Исследовательская работа по биологии "Гидропоника -как метод выращивания растений"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1 рабочего поселка Хор муниципального района имени Лазо Хабаровского края

ТЕМА:

Гидропоника­­ – как способ выращивания растений без почвы

Секция биотехнология и агропромышленный комплекс

Исследовательская работа

                                                                            Выполнила:

                                                                             Цоцко Александра Витальевна

                                                                             ученица 8Б класса

                                                                             Руководитель:

                                                                             Нуреева Татьяна Ильинична

                                                                             учитель биологии и химии

р.п. Хор

2018 г

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………….…….……….…3-4

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.История метода……………………………………………………………. 5

1.2. Технология гидропоники……………………….………………………… 6

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Изготовление гидропонных установок………………...………………..  7

2.2. Подготовка субстрата и питательного раствора………...……………..   8

2.3. Выращивание лука……………………………………………………......  9

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Результаты выращивания…………..........................................................  9

3.2.Анализ стадий роста………………………………………………………..10

ВЫВОДЫ……………………………………...…………………………………11

       СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………… 12

Введение

Мы с вами конечно уже давно не удивляемся богатому разнообразию овощей, ягод, встречающему нас в супермаркетах в зимний период. Листья салата, базилика, петрушки могут украсить наш стол в любое время года. 
         Современное хозяйство с каждым годом внедряет новые технологии по выращиванию культурных растений, в частности метод гидропоники.
          И это не только хобби в домашних условиях, но и огромные плантации в специализированных хозяйствах, эффективная работа, которых, основана на научных исследованиях и разработках в области гидропоники. Конечно, вы можете сказать мне, что овощи, выращенные на гидропонике вредные, так как это не естественный метод выращивания! Они могут быть вредными только при использовании чрезмерного количества минеральных удобрений и их очень низкого качества, различных биологических стимуляторов роста, обработке растений некачественными химикатами для борьбы с болезнями или вредителями. В остальном данная методика выращивания растений является полностью безопасной.

Вы можете спросить меня: – Так зачем нужна гидропоника? 
Применение гидропоники для коммерческого выращивания овощей и зелени, более плодотворно, чем традиционные методы культивирования!  
Гидропоника экономит ресурсы, так как делает процесс более стабильным и управляемым.
       Положительные стороны гидропоники особенно проявляются при применении в «защищенном грунте», в домашней оранжерее или в теплице. 
Правильный выбор технологии выращивания позволит вам не только 
сэкономить затраченные средства, но и окупить их в будущем на продаже овощей и зелени. Выбор технологии напрямую зависит от культуры, которую вы собрались выращивать. Качественное оборудование, несмотря на высокую стоимость, позволит вам значительно сэкономить на расходных материалах и обслуживании. И как следствие сократит сроки  средств. 
 На этих небольших системах вы сможете увидеть 
недостатки, преимущества и отличия от традиционных методов выращивания и перед тем как инвестировать значительные средства в промышленную гидропонную систему, вы в домашних сможете освоить технологию на этих лабораторных установках.  Конечно, такая установка стоит дорого, и мы решили сделать свою и приспособить ее для выращивания зелени в домашних условиях.                                                          

 Актуальность исследования:

Применение гидропоники снижает финансовые затраты на обработку почвы, защиту от сорняков и вредителей, позволяет выращивать большее количество растений на ограниченной площади посадки, получая качественную продукцию.

Цель работы: Изучить рост и развитие растений в разных субстратах и выявить преимущество выращивание растений методом гидропоники.

Задачи:

1.     Изучить литературу по данной теме.

2.     Изучить особенности выращивания растений методом гидропоники.

3.     Сравнить рост и развития репчатого лука  в разных субстратах.

Гипотеза исследования: мы предполагаем, что выращивание лука методом гидропоники намного быстрее, чем выращивание обычным способом.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.История метода

Метод гидропоники был основан на изучении корневого питания растений. Много ученых упорно работало десятки лет, чтобы узнать, что корень извлекает из почвы. Понять это удалось в результате опытов выращивания растений в воде (метод водных культур). В дистиллированной воде растворяют определенные минеральные соли, кроме солей того химического элемента, значение которого для жизни растения хотят выяснить. Растение выращивают на этом растворе в стеклянной банке.       Опыты показали, что растение хорошо развивается лишь в том случае, если в растворе солей есть калий, кальций, железо, магний, сера, фосфор и азот. Если из питательного раствора исключить калий, рост растения останавливается. Без кальция не может развиваться корневая система. Магний и железо необходимы растению для образования хлорофилла. Без серы и фосфора не образуются белки, входящие в состав протоплазмы и ядра.

       Долгое время думали, что только эти элементы необходимы для нормального развития растений. Но потом выяснилось, что растению нужны также очень небольшие количества других элементов, которые поэтому и назвали микроэлементами.

       Примерно в одно и то же время в девятнадцатом веке немецкий ботаник Ф.Кноп, а в России К.А.Тимирязев и Д.Н. Прянишников разрабатывали в научных целях метод культуры растений в водных растворах неорганических соединений.

      В 1936 г. В США Герикке США испытал выращивание овощей в растворах, назвав данный метод гидропоникой. Первые успешные опыты выращивания овощей в растворах без почвы в нашей стране были поставлены в 1938-1939 гг. Первоначально растения на гидропонике выращивались исключительно в водной среде. Но при водной культуре снабжение корней кислородом оказалось неудовлетворительным, реакция раствора неустойчива, отдельные корни и целые растения быстро отмирали.

Поэтому чисто водная культура растений не нашла применения, но в последствии были разработаны другие методы. Сущность их сводится к тому, что корни растений размещают в каком либо относительно инертном субстрате. Субстрат и корни погружены в раствор всех необходимых растениям питательных веществ.(1)

1.2. Технология гидропоники

 В ёмкость или специальный горшок наливается питательный раствор и в него помещается корневая система растения. По мере испарения раствора добавляют воду, а через определенные промежутки времени раствор полностью заменяется свежим, так как со временем в растворе наступает дисбаланс пропорций питательных веществ. Существенным недостатком этого способа является то, что снабжение корней кислородом затруднено, а это переносят далеко не все растения.

 Для другого способа используются два горшка, один больше другого. В меньший горшок, имеющий много мелких отверстий, помещают корни растения и засыпаются гравием, керамзитом или другим материалом. Затем этот горшок помещают в больший по объему и наливают питательный раствор, при этом корни должны оказаться погруженными в раствор не более чем на 2/3. При необходимости замены питательного раствора, внутренний горшок с растением вынимают, дают стечь воде. Внешний горшок промывают и после помещения в него снова горшка с растением, наливают свежий раствор. Среди цветоводов наиболее популярен второй вариант техники гидропонной культуры (6)

Комнатные растения помещают в гидрогоршки — двойные горшки или сосуды (один внутри другого). Горшки должны соответствовать некоторым требованиям.

·        Наружный сосуд не должен пропускать воду.

·      Внутренний горшок должен быть с прорезями или отверстиями для активного взаимодействия корней с гидропонным раствором.

·      Наружный горшок не должен быть прозрачным.

·      Оба горшка или сосуда должны быть изготовлены из материала, который не вступает в реакцию с питательным раствором. Лучше для этого подойдут обожженные керамические горшки из глины или глазурованные. В глазурованных горшках не будет проступать налет из минеральных солей (4)

Наиболее подходящая форма внешнего горшка сферическая, так как его объем будет больше, чем объем обычного горшка. Внутренний горшок можно сделать из обычного пластикового горшка или из пластиковой бутылки.

В специализированных магазинах давно можно приобрести горшки для гидропоники. При этом наружный сосуд полностью водонепроницаем, выполняется из различных материалов и имеет красивый декоративный вид. Внутренний сосуд обычно выполнен из пластмассы и снабжен указателем уровня жидкости. Этот прибор имеет отметки на трех уровнях — минимальное количество раствора, оптимальное и максимальное. Правильнее будет доливать питательный раствор, когда указатель уровня жидкости опускается на точку минимум. При этом доливать воды нужно столько, чтобы поплавок уровня жидкости поднялся до оптимального значения. До максимального значения количество жидкости доводят лишь в тех случаях, когда растения оставляются без полива надолго, например, во время отпуска.(2)

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Изготовление гидропонных установок

Для моей исследовательской работы, а именно для её экспериментальной части, я решила лучше всего подойдёт репчатый лук. Килограмм лука я купила в магазине не далеко от дома. В столовой я попросила оставить несколько пятилитровых бутылок, из которых в дальнейшем получилась замечательная гидропонная установка.

Для изготовления универсального прибора для гидропоники нам понадобились  пятилитровые бутылки (3)

Составные части установки, порядок ее сборки  и общий вид представлены на рисунке 1 (Приложение  1)

2.2. Приготовление субстрата и питательных растворов

Дальше мы выбрали субстрат, в котором будем выращивать растение.

В качестве субстрата должны использоваться инертные материалы.

Мы выбрали керамзит, так как он обладает хорошими положительными свойствами. Керамзит воздухопроницаем, водопроницаем, влагоемок. Корни в нем хорошо удерживаются и увлажняются. Высаженное в керамзит растение не травмируется, корневая шейка не выпирает на поверхность, а хорошо разветвленные корни не повреждаются и пронизывают весь субстрат. (Приложение 2)

На следующем этапе исследований мы выбрали растение, которое будем выращивать на гидропонике. Выбор пал на лук, так-как  я хотела получить в этот период более витаминное растение.

Для заливки в установку мы заранее приготовили питательный раствор.

Для приготовления раствора соль берется в определенных пропорциях. Концентрация питательного раствора должна быть в пределах 1-5 г минеральной соли на 1 л воды. На концентрацию водного раствора минеральных солей растения реагируют по-разному. Если она выше 13,5 г на 1 л воды, ряд видов растений угнетается, при более низких концентрациях 1,5-2,5 г на 1 л, те же виды развиваются нормально. Концентрация раствора 0,5-0,6 г на 1 л воды сдерживает рост и развитее растений. В зимних условиях в холодных помещениях растениям, находящимся в периоде покоя, достаточно давать питательный раствор пониженной концентрации — 50% от нормы.

Каждую соль нужно растворять отдельно, в небольшой эмалированной или стеклянной посуде, а затем сливать в общий сосуд, предназначенный для питательного раствора. Соли необходимо растворять, строго придерживаясь порядка следования их в прописи питательной смеси. Нарушение этого правила может привести к тому, что на дно сосуда выпадет осадок их нерастворенных солей. (Приложение 3)

Начинают с макроэлементов, т.е. элементов необходимых растению в больших количествах.

Сернокислый магний растворяют в небольшом количестве воды и, после того, как он растворился, выливают в общий сосуд, в который предварительно было налито небольшое количество воды. Затем также растворяют аммиачную и калийную селитры, после них хлористый калий, а в конце фосфорнокислый аммоний. Эти соли тоже растворяют отдельно в небольшом количестве воды и выливают в тот же сосуд. После вливания очередного раствора соли тщательно перемешивают.

Хорошо перемешав  общий раствор, к нему добавляют микроэлементы. Их тоже растворяют в определенной последовательности в отдельной стеклянной посуде в небольшом количестве воды.

Вначале растворяют борную кислоту, предварительно для ее лучшего растворения подкислив воду серной кислотой (1-2 капли на 1 л. воды). Хорошо перемешав и убедившись, что она полностью растворилась, прибавляют последовательно соли цинка, железа, молибдена и меди, растворяя каждую отдельно в небольшом количестве воды. После прибавления очередной соли раствор, как следует перемешивают. Затем раствор микроэлементов, при постоянном помешивании, выливают в сосуд с раствором макроэлементов.

Приготовленный таким образом раствор готов к употреблению.(Приложение 3,4)

Правильно приготовленные растворы действуют продолжительное время. Сменяют раствор через 30-40 дней, в зависимости от вида растения. Количество питательных солей в растворе зависит от потребности в них растений: в зимние время должен преобладать калий, в весенне-летний период азот. Приготовили растворы согласно этой таблицы.(1)

Наименование солей	БИЛУ	ЛТА	ГДР	Герике-1	ЛТА-1
Калий азотнокислый	0,5	–	0,213	1,01	–
Калий фосфорнокислый (однозамещенный)	–	0,3	0,141	0,136	0,36
Калий азотнокислый	–	1,57	–	0,475	1,07
Магний сернокислый	0,3	0,6	0,127	0,12	0,5
Суперфосфат простой	0,55	–	–	–	–
Суперфосфат тройной	–	–	–	–	–
Амоний азотнокислый	0,2	–	0,186	–	0,36
Амоний сернокислый	–	0,16	0,005	–	–
Железо сернокислое	0,022	–	–	–	–
Железо сернозакисное	–	–	–	0,022	–
Железо хлорное	–	0,001	0,0001	–	–
Серная кислота	0,0009	–	–	0,009	–
Микроэлементы
Борная кислота	0,0029	0,0036	–	0,0029	0,096
Марганец сернокислый	0,0019	0,0024	0,0025	0,0019
Медь сернокислая	0,0002	–	0,0002	0,0002	–
Натриевая соль бора	–	–	0,005	–	–
Цинк сернокислый	0,0002	0,0003	–	0,0002	0,0033

2.3. Выращивание лука

          Выращивание растения осуществляли на солнечной стороне на подоконнике. Искусственное освещение не использовали (Приложение 5)

Ежедневно утром и вечером аэрировали корни растения путем продувания воздуха ртом в течении  1-2 минут.(Приложение 4)

В течение 10 дней, с 1 февраля  по 12 февраля мы выращивали лук в гидропонной установке на разных питательных средах (Приложение 6)

Глава III. Результаты исследования и обсуждения

3.1. Результаты выполнения эксперимента

Дата	Выращивание лука с помощью соли Билу	Выращивание лука с помощью соли ЛТА	Выращивание лука с помощью соли ГДР	Выращивание лука с помощью соли Герике-1	Выращивание лука с помощью соли ЛТА-1
1-3 февраля	0,5 мм	0 мм	0 мм	0 мм	0 мм
4 – 6 февраля	6-45 мм	7 – 40 мм	5-35 мм	7 – 25 мм	6-40 мм
7- 9 февраля	50-100 мм	55 – 120 мм	20 – 60 мм	20 – 60 мм	25-45 мм
10-12  февраля	55 – 120 мм	120 – 190 мм	40-65 мм	35 – 120 мм	35-50 мм
13-14 Февраля	60-130 мм	120 – 210 мм	65-130 мм	50 – 140 мм	50 – 140 мм
15-20 февраля.

3.2. Анализ стадий роста

         На основе анализа из таблицы видно, что лук, выращенный на питательной среде «ЛТА» значительно по высоте и спелости превосходит  другие опытные растения. Так-как,  в этой питательной среде находятся такие смеси: азотнокислый калий, фосфорно-кислый калий, железо хлорное, и почти все микроэлементы. По литературным данным известно, что калий усиливает, рост растений и благоприятно влияет на корневую систему. Значительно отстают в росте и в спелости растения,  выращенные на питательной соли ЛТА -1 и БИЛУ. Если посмотреть, что находится в этой смеси, то очень мало микроэлементов. Готовая гидропонная установка с раствором БИЛУ (Приложение 7)

Выводы

Гипотеза нашего исследования  подтвердилась, т.е. мы доказали, что методом гидропоники можно вырастить лук намного быстрее, чем обычным способом.    Выращивание лука методом гидропоники не требует никаких добавочных удобрений и подкормок. Нам не требуется ни земля, ни подкормка, ни рыхление почвы. Растение будет чистым. Выращивание зелёного лука на гидропонике можно осуществлять круглогодично.

В ходе выполнения теоретической и экспериментальной части работы, я узнала много нового для себя и поняла, что гидропоника позволяет легко создавать оптимальные условия для роста растений, получать высокие урожаи, экономить воду, питательные вещества. Она делает ненужным всю трудоемкую работу по обработке (гербициды) и удобрению почвы. На гидропонике можно выращивать вкусные и экологически чистые овощи.

Технология выращивания требует сравнительно небольшой площади и объема, что открывает перед гидропоникой самые широкие перспективы и позволят человечеству создать мощные заводы по выращиванию растений и производству продовольствия прямо в центре городских мегаполисов, а значит решить раз и навсегда проблему голода в мире. Скорость прорастания семян, скорость роста «пищевой зелени», выращенной методом гидропоники, безопасность её употребления  подтверждает наше предположение о преимуществе этого метода над почвенным методом выращивания растений и предположение о возможностях выращивания растений в  условиях школы.        

Список литературы

1. В.А. Чесноков, Е.Н. Базырина, «Выращивание растений без почвы», Ленинград, Ленинградский университет, 1984 г.

2. Журнал «Гидропоника», 2014, 2013 гг

Интернет источники: 
1. http://www.botanichka.ru/blog/2011/01/06/hydroponic-2/
2. http://www.7dach.ru/janlight/elektronnyy-ogorod-na-vashem-podokonnike-6-variantov-4790.html
3. http://www.prodindustry.ru/archive/2005/december/0005.php

4. http://growhead.com/

5.http://www.promgidroponica.ru/vsjo-o-gidroponike

6.www.gidroponica.su – Гидропоника своими руками

7.www.ponics.ru – Гидропонное выращивание растений

8.http://gidroponika.com/content/view/735/236/ Гидропонный журнал

Приложение 1.

Изготовление гидропонной установки

Приложение 2.

Подготовка субстрата

Приложение 3

Приготовление питательного раствора.

Приложение 4

Приготовление питательного раствора.

Приложение 5

Высадка лука в субстрат

Приложение 6

Добавление в воду питательного раствора

Приложение №7

Готовая гидропонная установка с раствором БИЛУ

Краткое описание документа:

Применение гидропоники снижает финансовые затраты на обработку почвы, защиту от сорняков и вредителей, позволяет выращивать большее количество растений на ограниченной площади посадки, получая качественную продукцию. Для меня этот метод выращивания растений стал интересным, поэтому я решила вырастить лук.