Подробнее

Динамика роста и развития перца при выращивании гидропонным методом на разных субстратах

Образовательное учреждение
ГБОУ школа №334 Невского района Санкт-Петербурга
ФИО автора работы
Колдомова Ирина Борисовна, Мирзамагомедова Хадижа Надировна
Краткая аннотация работы
Гидропоника - метод беспочвенного выращивания растений. Целью данной работы было выяснить какой субстрат является более пригодным для выращивания растений с использованием данного метода.
ФИО научного руководителя (руководителей) работы
Шкляева Анна Александровна, Острецова Виктория Евгеньевна
Работа выполнена учащимся
средняя школа
Текст

ПРАВИТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №334 Невского района Санкт-Петербурга

192174, Санкт-Петербург, ул. Шелгунова д.23

Тел./факс 362-01-28

 

 

Исследовательская работа

ДИНАМИКА РОСТА И РАЗВИТИЯ ПЕРЦА ОВОЩНОГО

ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ГИДРОПОННЫМ МЕТОДОМ

НА РАЗНЫХ СУБСТРАТАХ

 

 

Авторы работы:

Кодомова Ирина Борисовна

Мирзамагомедова Хадижа Надировна

ученицы 8 «а» класса

Руководители работы:

Шкляева Анна Александровна

учитель биологии

Острецова Виктория Евгеньевна

учитель химии

 

 

 

Санкт-Петербург

2018

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.1.         Гидропонный метод выращивания растений

4

1.1.1.  История гидропоники

4

1.1.2.  Сущность гидропонного метода

6

1.2.         Роль макроэлементов в жизни растений

9

1.3.         Биологические особенности перца овощного

12

1.3.1.  Систематика

12

1.3.2.  Морфологические особенности перца овощного

12

1.3.3.  Фазы развития и условия выращивания перца овощного

14

 

 

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

2.1. Разработка схемы исследования

18

2.2. Объект исследования

18

2.3. Подготовка лабораторной посуды и оборудования для проведения опыта

19

2.4. Приготовление питательных растворов

20

2.5. Высадка проростков, отслеживание динамики роста

21

2.6. Регистрация результатов и методика их обработки

22

 

 

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

 

3.1. Анализ графика средних значений высоты растения по дням

24

3.2. Анализ графика средних значений количества листьев по дням

25

3.3. Анализ диаграммы средних значений растительной массы

26

3.4. Анализ диаграммы средней длины корневой системы

27

3.5. Анализ диаграммы средних значений массы корневой системы

28

 

 

ВЫВОДЫ

29

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

30


ВВЕДЕНИЕ

Гидропоника – метод беспочвенного выращивания растений. Этот метод не новый. История гидропоники начинается еще в глубокой древности, научное же обоснование выращивания растений гидропонным методом было получено в XIX веке, когда было проведено тщательное изучение питания растений [7].

         Актуальность изучения и применения гидропоники в современном мире не вызывает сомнения. При использовании данного метода отпадают трудоемкие работы по внесению удобрений, поливам, подкормкам, подсыпке почв, дезинфекции. Также открываются возможности более широкого применения автоматики, что сокращает трудовые затраты на выращивание овощей и способствует получению более ранних урожаев. Гидропоника позволяет выгодно использовать почвы, полностью разрушенные при добыче полезных ископаемых (например, при открытой добыче каменного угля), также становится возможным выращивание овощей в районах с отравленной, разрушенной или малоплодородной почвой.

Целью проведенного исследования является изучение роста и развития ростков перца овощного с использованием разных методов гидропоники.

         Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

  1. Проследить динамику роста ростков перца овощного;
  2. Проводить фиксацию и контроль морфологических признаков растений;
  3. Сравнить показатели, полученные в опытах с использованием разных методов гидропоники: агрегатопоника (субстрат – агроперлит) и хемопоника (субстрат – мох сфагновый).

Объектом исследования являются проростки перца овощного (Cápsicum ánnuum, L.).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

  • Гидропонный метод выращивания растений
    • История гидропоники

Гидропоника – это способ выращивания растений без почвы, при котором растение получает из раствора все необходимые питательные вещества в нужных количествах и точных пропорциях (что почти невозможно осуществить при почвенном выращивании). Слово гидропоника произошло от греч. υδρα – вода и πόνος – раствор, в итоге получаем «рабочий раствор» [1,7,11,18].

Первые упоминания о гидропонике появились в глубокой древности, когда люди начали заниматься выращиванием растений на искусственных средах. Однако, научное обоснование гидропоники появилось гораздо позже: в XVIII веке исследователи обнаружили, что растения поглощают необходимые минеральные вещества в виде неорганических ионов в воде. В естественных условиях почва действует как резервуар с минеральными питательными веществами, но сама почва не является необходимым условием для роста растений. Когда минеральные питательные вещества растворяются в воде, корни растений способны их поглощать[8].

В 1699 году натуралист и историк Джон Вудвард провел первый эксперимент, доказывающий, что растения получают питание из почвы и посредством воды. В своем опыте Вудвард продемонстрировал, что растения лучше растут в речной воде, чем в чистой, дистиллированной. Из этого он сделал вывод, что растения извлекают из воды нечто такое, что способствует их росту. Также он выращивал растения в воде, в которую добавлял различное количество почвы. Таким образом, Вудвард продемонстрировал, что чем больше в водной среде почвы, тем лучше рост растений и, следовательно, они получают из почвы нечто полезное[7,8,9].

После этого знания о физиологии растений развивались медленно. Понадобилось еще сто лет, чтобы другой ученый Джозеф Пристли продемонстрировал, что растения меняют состав воздуха вокруг себя. Впоследствии он показал, что растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. В 1779 году Ян Ингенхауз открыл, что для фотосинтеза растениям необходим свет. Итак, только на заре XIX века стали известны основные механизмы роста растений, однако какие именно элементы необходимы, оставалось непонятно[8].

В 1860 году немецкий ученый Юлиус фон Закс опубликовал формулу питательного раствора, который может быть растворен в воде и использован для выращивания растений. Вместе с агрохимиком Кнопом он заложил основы гидропоники. Также с этих самых пор, благодаря гидропонике, методом проб и ошибок, добавляя и подавляя элементы в питательном растворе, ученые смогли выяснить, какие элемент жизненно важны для роста растений, а какие нет[7].

Основателем современной гидропоники считается доктор Уильям Ф.Герик, который в 1920-1930 гг сделал большой вклад в развитие данного метода. Он первым вывел водную культуру из лаборатории и поставил на промышленную основу. Он также ввел термин «гидропоника». Его работа привлекла много внимания и имела большое значение[7,14].

В эти же годы Денис Р.Хогланд работал над питательными растворами для гидропонного выращивания растений. В 1933 году он обнародовал формулу своего питательного раствора, известного как «раствор Хогланда». Формула и по сей день остается эталонной для многих исследовательских лабораторий по растениеводству и применяется многими промышленными плантациями[7, 8, 10].

Наиболее крупная установка по выращиванию растений гидропонным методом была создана в советском институте под руководством проф. Д.Н. Прянишникова. Результаты работ этой значительной научной установки были практически реализованы советской полярной экспедицией уже в 1937 году. С 1936 года в СССР методом гидропоники начали выращивать овощные и цветочные растения в оранжереях.  В Минске был разработан и успешно применялся метод аэропоники [8].

В 1940-1944 гг началось первое крупномасштабное применение гидропоники. На островах в Тихом океане армия США столкнулась с проблемой питания множества солдат, так как почва была там насыщена солью и неурожайна. Тогда прибегли к гидропонике и успешно использовали ее с 50-х гг [7,8].

Таким образом, с середины XX века было решено множество проблем, с которыми сталкивались при гидропонном выращивании растений. Сегодня гидропоника развивается быстрыми темпами и доступна как для коммерческого, так и для частного использования.

  • Сущность гидропонного метода

При выращивании гидропонным методом растение питается корнями не в почве, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твердой, но пористой влаго- и воздухоемкой среде, способствующей дыханию корней,  и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растений. В качестве заменителей могут использоваться гравий, щебень, а также некоторые пористые материалы – керамзит, вермикулит, перлит и др[1,2,7,8,9].

В зависимости от того какой используется субстрат появились различные методы гидропоники [7]:

  • Агрегатопоника - когда корни размещены в твердых инертных, неорганических субстратах – керамзите, перлите, щебне, песке, гравии и т.п.
  • Хемопоника - субстратом служат мох, опилки, верховой торф и другие малодоступные для питания растений органические материалы;
  • Ионитопоника субстрат из ионообменных материалов;
  • Аэропоника - твердого субстрата нет, корни висят в воздухе затемненной камеры.

Итак, при выращивании гидропонным методом, корни растения находятся не в почве, а субстрате, заменителе почвы, который не имеет питательного значения, грубо говоря, субстрат просто создает опору развитию корневой системы.

         Преимущества гидропонного метода выращивания растений[8,9]:

  • При применении настоящего способа существенно поднимается урожайность плодовых растений. Интенсивное цветение декоративных растений также доказывает положительное влияние гидропоники на их рост. Этот метод помогает снабдить растение всеми необходимыми ему полезными веществами. Оно растет крепким и здоровым, причем гораздо быстрее, чем в почве;
  • Растение не накапливает вредных и пагубно влияющих на человеческий организм элементов, содержащихся в почве. Как правило, это ядовитые органические соединения, избыток нитратов, радионуклиды, тяжелые металлы и прочие. Особенно это актуально для плодовых растений. Ведь при использовании метода гидропоники растения получают только лишь полезные вещества;
  • Растения не нуждаются в ежедневном поливе. И расход воды при гидропонике гораздо проще контролировать. Каждое растение требует исключительно индивидуального подхода. В зависимости от системы выращивания и объема емкости необходимо систематически доливать воду – одному растению раз в три дня, другому раз в месяц;
  • При почвенном выращивании растения нередко страдают от пересыхания и недостатка кислорода, в случае переувлажнения. С применением способа гидропоники это совершенно исключено;
  • Процедура пересаживания многолетних растений при использовании технологии гидропоники существенно облегчается. Ведь при пересадке их в почву корни в любом случае травмируются, в той или иной степени;
  • Благодаря гидропонике можно избежать таких проблем, как вредители и всевозможные разновидности грибков и болезней, которые встречаются у растений, растущих в почве. Вопрос о применении ядохимикатов сам собой отпадает;
  • Отпадает необходимость применения новой почвы, что значительно уменьшает затраты на процесс выращивания комнатных растений;
  • С практической точки зрения за такими растениями легче ухаживать, нет грязи от земли, нет посторонних запахов, нет вредителей, которые могут завестись в почве, а потом распространиться и на помещение;

Минусы применения технологии гидропоники[8,9]:

  • Изначально стоимость такого решения будет существенно выше, чем

приобретения обычного грунта;

  • Нужно вложить много труда, чтобы самостоятельно собрать систему. Это займет немало времени и сил. А если приобрести уже готовую систему, то вам придется выложить определенную сумму. Плюс в том, что изначальные затраты и времени и денег окупятся с лихвой, поскольку растение начнет расти в несколько раз быстрее и ухаживать за ним будет намного легче.

Многие считают, то гидропоника это метод выращивания растений с применением химических удобрений, которые вредны для здоровья. Однако это ошибочное суждение, возникающее от незнания того, что такое гидропоника.

  • Роль макроэлементов в жизни растений

Элементы, количество которых в растениях составляет про­центы или десятые доли процента, называют макроэлементами. К ним относят азот, фосфор, серу, калий, магний и кальций; железо занимает промежуточное положение между макро- и микроэлементами[3,5,6].

Азот. Азот является одним из главнейших элементов корневого питания, так как входит в состав белков всех живых клеток (содержание азота в среднем 16-18%). Азот является составной частью нуклеиновых кислот (ДНК), входящих в состав ядра и являющихся но­сителями наследственности. Значение азота для растительной клетки определяется еще тем, что он является неотъемлемой частью хлорофилла — зеленого пигмента растений, от присут­ствия которого зависит фотосинтез; он входит в состав фермен­тов, которые регулируют реакции обмена веществ, и ряда вита­минов [3,5].

Азот необходим овощным растениям в течение всей жизни, так как они постоянно строят новые органы. Если растение испытывает недостаток в азоте, то это прежде всего сказывается на темпе роста. Новые побеги почти не образуются, размеры листьев уменьшаются. При отсутствии азота в старых листьях хлорофилл разрушается, вследствие чего листья принимают бледно-зеленую окраску, а затем желтеют и отмирают. При сильном голодании начинают желтеть листья средних ярусов, а верхние листья принимают бледно-зеленую окраску[3,5,6].

Сера. Сера входит также в состав ряда ферментов, белков, а также играет важную роль в обмене веществ и дыхании[3,5,6].

При отмирании корня в условиях, когда ему не хватает кислоро­да, серосодержащие соединения распадаются с образованием сероводорода, который ядовит для корня. Это одна из причин быстрой гибели корневой системы при затоплении ее и недостат­ке кислорода. Недостаток серы в питательном растворе наблю­дается редко. При недостатке серы, так же как и при недостатке азота, начинается разрушение хлорофилла, но первыми испыты­вают недостаток серы верхние листья[3,5,6,10].

Фосфор. Фосфор входит в состав сложных белков, а также в состав веществ, играющих большую роль в образовании мембран клетки. Фосфор также принимает участие и в таком важном процессе жизнедеятельности растений, как фотосинтез. Фосфор осо­бенно необходим в ранние периоды жизни растений. При отсут­ствии фосфора в начале жизни и при последующей подкормке растения фосфорными удобрениями листья растений некоторое время страдают из-за усиленного поступления фосфора и нарушенного в связи с этим азотного обмена. Вот почему особенно необхо­димо с первых дней жизни обеспечить растению хорошее усло­вие фосфорного питания[3,5,6,10,16].

 Калий. Основная масса калия сосредоточена в клеточном соке. Калий участвует в образовании сложных веществ (крахмала, жиров, белков) из более простых.  При недостатке калия на нижних листьях появляется краевой запал — края листовой, пластинки отмирают, листья приобретают характерную куполо­образную форму, на листьях появляются коричневые пятна. Об­разование коричневых пятен (некрозов) связано с нарушением азотного обмена и образованием в тканях трупного яда — путресцина [3,5,6].

Кальций. Кальций поступает в растение в течение всей его жизни. Кальций содержится в цитоплазме и клеточном соке. Кальций входит в состав ядерного вещества, а потому играет большую роль в процессах деления клетки. Велика роль кальция и в образовании клеточ­ных оболочек, особенно в формировании стенок корневых воло­сков. При отсутствии кальция в питательном растворе очень быстро поражаются точки роста надземных частей и корня, так как кальций не передвигается из старых частей растения к молодым. Корни ослизняются, рост их почти прекращается или идет ненормально. В искусственной культуре на водопроводной воде обычно симптомы недостатка кальция не проявляются [3,5,6,10,15].

Магний. Магний поступает в растения в меньших количест­вах, чем калий и кальций. Тем не менее, роль его в растении исключительна, так как магний входит в состав хлорофилла. Магний является чрезвычайно важным и для дыхательного об­мена. При недостатке маг­ния разрушается молекула хлорофилла,  причем жилки листьев остаются зелеными, а участки тканей, расположенные между жилками, бледнеют. Это явление называется пятнистым хлоро­зом и очень характерно для недостатка магния [3,5,6,10].

Железо. Железо принимает деятельное участие в образовании хлорофилла, а также входит в состав дыхательных ферментов. При недостатке же­леза развивается хлороз — хлорофилл не образуется, листья при­нимают характерную желтую окраску.

При недостатке железа изменяется не только окраска моло­дых листьев, но и фотосинтез; рост растений замедляется [3,5,6,10].

 

 

 

 

 

1.3. Биологические особенности перца овощного

1.3.1. Систематика

Царство: Растения

Отдел: Цветковые

Класс: Двудольные

Порядок: Пасленоцветные

Семейство: Пасленовые

Род: Капсикум

Вид: Перец овощной (Перец стручковый) [15]

1.3.2. Морфологические особенности перца овощного

Перец овощной – многолетний полукустарник, в культуре – однолетнее овощное растение. Листья простые, длинно- или короткочерешковые, одиночные или собраны в розетку, от зелёных до оливково-чёрно-зелёных.

Рис. Ботаническая иллюстрация перца овощного [19]

 

Стебель растения голый или опушенные, у основания древеснеет, не нуждается в опоре. Форма его округлая, выше он четырех- или пятигранный. Стебель формирует большое количество боковых побегов.

 Корневая система стержневая с большим количеством боковых и придаточных корней, основная масса которых расположена в верхнем слое почвы на глубине 20-30 см. Корни перца интенсивно растут до момента начала образования плодов, после темпы роста сокращаются. 

Цветки крупные, пазушные, одиночные или собранные в пучки; венчик белый или зеленоватый, иногда с жёлтым основанием, фиолетовыми включениями или фиолетовый. Цветки перца обоеполые, самоопыляющиеся, одиночные, раскрываются в первой половине дня. В зависимости от сорта и условий выращивания растение зацветает через 40-60 дней после появления всходов. Плоды – ложные пустотелые ягоды, многосемянные, красные, оранжевые, жёлтые или коричневые, разнообразной формы и величины (от 0,25 до 190 г) [4, 15, 19].

Рис. Цветки и плоды перца овощного

 

Родина – Америка, в тропических районах которой он встречается в диком виде. Разводится в южных умеренных, в субтропических и тропических широтах всех континентов [15, 19].

 

1.3.3. Фазы развития и условия выращивания перца овощного

          При благоприятных условиях в один год перец проходит все 12 этапов органогенеза и дает зрелые семена. Наиболее важны второй, пятый и восьмой этапы. На втором этапе на растении образуется 2—3 настоящих листа, а на конусе нарастания — 10—12 зачаточных листьев. Длительность этапа 20—25 суток. На этом этапе растения обладают повышенной чувствительностью к освещению: оптимальный световой день 12—15 ч, температура +22…+25°С. На пятом этапе растение имеет 7—8 настоящих листьев, в этот период закладываются и формируются органы цветка. Длительность этапа 20 суток. На восьмом этапе у растения появляется 12—14 листьев, проходит бутонизация, развиваются почки в пазухах 2—3 верхних листьев. Длительность этапа 20—22 суток.

При прохождении растением указанных этапов очень важно поддерживать близкие к оптимальным условия питания, влажности, температуры, так как в это время закладываются основы будущего урожая. Нарушение оптимальных условий приводит к увеличению длительности этапов органогенеза на 15—35 суток.

Растения перца очень требовательны к температуре воздуха. Минимальная температура почвы для прорастания семян — 15-16°С, а оптимальная — 25-27°С. После появления всходов оптимальная ночная температура воздуха должна составлять 20-21 °С, а дневная — 23-27 °С в солнечные дни и 21-22 °С в пасмурные. Максимальная дневная температура должна быть не более 35°С. За пределами оптимальной температуры прорастание будет медленным и затянутым. При оптимальных температурных условия всходы появятся через 9-12 дней.  В фазах бутонизации и массового цветения, которые длятся около 30 суток, оптимальные температуры в  +28…+30°С, а после массового цветения — +20…+25°С; с ночными минимумами не ниже +16°С. . При этом температура почвы должна быть на уровне +19…+20°С.

Перец — светотребовательное растение, затенения не выносит. Для нормального развития перца требуется короткий 10—12-часовый день и открытые освещенные участки. При недостаточной освещенности он не переходит к цветению и формирует хрупкие, ломкие стебель и побеги. Перец, как выходец из южных широт, требует высокой интенсивности освещения с преобладанием коротковолновой сине-фиолетовой радиации. Оптимальная освещенность для растений 30—40 тыс. лк, а в рассадный период — не менее 5 тыс. лк. К интенсивности освещения перец чувствителен при закладке генеративных органов. В этот период рассада соответствует фазе 3—4 листьев.

Перец — влаготребовательное растение. Он предъявляет высокие требования к влажности почвы и воздуха. Это вызвано ограниченным распространением корневой системы. На легких почвах оптимальная влажность почвы для перца должна быть 70% , на тяжелых — 80%. Переувлажнение вызывает снижение кислорода в почве и активность роста корневой системы. Затрудняется поглощение воды из почвы при поливе ее с температурой ниже +15°С. Недостаток влаги приводит к осыпанию цветков и уменьшению количества репродуктивных органов. Критическим периодом в потреблении воды являются фазы бутонизации и массового цветения. Почва на участке должна быть достаточно влажной, поэтому поливают растение не часто, но обильно.

Оптимальная относительная влажность воздуха для перца 65—70%. При ее снижении растения задерживаются в росте, сбрасывают цветки и молодые завязи, а при избытке — они заболевают. Кислород необходим перцу с самого начала прорастания семян. Проростки, а затем и корни при недостатке кислорода приостанавливаются в росте, у них ухудшается всасывание элементов минерального питания.

Перец требователен к структурным и плодородным, богатым на гумус почвам с повышенным содержанием питательных веществ. Предпочитает черноземные почвы — легкие суглинки или супесчаные с глубоким пахотным слоем, обладающие высокой влагоемкостью. Плохо удается на солонцеватых и тяжелых глинистых почвах. Не получают хороших урожаев, особенно раннего перца, также на холодных и кислых почвах. Чувствителен к повышенной кислотности, оптимальным является рН 6—6,6.

Растения перца овощного отзывчивы на внесение органических и минеральных удобрений. Из органических удобрений целесообразно вносить перегной. Необходимо учитывать, что растения требуют в разные фазы роста и развития различных элементов питания. Так, до начала плодообразования следует увеличить дозы калия и фосфора для ускорения роста и формирования более мощной корневой системы. Наибольшая потребность в азоте проявляется, начиная с фазы бутонизации. Растения перца требуют в достаточном количестве и другие элементы. Из минеральных удобрений хорошо используется растениями сернокислый аммоний и суперфосфат, а также микроэлементы.

В обычных условиях перец за вегетационный период проходит весь цикл развития — от посева до созревания плодов и семян. Растения вначале растут медленно, причем надземная часть интенсивнее корневой системы. Первый настоящий лист появляется через 5—15 суток после всходов. Через 50—80 суток образуются бутоны, а еще через 15—20 суток они раскрываются. Цветки появляются в развилках главного стебля, который, завершая ими рост, образует в пазухах двух верхних листьев короткие боковые побеги первого порядка. Всего на растении раскрывается до 30—80 цветков, но одновременно цветут 7—10. Завязывается 34—44% раскрывшихся цветков. Боковые побеги ветвятся, на них появляются бутоны и два боковых побега второго порядка, и так до 4—5 порядка. Через месяц после оплодотворения завязи достигают технической спелости (пригодны к употреблению), а еще через 25—30 суток наступает биологическая спелость. Одновременно созревают и семена.

От полных всходов до начала цветения у различных сортов перца проходит 60—100 суток, до начала технической спелости — 80—160 суток и начала биологической спелости — 95—180 суток. По длительности вегетационного периода различают раннеспелые сорта (от всходов до созревания семян 95—115 суток), среднеспелые (116—140 суток) и позднеспелые (141—180 суток) [4,15].

Перец сладкий — высокопродуктивное растение. На одном растении вырастает от 4 до 35 плодов, урожайность их достигает 30—50 кг с 10 м2.

Плоды перца овощного содержат алкалоид капсаицин (от 0,007 % до 1,9 %), сахара (до 8,4 %), белки (до 1,5 %); витамины С (до 500 мг%), каротин (до 14 мг%), P, B1, B2, эфирное (1,5 %) и жирное (в семенах до 10 %) масло, стероидные сапонины. Плоды перца широко используются человеком в пищу в разнообразном виде, а жгучие (острые) сорта также используются в лечебных целях [15].

 

 

 

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Разработка схемы исследования

Схема исследования разрабатывалась на основе изученных теоретических материалов о беспочвенном питании растений, разных методах гидропоники, особенностях данного объекта и влиянии на него макроэлементов.

  1. Определение достаточного количества семян для проведения эксперимента, работа по их подготовке и проращиванию;
  2. Подготовка лабораторной посуды и субстратов для проведения опыта;
  3. Приготовление питательного раствора;
  4. Высадка проростков, отслеживание динамики роста;
  5. Замер и обработка растительных образцов;
  6. Обработка и анализ результатов, построение графиков и диаграмм;
  7. Выводы по исследованию.

 

2.2. Объект исследования

Семена перца овощного, сорт Ласточка (среднеспелый)  для проведения исследования были приобретены в магазине. Фирма-производитель «Аэлита», Москва.

При определении количества семян необходимых для опыта учитывалось:

  • Качество семян;
  • Выращивание образцов на разных видах субстратов (агроперлит и мох сфагнум) с внесением макроэлементов;
  • Размещение ростков в индивидуальной таре;
  • Семена обладают разной всхожестью (временной и качественной).

Т.о. установленное количество семян по 10 штук в каждом опыте, всего для эксперимента – 20 штук. С учетом потерь при проращивании – 60 штук.

   Подсчет и замачивание семян

 

2.3. Подготовка лабораторной посуды и субстрата

для проведения опыта

Для проращивания семян в качестве субстрата был выбран вермикулит (Пр-во СПб, Россия), а для выращивания ростков перца – агроперлит (Пр-во Москва, Россия) и мох сфагнум (Пр-во п.Рябово, Тосненский район, Ленинградская область, Россия).

Агроперлит (перлит) – горная порода вулканического происхождения. Основные компоненты: SiO2 (65-75%), Al2O3 (10-16%), K2O (до 5%), Na2O (до 4%), Fe2O3 (до 3%), MgO (до 1%), CaO (до 2%), H2O (4-6%). Биологически стоек: не подвержен разложению и гниению под действием микроорганизмов, не является благоприятной средой для грызунов и насекомых. Химически инертен: нейтрален к действию щелочей и слабых кислот. Имеет нейтральный pH – 7,0 [16]. 

Мох сфагновый – вид болотного мха (торфяной мох). Широко используется при выращивании растений, так как обладает рядом важных свойств: воздухопроницаемость, гигроскопичность (удерживает воду), малое содержание питательных веществ, антибактериальные и дезинфицирующие свойства за счет содержания сфагновых кислот [17,18].

Закладка семян производилась 11 января 2018 года, проращивание проводилось в вермикулите; высадка в стаканы – 22 января 2018 года; опыт длился  60 дней. Выращивание растений производилось в кабинете химии и биологии при естественном освещении до 23 марта 2018 года.

         Необходимое оборудование:

- стеклянные стаканы объемом 1000 мл – 10 шт;

- стеклянные стаканы объемом 100 мл – 10 шт;

- пластмассовые канистры объемом 5 л – 2 шт;

- пластиковые стаканы объемом 200 мл – 20 шт;

- стеклянные палочки для перемешивания жидкостей;

- воронки стеклянные – 5 шт;

- весы ученические;

- линейка.

2.4. Приготовление питательных растворов

Минеральные соли для приготовления растворов берутся в строго определенных количествах. Сначала их отвешивают в необходимом количестве и растворяют каждую отдельно в небольшом количестве воды.

В качестве питательного раствора (с содержанием макроэлементов) использовался известный раствор Кнопа.

Название солей

На 1 л

На 5 л

Кальциевая селитра

1 г

5 г

Калийная селитра

0,25 г

1,25 г

Суперфосфат

0,25 г

1,25 г

Сульфат калия и магния

0,25 г

1,25 г

Хлористое железо

0,0125 г

0,0625 г

 

Растворение веществ

2.5. Высадка проростков, отслеживание динамики роста

Выращивание проростков производилось в пластиковых стаканах объемом 200 мл разного цвета согласно номеру опыта:

  • №1 – синие: субстрат – мох сфагнум, раствор с макроэлементами;
  • №2 – красные: субстрат – агроперлит, раствор с макроэлементами.

Для высаживания были отобраны проростки одинаковой длины и высажены в стаканы с агроперлитом (по 20 г) и мхом сфагнумом (по 20 г), в каждый стакан был добавлен питательный раствор Кнопа (объем питательного раствора 100 мл).

Ежедневно производился замер высоты растения от уровня субстрата и подсчет количества листьев у каждого экземпляра; фиксация показателей и фотографирование.

Раз в три дня производилось добавление питательного раствора по 50 мл.

  

Подготовка субстрата и высадка перца в агроперлит

2.6. Регистрация результатов и методика их обработки

Данные, полученные по ходу проведения эксперимента заносились в протокол.

Регистрации подлежат:

  • Дата;
  • Высота растений от уровня субстрата;
  • Количество листьев;
  • Вегетативная масса растительных образцов;
  • Максимальная длина корневой системы;
  • Масса корневой системы.

Полученные данные были использованы при построении сводного графика средних значений высоты растения по дням; графика среднего количества листьев; диаграммы средних значений вегетативной растительной массы; средней длины корневой системы и средних значений массы корневой системы.

В конце 60 дня эксперимента растения были извлечены из стаканчиков, помещены на чистый лист бумаги и произведено фотографирование образцов.

Произведен замер высоты ростков от семени и замер длины корней.

Растения каждого опыта взвешены, определена их вегетативная масса, масса корневой системы и их средние значения.

 

     

Измерение высоты растений от субстрата

  

Примеры образцов, выращенных   на разных субстратах

(синие стаканы – мох; красные – агроперлит)

 

 

 

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

  • Анализ графика средних значений высоты растения по дням

В целом динамика развития ростков в разных опытах схожая до 30 дня. Уровень роста растений во всех опытах примерно одинаков. С 30 дня растения в опыте №2 (субстрат – агроперлит) стали отставать в росте, а в опыте № 1 (субстрат – мох) наблюдается значительное увеличение роста растений.  

В дальнейшем эта тенденция сохраняется до окончания опыта. К  60 дню среднее значение роста у растений в опыте №1 превышало среднее значение роста растений опыта № 2 на 40%.

высота растений, мм

день

График средних значений высоты растений по дням

(синий цвет – выращивание в сфагновом мхе, красный цвет – выращивание в агроперлите)

 

 

 

  • Анализ графика среднего значения

количества листьев по дням

Подсчет количества листьев производился с 6 дня.

С 6 по 30 день тенденция к появлению листьев в обоих опытах была примерно одинакова.

Начиная с 30 дня, у растений опыта №1 наблюдается заметное увеличение количества листьев.

К концу проведения исследования среднее количество листьев у растений опыта №1 находится на уровне 14,6; у образцов опыта №2 -  среднее значение 12,8.

Кол-во листьев

 день

График среднего количества листьев по дням

(синий цвет – выращивание в сфагновом мхе, красный цвет – выращивание в агроперлите)

 

 

  • Анализ диаграммы средних значений вегетативной массы

Вегетативная масса образцов (без корней) в опытах показывает наличие определенной зависимости от субстрата, в котором они выращивались.

В образцах  опыта №1 наблюдается значительное превышение массы ростков перца в сравнении с образцами опыта №2, которое составляет 56%.

Вес, г

 

 

Диаграмма среднего веса растительной массы

(синий цвет – выращивание в сфагновом мхе, красный цвет – выращивание в агроперлите)

 

 

 

  • Анализ диаграммы средней длины корневой системы

При сравнении длины корневой системы опытов №1 и №2 существенной разницы не выявлено. Разница для образцов опытов №1 и №2 составляет 0,8 мм.

Длина, мм

 

 

Диаграмма средней длины корневой системы

(синий цвет – выращивание в сфагновом мхе, красный цвет – выращивание в агроперлите)

 

Измерение длины корневой системы

(справа – образец, выращенный в агроперлите; слева – во мху)

 

3.5.  Анализ диаграммы средних значений массы корневой системы

         При сравнении средних значений массы корневой системы  у растений опыта №1 и №2 выявлена существенная разница. У растений опыта №1 средние значения массы корневой системы превышают средние значения массы корневой системы у растений опыта №2 более чем в 2 раза.  

Длина, мм

 

 

 

 

 

 


 

ВЫВОДЫ

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

  1. Метод гидропоники является альтернативой методу выращивания растений в почве.
  2. Морфологические признаки (высота растений, масса растений, масса корневой системы, количество листьев) существенно зависят от используемого субстрата. Образцы, выращенные методом хемопоники, показывают более высокие результаты по данным морфологическим признакам, по сравнению с образцами, выращенными методом агрегатопоники.
  3. На длину корневой системы выбор субстрата существенного влияния не оказывает.
  4. При выращивании гидропонным методом перца овощного наиболее эффективным в качестве субстрата является использование мха сфагнума.

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Уильям Тексье. Гидропоника для всех. Mama editions. Paris, France. 2013.
  2. Э. Зальцер. Гидропоника для любителей. М., Колос. 1965.
  3. С.С. Медведев. Физиология растений. М.: Вече, 2004.
  4. Городец О.В. Огурцы, томаты, перец. Секреты сверхурожая. М.: Эксмо, 2015.
  5. Н.И. Якушина, Е.Ю. Бахтенко. Физиология растений. М.: Владос, 2004.
  6. http://fizrast.ru/
  7. http://gidroponika.com/
  8. http://hydroponeast.com/
  9. http://promgidroponica.ru/
  10. http://agrodom.com/
  11. http://www.ponics.ru/
  12. http://selekcija.ru/
  13. http://agronomiy.ru/
  14. http://www.ecosystema.ru/
  15. http://www.ru
  16. http://www.ficusweb.ru
  17. http://www.klumba.guru.ru
  18. http://www.svcom.vologdaru
  19. https://ru.wikipedia.org