Курс «Агрохимия» в 10-м классе / Открытый урок

Материал курса логически развивает и углубляет общебиологические понятия, формируемые в основном курсе биологии, также и специальные понятия.

Проблемы, которые раскрываются в данном курсе, интересны и злободневны, от их решения зависит производство конкурентоспособных отечественных продуктов питания, что позволит улучшить качество питания людей, приведет к снижению стоимости продуктов питания. Особенностью занятий является тесная связь теории с практикой, что стимулирует познавательную деятельность учащихся, способствует развитию практических навыков и умений. Отбор и структурирование содержания курса осуществлялись, исходя из главной задачи: показать связь химии с сельским хозяйством, способствовать развитию интереса учащихся к изучению средств защиты растений, удобрений, стимуляторов роста, умению применять эти вещества на собственных приусадебных участках.

Большой раздел курса отводится изучению различных видов удобрений и правилам их применения. Учащиеся учатся самостоятельно проделывать агрохимические анализы различных типов почв, некоторых удобрений. В качестве объектов исследования отобраны минеральные удобрения, химическое строение и свойства которых легко анализируются на основе школьного курса химии.

Курс рассчитан на 10 дней, по 2 часа в день (30 мин. – теоретические занятия, 1,5 часа – практические работы на пришкольном участке).

Курс имеет четко выраженную практическую направленность, помогает учащимся использовать полученные теоретические знания по биологии для решения проблем сельскохозяйственной практики.

Цель курса: ознакомление учащихся со свойствами почвы, её составом, строением и видами, а также с основами мелиорации почв.

Основные задачи курса:

– развитие интересов учащихся в области химии и сельского хозяйства; проведение профориентационной работы;

– дальнейшее развитие познавательных и мыслительных способностей учащихся, умений самостоятельно овладевать знаниями, а также понимания роли химической науки в развитии сельского хозяйства;

– расширение и углубление знаний учащихся о строении, свойствах, применении и методах получения веществ и материалов;

– расширение научного мировоззрения учащихся и уточнение естественнонаучной картины мира в их сознании, преодоление безразличного отношения к современным экологическим проблемам;

– воспитание гражданской нравственности, трудолюбия, аккуратности, внимательности, бережного отношения к материальным и духовным ценностям.

– подготовку учащихся к олимпиадам, конкурсам, научно-практическим конференциям и поступлению в вузы.

После изучения курса учащиеся должны знать:

– понятие о почве;

– классификацию почв;

– морфологические признаки почвы;

– необходимость минерального питания растений;

– органические удобрения;

– виды и свойства минеральных удобрений;

– сочетаемость удобрений, правила смешивания удобрений;

– рациональное использование и охрана почв.

Учащиеся должны уметь:

– анализировать литературу по заданной теме;

– применять различные методики для определения механического состава почв;

– применять различные методики по определению физических свойств почв;

– проводить анализирование полученных результатов.

Тематическое планирование

№ занятия	Тема занятия	Время теоретических занятий	Время практической работы
1.	Предмет и задачи агрохимии. Краткий очерк развития агрохимии.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
2.	Почва. Плодородие почвы.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
3.	Состав минеральной и органической частей почвы.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
4.	Классификация почв.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
5.	Свойства почвы.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
6.	Вода почвы.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
7.	Этапы использования удобрений в жизни человека. Классификация удобрений.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
8.	Азотные, фосфорные, калийный удобрения.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
9.	Микроэлементы в жизнедеятельности растений. Микроудобрения. Комплексные удобрения.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00
10.	Органические удобрения.	8.00 – 8.30	8.30 – 10.00

Учебный материал к теоретическим занятиям

1. Предмет и задачи агрохимии. Краткий очерк развития агрохимии.Агрономическая хи́мия (Агрохи́мия) – наука об оптимизации питания растений, применения удобрений и плодородия почвы с учётом биоклиматического потенциала ля получения высокого урожая и качественной продукции сельского хозяйства, прикладная наука, составная часть раздела химии – «неорганическая химия».

Агрохимия – также учебная дисциплина о химических процессах в почве и растениях, минеральном питании растений, применении удобрений и средств химической мелиорации почв. Включает определение содержания в почвах и растениях химических элементов, белков, аминокислот, витаминов, жиров, углеводов; установление механического и минералогического состава почв, содержания в них органической части (гумуса), солей, водорослей, микроорганизмов и др. Изучает влияние удобрений на растения и почву.

Агрохимия – наука, которая изучает круговорот веществ в системе «почва – растение – удобрения», а также их влияние на качество сельскохозяйственной продукции и проблемы охраны окружающей среды в зоне ведения аграрного сектора экономики государства.

Агрохимические исследования касаются вопросов воспроизводства плодородия почв, высокоэффективного использования минеральных, органических удобрений, микроэлементов на фоне других средств химизации, изучение агрохимической, экономической, энергетической и экологической эффективности удобрений, их физико-химических и агрохимических свойств, организации системы химизации отраслей агропромышленного комплекса (АПК).

Основные разделы агрохимии:

питания растений, химия почвы и удобрений;
взаимодействие удобрений с почвой и микроорганизмами;
применения удобрений под отдельные растения;
система удобрения в севообороте;
методика агрохимических исследований;
химические средства борьбы с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур;

Агрохимия является научной основой химизации сельского хозяйства. Она развивается под воздействием требований земледелия и призвана способствовать повышению его культуры. Агрохимия применяет в своих исследованиях методику химического анализа растений, почвы и удобрений, широко пользуется методами лабораторного и полевого опыта, меченых атомов, спектроскопии и хроматографии и другими.

Агрохимия – молодая наука, хотя многие приёмы агрохимии (применение органических удобрений) вошли в практику земледелия в глубокой древности и описаны еще в I веке н. э.. Как наука она начала формироваться лишь в XIX веке, когда сложились основные представления о том, из чего состоят, чем и как питаются растения. Как вехи на пути становления агрохимии обычно отмечают опыты Я. Б. ван Гельмонта (1634), осветившие роль воды в питании растений, а также высказывания М. В. Ломоносова (1753) и А. Лавуазье (1761) о воздухе как источнике питательных веществ, вскоре подтвержденные опытами Дж. Пристли, Я. Ингенхауза, Ж. Сенебье (англ.)русск. и Н. де Соссюра, показавшими, что растения поглощают из воздуха СО₂ и выделяют О₂ и что это связано с фотосинтезом. Начало изучению круговорота веществ в земледелии было положено в 30-х годах XIX века французским учёным Ж.-Б. Буссенго. Он установил, что клевер и люцерна способны обогащать почву азотом. В 1866 году русский учёный М. С. Воронин открыл, что азот накапливается в клубеньках, образующиеся на корнях растений под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Немецкий агрохимик Г. Гельригель (нем.) окончательно установил, что азот воздуха усваивают микроорганизмы, живущие в клубеньках на корнях бобовых растений. Немецкий учёный Ю. Либих (1840 год) создал теорию минерального питания растений, которая сыграла большую роль в развитии представлений о питании растений и об удобрениях.

Россия

Имперский период

Зарождение отечественной агрохимии в 60–70 гг. связано с Д. И. Менделеевым, который исследовал вопросы питания растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Особое внимание Менделеев уделял применению удобрений и использованию питательных веществ подпахотных слоев почвы. Д. И. Менделеева – инициатора изучения в грунтовых условиях эффективности костной муки, суперфосфата и извести.

В России развитие агрохимии связан с трудами А. Н. Энгельгардта (1832–1893). В 70–80-х гг. в своем имении он изучил эффективность минеральных и органических удобрений, в частности роль извести и люпина. В 1888 год опубликовал труд по использованию фосфоритной муки, А. Е. Зайкевича (1888 год) – который предложил строчный способ внесения суперфосфата, П. А. Костычева (1884 год) – автора первого руководства по агрохимии. Большое влияние на развитие агрохимии оказал К. А. Тимирязев. В 90-х гг 19-го века по его предложению были построены первые вегетационные домики, в которых ставились опыты по изучению питания растений и их удобрение. Открытие в конце 19-го века крупных залежей фосфоритов дало новый толчок развитию агрохимии, была доказана возможность непосредственного применения размолотых фосфоритов как удобрения и использования их для выработки суперфосфата.

Большая заслуга в этом принадлежит Д. Н. Прянишникову (1865–1948) – изучил процессы усвоения растениями аммиачного азота, что позволило организовать промышленное производство аммиачных удобрений и широко их применять в земледелии. Проведенные им исследования фосфоритов способствовали развитию производства фосфорных удобрений. Он выделил взаимосвязь между тремя взаимодействующими факторами: почвой, растением и удобрением, определил роль бобовых культур в азотном балансе, развил учение о плодосеменной системе земледелия и севообороте.

Советский период

После переворота (революции) начался новый этап в развитии агрохимии. Индустриализация страны и коллективизация в деревне вызвали необходимость широкой химизации земледелия. Вскоре после революции был создан Комитет по химизации народного хозяйства, в 1919 году – научный институт удобрений, в 1928 году – кафедры агрохимии при ряде высших учебных сельскохозяйственных заведений. В 1931 году в составе Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук организован Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений, агротехники и агропочвоведения. Перед институтом и другими научными учреждениями была поставлена задача изучить эффективность минеральных и органических удобрений в различных почвенно-климатических и производственных условиях и на этой основе разработать принципы рационального размещения и применения удобрений.

2. Почва. Плодородие почвы.
Выдающийся русский ученый В.В.Докучаев впервые дал следующее определение почвы: «Почвой следует называть “дневные”, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких ), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых.» Почва – элемент географического ландшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главным образом растения и микробы), поселяющиеся в разрушенной выветриванием горной породе. Происхождение почвы и ее свойства неразрывно связаны с условиями окружающей среды. Она отражает в своих свойствах исторический ход влияющих на нее природных условий, производительных сил и производственных отношений. Почва таит в себе огромные резервы плодородия. Задача заключается в умелом использовании их, что возможно на основе углубленного познания процессов почвообразования и мелиоративного воздействия на почву.
Почва – верхний слой земной коры, образовавшийся в результате разрушения горных пород под воздействием климата (вода, свет, воздух, тепло), живых организмов (растения, животные, микроорганизмы и т.д.) и производственной деятельности человека. Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормальной деятельности. Различают потенциальное (естественное) и эффективное (приобретенное под влиянием обработки, удобрений, мелиорации и т. п.) плодородие почвы. При правильном использовании почвы ее плодородие повышается.
От горных пород почва отличается плодородием – способностью обеспечивать требования растений в необходимых факторах их жизни (элементы питания, вода, воздух). Почва состоит из твёрдой, жидкой и газообразной фаз. Твёрдая часть представлена горной породой, или минеральными частицами (каменистая часть, гравий, песок, пыль, ил), и органическими веществами. Жидкая фаза – почвенный раствор, газообразная – воздух, заполняющий почвенные поры.
Плодородие почвы постоянно изменяется в зависимости от природных факторов и производственной деятельности человека – внесения удобрений, обработки, орошения или осушения.
Плодородие любой почвы может быть повышено при правильном ее использовании. Почвы разных участков могут обладать одинаковым химическим составом, но различным эффективным плодородием на данном отрезке времени из-за различия в водно-физических свойствах, биологических и производственных особенностях. Различия в естественном, или природном, плодородие обуславливаются всем ходом почвообразования, а также составом (химический состав, органическое вещество, коллоиды, газы), свойствами (физико-химические, биологические) и строением почвы. Современное почвоведение достигло такого уровня, при котором можно приступить не только к коренному улучшению почв, но и созданию новых вариантов почв с максимально высоким плодородием. До начала Х1Х века почву изучали крайне недостаточно и науки о ней не было. Только в конце Х1Х учение о почве стало четкой, ясно очертанной дисциплиной, имеющей свои методику, теорию, задачи и перспективы. Почвоведение было впервые основано в нашей стране. Приоритет русской науки о почве признается во всех странах мира.

3. Состав минеральной и органической частей почвы.
Известно, что почвы состоят из минеральной и органической частей.
Отдельные частицы рыхлых пород почвы (минеральная часть) называются механическими элементами, а их соотношение – механическим составом почвы. Механический состав почвы, а именно: соотношение глинистых и песчаных частиц в ней, существенно влияет на ее воздушные, водные и химические свойства. Он определяет и состав естественных насаждений. Например, на рыхлых и связных песках растут сосны, для супесей характерны сосняки с примесью ели, березы, липы, дуба, на легкосуглинистых почвах прекрасно растут сосново-еловые или сосново-дубовые насаждения, а на средне – и тяжелосуглинистых почвах – ельники. Это необходимо учитывать при подборе декоративных пород для озеленения участка.
Органическое вещество почвы – это остатки растений, животных, гуминовые и фульвокислоты и их соли. Органическое вещество почвы в значительной степени определяет ее плодородие, поскольку в его составе в наиболее удобных для них соединениях содержатся все необходимые для питания растений элементы. Кроме того, наличие и количество органического вещества влияет на почвенную структуру, обеспечивающую наилучший водный, воздушный и тепловой режимы почвы. Поэтому так важно научиться регулировать содержание органики!
Образование почвы и ее плодородие в основном зависят от растительности, микроорганизмов и почвенной фауны. Отмирающие корни – основной источник поступления в почву органического вещества, из которого образуется перегной, окрашивающий почву в темный цвет до глубины массового распространения в ней корневых систем. Извлекая элементы питания с глубины несколько метров и отмирая, растения вместе с органическим веществом накапливают элементы азотного и минерального питания в верхних горизонтах почвы. При этом травянистые растения извлекают минеральных веществ из почвы больше, чем древесные. Каждой растительной формации соответствует комплекс микроорганизмов разного видового состава, меняющегося с изменением почвообразования. Между почвообразовательным процессом и организмами почвы существует теснейшая связь. Корни растений, как муфтой, одеты живым слоем микробных клеток – бактерий и грибов, полезных и вредных. При подборе соответствующих растений в севообороте можно вести борьбу с нежелательными микроорганизмами почвы. Отмирающая зеленая растительность разлагается бактериями и грибами. Микроорганизмы энергично изменяют не только органическую, но и минеральную часть почвы. Жизнедеятельность их зависит от комплекса почвенных условий, которые могут или способствовать, или задерживать развитие микробов.
В хорошо обработанной окультуренной почве микроорганизмов больше, чем в необработанной; их больше в пресных нейтральных и известковых почвах и меньше в засоленных. Черви и личинки перемешивают почву, вынося землю наверх из глубоких слоев и обогащают ее органическим веществом. Почвенная масса, прошедшая через кишечник дождевых червей, обогащается азотом и кальцием, приобретает большую емкость поглощения. Следовательно, дождевые черви улучшают химические и физические свойства почвы, увеличивая пористость, аэрацию и влагоемкость ее. В сильно кислых и щелочных, заболоченных или очень сухих почвах дождевых червей нет.
Наконец, почву населяют позвоночные животные, главным образом грызуны (суслики, байбаки, сурки, хомяки, хорьки, мыши, слепыши, кроты), образующие местами многочисленные норы. Заполненные норы землероев, имеющие на почвенном разрезе вид овальных пятен разного диаметра, известны под названием котловин. Перерытость почвы чаще отрицательно влияет на ее свойства, увеличивая карбонатность и водопроницаемость до очень большой потери воды на фильтрацию. Глубокая обработка почвы и выравнивание поверхности уменьшают вредное действие землероев.
Минеральная часть почвы. Твердые частицы в свою очередь состоят из минеральных и органических веществ. Основную массу у большинства почв составляет их минеральная часть. Она произошла при разрушении и выветривании различных горных пород и минералов. В почве обычно встречаются: бесцветный кварц, розовый или белый полевой шпат, мягкие пластинки слюды, роговые обманки, авгиты, магнетит, апатиты, монтмориллонит, каолинит, скопления углекислой извести, окислы железа и алюминия, гипс и др.

Скачать публикацию

Курс «Агрохимия» в 10-м классе

Свидетельство

Похожие публикации