Методична вказівка для студентів

3-го курсу медичного факультету

за  спеціальністю «Біологія»

 

ЗАНЯТТЯ №3

 

ТЕМА: БІОГЕОХІМІЯ ҐРУНТОУТВОРЕННЯ. ҐРУНТОВА ВОЛОГА ТА ҐРУНТОВЕ ПОВІТРЯ. ХІМІЧНИЙ СКЛАД ҐРУНТУ.

 

Кількість годин 6

Мета: Вивчити загальну схему грунтоутворення звернувши особливу увагу на геохімію грунтоутворення. Знати фактори, які зумовлюють формування хімічного складу грунту, акумуляцію, міграцію, перерозподіл хімічних елементів по профілю грунту, особливості хімічного складу грунтів. Засвоїти визначення таких понять як міграційна здатність хімічних елементів, коефіцієнт міграційної здатності, коефіцієнт концентрації хімічних елементів наземною рослинністю. Приготувати водну витяжку грунту. Провести якісний аналіз водної витяжки грунту. Запам’ятати хімічні сполуки, які є шкідливими для рослин, і сполуки, присутність яких підвищує родючість грунту. Підготувати солянокислу витяжку грунту. Провести якісний аналіз солянокислої витяжки. . Знати джерела накопичень солей в грунтах, категорії грунтів за ступенем засолення, будову профілю і загальну характеристику солончаків, солонців і солодей, особливості використання засолених грунтів. Визначити загальну суму водорозчинних речовин у грунті (сухий залишок). Визначити ступінь засолення грунту.

 

Професійна орієнтація студентів:

Методика виконання практичної роботи: (9⁰⁰ – 12⁰⁰).

 

І. Біогеохімія ґрунтоутворення.

1.Біосфера Землі її характерні особливості.

2. Поняття про природну систему її будову, властивості та структурну організацію.

3. Великий геологічний колообіг речовин.

ІІ. Ґрунтова волога та ґрунтове повітря.

4. Стан і форми вроди в ґрунті.

5. Склад ґрунтового повітря та його роль в ґрунтоутворені.

ІІІ. Хімічний склад ґрунту.

Методика виконання практичної роботи.

І. Біогеохімія ґрунтоутворення

Робота: 1. Охарактеризуйте та замалюйте схему рівнів організації біосфери

 

Схема 1. Рівні організації біосфери

ІІ. Ґрунтова волога та ґрунтове повітря.

Робота 2. Охарактеризуйте форми ґрунтової води:

·Пароподібна:

·Хімічно зв’язана:

·Сорбційно зв’язана:

·Вільна :

Робота 3. Охарактеризуйте повітряні властивості ґрунту:

·Повітроємкість:

·Вміст повітря:

· Повтропроникність:

·Аерація:

ІІІ. Хімічний склад ґрунту.

Робота 4. Приготування водної витяжки грунту.

Необхідне приладдя: фарфорова ступка, технічні терези і важки, дві колби на 200-250 мл, лійка, мірний циліндр на 50-100 мл, дистильована вода, фільтрувальний папір.

Хід роботи:

1. На технічних терезах відважити 25 г розтертого в ступці грунту і висипати його в колбу.

2. Налити в колбу 50 мл дистильованої води і збовтувати суспензію протягом кількох хвилин.

3. Вміст колби відстоюють 10-15 хвилин, а потім фільтрують через складчастий фільтр. Якщо фільтрат каламутний, його треба ще раз профільтрувати через той самий фільтр.

Робота 5. Якісний аналіз водної витяжки.

Принцип методу: Визначення вмісту в грунті водорозчинних мінеральних сполук базується на проведенні якісних реакцій, які відомі з курсу неорганічної хімії. За інтенсивністю забарвлення розчину, випадання осаду тощо роблять висновок про наближений кількісний вміст у грунті тої чи іншої сполуки.

Наявність в грунтах легко- і середньорозчинних хімічних сполук є важливим показником рівня їх родючості. Високий вміст солей негативно впливає на родючість. Засоленими вважають грунти, які містять більше 0,2% легкорозчинних солей. Такі грунти є малопридатними для вирощування сільськогосподарських культур. У культурних рослин  на засолених грунтах порушується мінеральне живлення і фотосинтез, внаслідок чого знижується урожай і його якість.

На родючість грунтів впливає якісний склад хімічних сполук. Найшкідливішими для рослин солями є сода ( Na₂CO₃ ), хлориди ( NaCl, MgCl_2, CaCl₂ )  і сульфати ( Na₂ SO₄ ). Шкідливими для рослин є також закиси заліза і марганцю, аміак, сірководень та інші відновні сполуки.  

Наявність в грунтах в оптимальній кількості нітратів, фосфатів, карбонатів кальцію, магнію, доступних для рослин форм калію та інших елементів позитивно впливає на їх родючість.

Отже, визначення хімічного складу грунту дає уявлення про рівень його родючості і придатності для вирощування культурних рослин.

Необхідне приладдя і реактиви: штатив з пробірками, пробіркотримач, підставка для пального із сухим спиртом, 10% розчин азотної кислоти, 0,1 н. розчин азотнокислого срібла, 20% розчин хлориду барію, концентрована соляна кислота, розчин дифеніламіну в сірчаній кислоті, 10% розчин соляної кислоти, 4% розчин щавелевокислого амонію.

Хід роботи:

1. Якісне визначення хлоридів. Відбираємо в пробірку 5 см³ водної витяжки (далі фільтрату) й додаємо декілька крапель 10%-го розчину азотної кислоти і по краплям приливаємо 0,1 н. розчину азотнокислого срібла. При наявності хлоридів азотнокисле срібло реагує з ними за схемою:

NaCl + AgNO₃ = AgCl¯ + NaNO₃.

Хлорид срібла випадає у вигляді білого пластівцеподібного осаду, що вказує на присутність хлоридів в кількості десятих долей відсотка і більше (> 0,1%). При вмісті хлоридів в кількості сотих долей відсотка (0,01%) спостерігається ясна опалесценція (слабкий веселковий перелив кольорів). При незначному вмісті хлоридів (0,001%) з’являється слабка опалесценція.

2. Якісне визначення сульфатів. Відбираємо в пробірку 5 см³ фільтрату, додаємо декілька крапель концентрованої HCl та 2-3 см³  20% розчину хлориду барію. Розчин в пробірці нагріваємо до кипіння. При наявності сульфатів відбувається реакція:

                     Na₂SO4  + BaCl₂  = 2NaCl + BaSO₄ ¯.

Сульфат барію випадає у вигляді білого  дрібнокристалічного осаду, що свідчить про вміст сульфатів в кількості декількох десятих відсотка і більше. Сильна біла каламуть вказує на вміст сульфатів в кількості сотих долей відсотка. Слабка каламуть, помітна лише на чорному фоні, утворюється лише при вмісті сульфатів в кількості тисячних долей відсотка.

3. Якісне визначення нітратів. В пробірку переносимо 5 см ³  фільтрату  і  по краплям додаємо розчин дифеніламіну в  сірчаній кислоті. При наявності нітратів розчин забарвлюється в синій колір.

4. Якісне визначення кальцію.  10 см³  фільтрату наливаємо в пробірку, підкислюємо 1-2 краплями 10% розчину НСІ й додаємо 5 см³  4% розчину щавелевокислого амонію. При наявності кальцію відбувається реакція:

CaCl₂  + (NH₄)₂ C₂O₄ = CaC₂O₄¯ + 2NH₄Cl.

 При вмісті кальцію в кількості десятих долей  та одиниць відсотка випадає білий осад щавелевокислого кальцію, а при вмісті кальцію в кількості сотих і тисячних долей відсотка спостерігається слабке помутніння розчину.

5. Результати аналізу записати в таблицю. Присутність сполуки вказати знаком «+», а відсутність  – «-». При цьому вказати інтенсивність забарвлення, помутніння тощо.

 

Таблиця. Результати якісного аналізу водної витяжки грунту

 

Назва зразка грунту	хлориди	сульфати	нітрати	кальцій

 

За результатами якісного аналізу водної витяжки зробіть висновок про придатність даного грунту для вирощування культурних рослин. Які хімічні сполуки в грунтах є шкідливими для рослин. Які корисними?

 

Робота 6. Приготування солянокислої витяжки грунту.

Необхідне приладдя і реактиви: фарфорова ступка, технічні терези і важки, колби на 200-250 мл, лійка, мірний циліндр на 50-100 мл, дистильована вода, 10% розчин соляної кислоти, фільтрувальний папір, скляна паличка.

Хід роботи:

1. Приготувати водну витяжку згідно методичних вказівок попередньої роботи.

2. Грунт, що залишився на фільтрі, перенести назад в колбу, де знаходиться залишок взятої наважки.

3. Налити в колбу з грунтом 50 см³ 10-процентної соляної кислоти і збовтувати суспензію протягом 30 хвилин.

4. Дати суспензії відстоятись протягом 5 хвилин, після чого профільтрувати. Фільтрат повинен бути прозорим.

Робота 7. Якісний аналіз солянокислої витяжки.

Агрохімічними дослідами встановлено, що підвищення кислотності грунтового розчину зумовлює підвищення розчинності малорозчинних солей грунту і, як наслідок, підвищення їх доступності для рослин. Одним з джерел підвищення кислотності середовища є кореневі виділення рослин та продукти життєдіяльності мікроорганізмів. Саме вони переводять середньо-розчинні сполуки у доступну для рослин форму.

Тому визначення вмісту в грунті середньорозчинних сполук (разом з водорозчинними) дає уявлення про рівень забезпеченості рослин поживними елементами і ступінь засоленості грунту.

Необхідне приладдя і реактиви: штатив з пробірками, пробіркотримач, фарфорові чашки, підставка для пального з сухим спиртом, червона кров’яна сіль, 10% розчин роданистого калію, концентрована соляна кислота, 20% розчин хлористого барію, 10% розчин соляної кислоти, 4% розчин оксалату амонію.

Хід роботи:

1. Якісне визначення закисного і окисного заліза. У дві фарфорові чашки налити по 1-2 см³  фільтрату. У першу чашку покласти один кристалик червоної кров’яної солі. Поява синюватого забарвлення (утворення турнбулевої сині) вказує на присутність закисного заліза.

 У другу чашку добавляють кілька крапель 10% розчину роданистого калію. При наявності окисного заліза розчин забарвлюється в червоний колір. За інтенсивністю забарвлення  орієнтовно визначають кількість окисного заліза (високий, середній, низький вміст).

2. Якісне визначення сульфатів. Налити в пробірку приблизно 5 см³ фільтрату, а потім долити кілька крапель концентрованої соляної кислоти і 2-3 см³ 20% розчину хлористого барію. Вміст пробірки нагріти до кипіння. При наявності в грунті сульфатів утворюється важкорозчинна сполука – сульфат барію, яка випадає в осад. Інтенсивне випадання білого осаду вказує на те, що вміст сульфатів в грунті становить кілька десятих процента і більше. Сильне помутніння вказує на вміст сульфатів в кількості сотих часток процента (0,01%). Слабке помутніння (помітне лише на чорному фоні) виникає при вмісті сульфатів в кількості тисячних часток процента (0,001%).

3. Якісне визначення кальцію. Налити в пробірку близько 10 см³ фільтрату солянокислої витяжки. Долити до нього 1-2 краплі 10% соляної кислоти і 5 см³ 4% розчину оксалату амонію (щавелевокислий амоній (NH)₄C₂O₄). При наявності у витяжці кальцію утворюється важкорозчинна сполука оксалату  кальцію (CaC₂O₄), яка випадає в осад.

4. Якісне визначення карбонатів  проводять з допомогою 10% розчину соляної кислоти на повітряносухому грунті. З допомогою піпетки на грунт наносять кілька крапель кислоти. При наявності карбонатів він «скипає».

Результати аналізу записують у таблицю. Присутність сполуки вказують знаком «+», відсутність – знаком «-». У випадку присутності сполуки вказують інтенсивність забарвлення, «скипання» тощо.

 

Таблиця . Результати якісного аналізу солянокислої витяжки.

 

Назва зразка грунту	Закисне залізо	Окисне залізо	Сульфати	Кальцій	Карбонати

За результатами якісного аналізу водної та солянокислої витяжки зробіть висновок про придатність даного грунту для вирощування сільськогосподарських культур.

 

Семінарське обговорення теоретичних питань: (12³⁰ – 14⁰⁰).

1. Визначте поняття про природну систему  та охарактеризуйте її будову, властивості та структурну організацію..

2. Охарактеризуйте великий геологічний колообіг речовин.

3. Охарактеризуйте малий біологічний колообіг речовин.

4. Охарактеризуйте міграційні потоки елементів.

5. Дайте характеристику геохімічним барєрам та ареали акумуляції.

6. Охарактеризуйте водний баланс ґрунту.

7. Охарактеризуйте типи водного режиму ґрунту.

8. Охарактеризуйте повітряний режим ґрунту.

 

 Самостійна робота студентів: (14¹⁵ – 15⁰⁰).

Письмове тестування студентів за системою «MOODLE», здача матрикулів практичних навичок, перегляд тематичних навчальних відеофільмів, тренінг тестів ліцензійного іспиту «Крок – 1», поглиблене вивчення матеріалу тем, винесених на самостійне опрацювання тощо.

Студент повинен вміти:

1. Визначати поняття про природну систему та охарактеризувати її будову, властивості та структурну організацію..

2. Охарактеризувати великий геологічний колообіг речовин.

3. Охарактеризувати малий біологічний колообіг речовин.

4. Охарактеризувати міграційні потоки елементів.

5. Давати характеристику геохімічним барєрам та ареали акумуляції.

6. Охарактеризувати водний баланс ґрунту.

7. Охарактеризувати типи водного режиму ґрунту.

8. Охарактеризувати повітряний режим ґрунту.

 

 

Джерела інформації:

1.Назаренко І.І., Польчина С.М., Нікорич В.А. Ґрунтознавство: Підручник. – Чернівці: Книги – XXI, 2004. – 400с.

2.Чорний І.Б. Географія ґрунтів х основами ґрунтознавства: Навч. Посібник. – К.: Вища школа, 1995. – 240с.

3.Практикум з ґрунтознавства: Навчальний посібник / За редакцією професора Д. Г. Тихоненка.— 6-е вид., перероб.  і доп.— Х.: Майдан, 2009. – 448с.

4.Вальков В.Ф.,КазеевК.Ш., Колесников С.І. Ґрунтознавство: Підручник для вузів. – М.:ИКЦ «Березень», Ростовн/Д.: Вид. центр «>МарТ», 2004. –496с.

5.Добровольський В.В. Географія грунтів з засадами ґрунтознавства. Підручник для вузів. – М.:Владос, 1999 р. –384с.

6.Мамонтов В. Г. Загальне грунтознавство: Підручник. – М.:Колос, 2006. –456с.

7. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.

 

 

Автор: асист. Ружицька О.Ю.

 

Затверджено на засіданні кафедри

                                                                        13.01.2014 р.,протокол № 6