Вплив калійних добрив на активність іонів калію та кальцію в чорноземі типовому Харківської області

Хімічний склад і поглинаюча здатність ґрунтів. Методика визначення активності іонів і термодинамічних потенціалів в ґрунтах. Вплив калійних добрив на активність іонів амонію в чорноземі типовому. Поглиблене вивчення хімії як форма диференціації навчання.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ДИПЛОМНА робота з теми:

ВПЛИВ КАЛІЙНИХ ДОБРИВ НА АКТИВНІСТЬ ІОНІВ КАЛІЮ ТА КАЛЬЦІЮ В ЧОРНОЗЕМІ ТИПОВОМУ ХАРКІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

ВСТУП

Хімічна термодинаміка ґрунтів є одним з нових напрямків сучасного ґрунтознавства, завдяки інструментарію якої розширюються можливості вивчення ґрунтів в їх природному стані без порушення будови та функціонування ґрунту. При вивченні такої полідисперсної, багатофазної та поліхімічної системи, як ґрунт термодинаміка дає змогу перейти від окремих емпіричних характеристик до теоретично обґрунтованих показників хімічного стану ґрунтів. Використовуючи термодинамічні прийоми при дослідженні рівноваги в системі тверда фаза ґрунту - ґрунтовий розчин можна спрогнозувати зміни у складі увібраних катіонів при зрошенні, вапнуванні, гіпсуванні, внесенні добрив та техногенних забрудненнях. Не викликає сумніву використання термодинамічних показників при оцінці мінерального живлення рослин. Умовність агрохімічних витяжок, за аналізом яких дається прогноз умов живлення рослин наявна і не потребує пояснень. Достатньо згадати дослідження Єгорова М.А., в яких він приводить такий приклад: при абсолютно однакових агрохімічних показниках ґрунту урожайність сільськогосподарських культур сильно відрізнялася по ділянках досліду. Це свідчить про те, що «чутливість» найбільш поширених агрохімічних аналізів далека від бажаної.

На відміну від об'ємних методів аналізу, термодинаміка позбавлена похибок за рахунок аналітичних операцій, але на жаль не пояснює механізмів ґрунтових процесів. Вона тільки з великою імовірністю може дати висновок про можливість відбування тих чи інших процесів. Перші роботи з термодинаміки ґрунтів з'явилися у 30-ті роки і були присвячені вивченню катіонно-обмінної здатності ґрунтів. Деякий час питання термодинаміки ґрунтів розглядалися тільки в окремих роботах.

Виходячи з цього ми поставили таку мету і завдання дипломної роботи. Визначили предмет і об'єкт досліджень, на основі яких і була розроблена дипломна робота.

Мета дослідження: визначити вплив різних видів калійних добрив на активність іонів кальцію, калію, калійний і вапняковий потенціали в чорноземі типовому Харківської області.

Завдання дипломної роботи:

Опрацювати наукову і методичну літературу з теми дипломної роботи;

Опрацювати відповідні методики аналізу ґрунтів;

Визначити в чорноземі типовому активність іонів калію та кальцію за варіантами досліду;

Визначити в чорноземі типовому рівень калійного та вапнякового потенціалів за варіантами досліду;

Дослідити можливість вивчення агрохімії у 12-річній школі;

З'ясувати наявність дидактичних та методичних матеріалів для вивчення агрохімії;

Розробити конспекти уроків-практичних робіт «Визначення забезпеченості рослин Калієм гравіметричним (ваговим) методом», «Визначення вмісту Калію в ґрунті титриметричним (об'ємним) методом».

Об'єкт досліджень: термодинамічні характеристики ґрунту.

Предмет дослідження: зміна активності іонів кальцію, калію та термодинамічні потенціали в чорноземі типовому.

Дипломна робота була виконана на протязі 2009-2010 навчального року на кафедрі хімії та ботаніки природничого факультету Харківського національного педагогічного університету імені Г.С. Сковороди під керівництвом доктора сільськогосподарських наук, професора Гринченка Т.О. Консультант розділу 4 «Використання результатів дипломної роботи в курсі хімії загальноосвітнього начального закладу» канд. тех. наук, доцент Курко К.В.

РОЗДІЛ 1. Огляд наукової літератури (термодинамічні характеристики ґрунтів)

1.1 Хімічний склад і поглинаюча здатність ґрунтів

Ґрунт, надзвичайно цікаве середовище, яке містить в собі велике різноманіття хімічних сполук. Джерелом мінеральних сполук ґрунту є гірські породи, з яких складається тверда оболонка земної кори - літосфера. Мінеральна частина становить 80 - 90% і більше маси ґрунту, і тільки в органогенних ґрунтах зменшується до 10%. Вона у значній мірі зумовлена хімічним складом гірських порід літосфери, які містять Оксигену - 47,2%, Силіцію - 27,6%, Алюмінію 8,8%, Феруму - 5,1%, Кальцію, Натрію, Калію і Магнію - до 2 - 3% кожного; у сукупності це становить 99% загальної маси літосфери. Подібне співвідношення і хімічних елементів у ґрунті. Однак в ньому в 20 разів більше Карбону і в 10 разів - Нітрогену, що пов'язане з життєдіяльністю організмів. Більше також Оксигену і Гідрогену як елементів води, Силіцію, але менше Алюмінію, Феруму, Кальцію, Магнію, Натрію, Калію - як результат процесу вивітрювання і ґрунтоутворення.

Збагачення ґрунту на кремнезем () пов'язане з тим, що пухкі породи отримують кварц у процесі вивітрювання. У піщаних породах він складає понад 90%, в суглинкових і глинистих 50 - 70%. Кількість і та інших оксидів в них також зростає. Таким чином, ґрунти наслідують геохімічні риси вихідного матеріалу ґрунтоутворювальних порід. Ґрунти , які розвинуті на карбонатних породах (леси), мають більше кальцію. Засоленість породи - це джерело засолення ґрунту і т.п. Всі ґрунти на відміну від порід нагромаджують органічну речовину у верхніх горизонтах, з якими пов'язана акумуляція біологічно важливих елементів - Карбону, Нітрогену, Фосфору, Сульфуру. Хімічні елементи перебувають у ґрунтах у формі різних сполук. Кисень входить до більшості первинних і вторинних мінералів ґрунтів, це один з основних елементів органічної речовини і води. Найбільш поширена сполука Силіцію у ґрунті - кварц (). Мінерали групи силікатів і алюмосилікатів являють собою прості й складні солі гідратів кремнієвої кислоти (). Під впливом води відбувається частковий гідроліз силікатів з утворенням колоїдного розчину кремнекислоти. Досить багато її поглинають корені рослин: злаки містять у своїй золі від 10 до 60% , тобто 2-3% від сухої ваги.

Основна частина Калію в ґрунтах входить до складу кришталевих ґрат первинних і вторинних мінералів у малодоступній для рослин формі. Калій також міститься у вбирному стані і в формі простих солей. Рослини споживають тільки обмінний Калій. Валовий вміст його в ґрунтах відносно високий. У важких за механічним складом ґрунтах він становить 2% і більше, в легких ґрунтах його набагато менше; регулює важливі фізіологічні функції в організмах.

Кальцій і Магній перебувають у кришталевих ґратах мінералів в обмінно-вбірному стані і у формі простих солей (хлоридів, нітратів, карбонатів, сульфатів і фосфатів). Серед вбирних катіонів кальцій майже в усіх ґрунтах на першому місці, магній - на другому. Йони кальцію і магнію переважають у ґрунтовому розчині. Важливе джерело цих елементів - і . Взаємодіючи з вуглекислим газом, розчиненим у воді, карбонати переходять у більш розчинні бікарбонати.

Кальцій потрібен для нормального розвитку кореневої системи рослин, впливає на міграцію вуглеводів, прискорює розпад запасних білкових речовин при проростанні насіння. Це постійний компонент багатьох органоїдів клітини, які виявляють у зоні ядра.

Вірогідно, що з цим пов'язаний нормальний розвиток процесу поділу клітини, який порушується при відсутності кальцію у поживному розчині. Підвищення концентрації іонів кальцію в ґрунтовому розчині супроводжується збільшенням вмісту білкового і амідного нітрогену в рослинах і зменшенням вмісту нітрогену амінокислот.

Отже, Кальцій - насамперед важливий фактор забезпечення необхідних колоїдно-хімічних властивостей протоплазми, виступає своєрідним антагоністом для ряду іонів. Крім того, Кальцій створює необхідні умови для обміну речовин (нітрогенного, карбонового, фосфорного), процесів дихання і фотосинтезу. Все це, дає підстави вважати його одним з найважливіших факторів родючості і називати, образно кажучи, «стражем» родючості за здатність охороняти структуру, навіть власне тіло ґрунтів, від негативних трансформацій: коагулюючи колоїдну частинку, Кальцій перешкоджає її вимиванню і міграції у більш глибокі горизонти.

Виходячи з цього можна зробити висновок, що Кальцій входить до складу мінеральних сполук, які складають основну частину ґрунту. Ми вирішили дослідити, завдяки чому чорнозем типовий вважається одним з самих родючіших ґрунтів, завдяки чому він містить в собі такий великий запас неорганічних речовин.

Здатність ґрунту поглинати речовини з розчинів, а також гази значною мірою залежить від вмісту в ньому найдрібніших, головним чином колоїдних частинок. Чим багатше ґрунт на колоїдну складову, тим вища його вбирна здатність, а врешті, і родючість.

Перші кроки у дослідженні цієї властивості ґрунту зроблені академіком Петербурзької Академії наук Ловіцем (наприкінці XVIII ст.), харківським професором Ходнєвим (1847) і професором Київського університету Борщевим (1869), професором Петербурзького гірничого інституту Веймаром і Воронезького сільськогосподарського інституту Думанським. Вільямс був також одним з перших, хто виявив інтерес до колоїдної частини ґрунту. Гедройц створив науково обґрунтоване вчення про обмінно-вбирну здатність ґрунтів. Його ідеї розвинули Соколовський, Горбунов та ін.

Будь який ґрунт складається як з крупних піщаних, так і з найдрібніших мулистих та колоїдних частинок. Колоїдними називають найдрібніші частинки речовини розміром від однієї десятої до однієї...