минеральные удобрения, повторить основные свойства минеральных удобрений.

Реактивы: различные виды азотных, калийных и фосфорных минеральных удобрений, нитрат серебра. Азотная кислота, соляная кислота, гидроксид натрия.

  1. Определите цвет, запах, влажность, характер кристаллов образцов удобрений.

  2. Определите растворимость удобрений. Для этого насыпьте 1-2 г удобрения в пробирку, добавьте 5-7 мл воды, встряхните. Отметьте степень растворимости вещества: полностью растворимо, заметно растворимо (растворяется половина взятого количества), слабо растворимо (растворяется меньше половины взятого количества) или нерастворимо (объем взятого удобрения не изменяется). Раствор хорошо растворимого удобрения разлейте в три сухие пробирки.

  3. В первую пробирку с раствором удобрения прилейте 1%-ный раствор щелочи и подогрейте. Осторожно понюхайте раствор. Опустите в пробирку. Не касаясь ее стенок, влажную лакмусовую бумагу. Характерный запах аммиака и посинение лакмусовой бумажки свидетельствует о том. Что удобрение представляет собой соль аммония.

  4. Во вторую пробирку с раствором удобрения внесите три капли раствора хлорида бария. Выпадение белого осадка укажет на наличие в составе удобрения сульфат-иона. Для окончательного вывода об этом прилейте к осадку соляной кислоты. Осадок не должен раствориться.

  5. В третью пробирку прилейте 2-3 капли 2%-ного раствора нитрата серебра. Выпадение белого творожистого осадка укажет на присутствие хлорид-ионов, а желтого – на присутстви6е фосфат-ионов. При добавлении азотной кислоты осадок хлорида серебра не растворяется, а фосфат серебра образует растворимую соль.

Сульфаты тоже дают осадки с нитратом серебра, но они белые, тяжелые, кристаллические, не растворяются при добавлении раствора аммиака.

  1. Частично растворимые в воде удобрения отфильтруйте и проведите с фильтратом описанные выше реакции.

  2. К нерастворимому удобрению прибавьте осторожно по каплям 1%-ную соляную кислоту. «Вскипание» укажет на наличие в удобрении карбонат-иона.

  3. Возьмите в петлю проволоки небольшое количество удобрения и внесите его в бесцветную часть пламени спиртовки. Устойчивое окрашивание пламени в кирпично-красный цвет укажет на присутствие ионов кальция, в желтый цвет – присутствие ионов натрия, в фиолетовый цвет – ионов калия.

  4. На раскаленный уголь насыпьте немного сухого некрупного кристаллического удобрения и наблюдайте за быстротой сгорания, цветом пламени и дыма, запахом и остатком после сгорания.



























МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 2 имени Героя Советского Союза И.Е.Жукова»










Элективный курс:

«Современная агрикультура»






Люльчук Татьяна Владимировна

учитель химии МБОУ СОШ № 2












Владимир 2009




Содержание:


  1. Пояснительная записка.

  2. Распределение программного материала.

  3. Требования к уровню усвоения программы элективного курса.

  4. Литература.

  5. Планы-конспекты занятий.

  6. Приложения.


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Представлен элективный курс для учащихся 9-ого класса "Современная агрикультура". В материалы входят программа курса, тематическое планирование, конспекты всех занятий. В курсе химии 9 -ого класса, рассчитанного на 2 часа в неделю тема "минеральные удобрения" изучается обзорно. В данном курсе имеется возможность рассмотреть классификацию удобрений, получить представление об агрохимии, выполнить практикум, содержащий элементы аналитической химии, что позволяет повторить качественные реакции на катионы и анионы. В курсе предлагается занятие по решению расчётных задач с использованием понятия "массовая доля".

Автор
Дата добавления 15.09.2015
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров271
Номер материала ДA-045646
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх