Использование сидератов для обогащения почвы азотом и их влияние на содержание нитратов в овощах

Цель

Изучить влияние сидерата (горчицы белой) на свойства почвы и содержание азота в почве и урожае свёклы.

Описание

Загрязнение окружающей среды является глобальной экологической проблемой. На долю сельского хозяйства приходится до 1/3 всех загрязнений. Для уменьшения антропогенного воздействия человека на окружающую среду и восстановления природных свойств почвы в последние годы всё больший интерес вызывают нетрадиционные методы земледелия и растениеводства – внесение в почву необходимых элементов с использованием навозов, компостов и сидератов.

Гипотеза

Сидераты могут не только повышать содержание азота в почве, но и улучшать её физические свойства.

Задачи

1. Изучить литературу о способах облагораживания почвы и влиянии сидератов на свойства почвы, развитие растений.

2. Отобрать образцы почвы в разное время, определить их физические характеристики.

3. Определить влияние сидерата (горчицы белой) на физические свойства почвы.

4. Определить содержание нитрат- и нитрит-ионов в образцах почвы и в свёкле.

5. Проанализировать полученные результаты.

Физические свойства почвы характеризуются гранулометрическим составом, плотностью, влажностью, липкостью и рядом других характеристик. Химические свойства почвы существенно зависят от тех процессов, которые протекают в почвенном растворе – источнике питания растений. Биологические свойства почвы определяются как составом и численностью микроорганизмов, участвующих в круговороте веществ и самоочищении почвы, так и процессами роста растений – отмирающие растения обогащают почву питательными веществами. Важной характеристикой почвы является её плодородие.

Существует много способов облагораживания почвы. Эффективным методом увеличения плодородия почв является внесение навоза и биогумуса. Менее распространён способ внесения «зелёных удобрений» – сидератов. Сидераты – это растения, которые обогащают почву органическим веществом и азотом. Растениям дают вырасти и до вызревания семян зелёную массу скашивают. Скошенную массу измельчают и используют в качестве мульчи. Корни сидератов оставляют в почве: при разложении они превращаются в гумус, улучшают структуру почвы, её водный и воздушный режим. Сидераты подавляют рост сорняков, уменьшают заболеваемость растений, а также способствуют очищению почвы от вредителей (проволочника, колорадского жука, медведки, патогенных микроорганизмов и т. д.).

В работе изучены свойства почвы, а также содержание в почве и урожае нитратов и нитритов до и после выращивания сидератов. В качестве объекта исследования была выбрана почва садового участка, на котором выращивали картофель. После сбора урожая взята проба почвы (по методу конверта) и определены её физические характеристики, в том числе содержание нитратов и нитритов с использованием реактива Грисса. Затем почва была перекопана, а одна часть засеяна сидератом – горчицей белой. Затем зелёная масса растения была скошена и оставлена на поверхности почвы в качестве мульчи. Весной участок перекопали, отобрали образцы почв и проанализировали их. Оба участка засадили свёклой. После сбора урожая свёклы, отобрали образцы почв и свёклы, проанализировали их.

В ходе исследования были определены кислотность, плотность, содержание гигроскопической влаги (общепринятыми способами) и гранулометрический состав почвы, который определялся полевым способом. Содержание нитратов и нитритов определялось в водных вытяжках качественно и количественно. Пересчёт проводился по средним значениям.

Общее время проведения экспериментальных исследований – сентябрь 2016 года – октябрь 2017 года. В результате исследования установлено, что отобранные образцы почвы с участка, засеянного сидератом, и с контрольного участка отличаются друг от друга.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Садовый инвентарь (лопата, грабли, триммер, ручной культиватор)

• Колбы конические 200 мл

• Весы электронные

• Набор пробирок

• Фильтровальная бумага

• Предметные стёкла

• Эксикатор лабораторный

• Бюкс

• Тёрка пластмассовая

• Мерный стакан 50 мл

• Сушильный шкаф

• Водяная баня

• Универсальная индикаторная бумага

• Пинцет

• Реактивы: дистиллированная вода, дифениламин, серная кислота 98-процентная, реактив Грисса, цинковая пыль, уксусная кислота 12-процентная, растворы NaNO₂ разной концентрации

Результаты

1. В результате проведённого исследования определено влияние высадки сидерата (горчицы белой) на физические характеристики почвы:

• плотность почвы уменьшилась с 1320 кг/м³ до 1250 кг/м³;

• гигроскопическая влажность уменьшилась с 3,5 % до 3,0 %.

2. Отобранные образцы почв имеют нейтральную кислотность – рН изменяется в диапазоне от 6,2 до 6,6.

3. Анализ водных вытяжек из почвы показал, что в результате внесения сидерата содержание нитрат-ионов увеличилось с 24,08 до 126,89 мг/100 г почвы; нитрит-ионов – с 0,033 до 0,625 мг/100 г почвы.

4. Основное количество нитратов концентрируется в верхней части корнеплода и кончике; содержание нитратов в свёкле при использовании сидерата изменяется следующим образом: 457,6 мг/кг – верхняя часть корнеплода, 177,3 мг/кг – средняя часть и 535,1 мг/кг – нижняя часть.

Перспективы использования результатов работы

Практическая значимость проекта заключается в распространении среди дачников и огородников информации о правильном использовании сидератов и их полезных свойствах. Горчица белая может быть рекомендована для использования в качестве сидерата на садовых участках и огородах с любыми почвами.

Награды/достижения

Фестиваль «Юные таланты Московии» – диплом I степени.

Всероссийский конкурс юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского – лауреат, диплом за методическую грамотность.

Особое мнение

«Я очень рада, что моя работа была оценена по достоинству. Замечательная конференция и отличный проект, желаю творческого развития и совершенствования»