Проекты

Изучение экологии городских почв на примере почв территории природного сквера

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Экология и природопользование» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Агротехнологии
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1574
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

В крупных городах остро стоит проблема сохранения и восстановления плодородия почв скверов и газонов. Ежегодно на это тратятся большие средства, однако принимаемые меры оказываются малоэффективны и в итоге вынуждают применять метод внесения почв из природных экосистем.

На территории лицея, в котором учатся авторы данной работы, расположенного в центральной части города, находится большой сквер с богатой коллекцией деревьев и кустарников. Однако, наблюдая за этим сквером, авторы начали отмечать происходящие изменения: трава у дорожек стала плохо расти, образуя «залысины», некоторые цветы стали выпускать более мелкие бутоны, а на земле местами остаются мелкий бытовой мусор и нерастворившиеся противогололёдные реагенты. Поэтому вопросы «в каких условиях приходится выживать растениям сквера?» и «как помочь восстановить плодородие почвы?» очень актуальны.

Цель

Изучение экологического состояния городских почв на примере сквера ГБОУ Школа № 1574 и разработка методов его улучшения.

Задачи:

  1. Познакомиться с литературой по проблеме.
  2. Изучить физико-химические свойства почвы путём сбора 10 проб с разных участков сквера.
  3. Изучить видовой состав почвенной фауны сквера.
  4. Разработать экономичную технологию улучшения плодородия почв.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Школьное лабораторное оборудование (лабораторная химическая посуда, pH – метр портативной лаборатории LabQuest)

Описание работы

Сначала авторы составили план участка и наметили на нём основные точки для анализа таким образом, чтобы исследовать места с наибольшим и наименьшим антропогенным воздействием. В намеченных 10 точках были собраны пробы почвы (сбор был произведён с трёхкратной повторностью в апреле, мае и сентябре), заложены ловушки для отлова почвенных животных (было произведено 6 закладок в течение первых двух недель июня с контролем через каждые 2 дня), в 4-х местах были выкопаны почвенные шурфы для изучения толщины почвенных горизонтов.

Тип и структуру почвы определяли механическим методом. Пригоршню земли из пробы смачивали водой и перемешивали до получения однородной массы. Затем из полученной кашицы делали шарик, скатывали его в «колбаску» и сворачивали колечком. По его ломкости судили о типе почвы. Структуру определяли, рассматривая частички почвы под увеличительным стеклом на белой бумаге. рН-показатель фильтратов определялся тремя способами – с помощью лакмусовой бумаги, с помощью садового набора и с помощью датчика рН-метра лаборатории LabQuest. Для определения качественного состава фильтратов проводились соответственные качественные реакции, количественный анализ планируется. В ходе определения почвенных организмов анализировалась только макрофауна (использовались определители под ред. М. С. Гилярова и интернет-определители). Подведя итоги работы, учащиеся сделали вывод о плохом состоянии плодородного слоя почвы пришкольного сквера их школы. Решение экологической проблемы авторы увидели в создании прибора почвообразователя, ускоряющего процесс естественного разложения растительного мусора, позволяя получать плодородную почву. Была разработана уменьшенная модель данного прибора, пригодная для комнатного использования и создающая условия для ускоренной гумификации. Она полностью функциональна и протестирована на комнатных растениях, позволяет, значительно сэкономив затраты, улучшить состояние почвы естественным способом. Стоимость уменьшенной модели составит около 770 р., а садового варианта почвообразователя – около 41 000 рублей.

Позже была разработана (и частично реализована) программа зонирования территории пришкольного сквера с учётом pH-реакции почвы, т. е. подобраны культуры для основных, кислых и нейтральных почв. Часть культур уже пересажена на более благоприятные для них участки.

Результаты работы/выводы

В результате исследований почвенных горизонтов авторы выяснили, что толщина урбозёма составляет примерно 20 см. При этом удалось выявить только 2 почвенных слоя: гумусовый и эллювиальный. Третий слой измерить не удалось, так как на глубине 14–17 см начинается строительный мусор. Толщина гумусового горизонта на участке очень маленькая (не превышает 8 см), корни деревьев обнажены, что ухудшает их состояние. Механическим методом было определено, что на участке преобладают структурные суглинистые почвы комковатой структуры. По результатам pH-анализа почва показала преобладающую слабокислую реакцию, что объясняется частым внесением в почву торфа. Наиболее химически загрязнённой была проба под номером 3 из-за соседства с гаражом. Самая чистая проба – 1, так как была взята вдали от тротуаров. Почти во всех пробах были обнаружены ионы Cl¯, что свидетельствует о просаливании почв. Биологический анализ почвы, проведённый авторами, установил, что видовое многообразие живых организмов очень низкое (в сравнении с парками города).

Перспективы использования результатов работы

Рекомендуемая авторами установка по быстрому разложению растительного мусора и созданию из него гумуса поможет решить как финансовую проблему (вывоз мусора, привоз почв), так и эстетическую (установки небольшого размера, которые можно снаружи задекорировать в любом стиле). Хотя на первых порах её использование придётся сочетать с привозом почв и внесением удобрений, через 2–3 года можно будет полностью перейти на регенерацию почв с её помощью. Такие установки можно использовать не только в парках и скверах, но и во дворах жилых домов, и на садовых участках, чему немало способствует простота её монтажа и ремонта.

Таким образом, решение проблемы сохранения городских почв позволит частично решить и другую очень серьёзную проблему – сохранение зелёных насаждений в черте города. Ведь каждый маленький сквер или газон – это незаменимый источник кислорода для жителей, а также уголок покоя и уюта в каменных джунглях.

Награды/достижения

  1. Открытая городская научно-практическая конференция «знаний к практике, от практики к результату» – победитель.
  2. Московский экологический форум учащихся – победитель.
  3. Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся – победитель.
  4. VIII Московский городской конкурс социально значимых проектов – победитель.
  5. IV научно-практическая конференция школьников «От Атома до Галактики» – победитель.

Особое мнение

«Работа над проектом была увлекательной, разнообразной, созидательной и полезной. Не менее интересно и наблюдение за регенерацией почвенных ресурсов, в перспективе – осуществление их повторного анализа. Благодарны за возможность поделиться результатами при участии в конференции «Наука для жизни», а также при размещении информации о нашей проектной деятельности на сайте проекта «Академический (научно-технологический) класс в московской школе»