Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
"Средняя общеобразовательная школа № 2"
Межрегиональный конкурс детских научно-исследовательских работ «Первые шаги в науку о здоровье».
«Метод гидропоники, как один из способов выращивания растений с наименьшим количеством пестицидов!»
Руководитель:
Кречетова Инга Николаевна,
учитель биологии и географии МАОУ "СОШ №2"
Калтан 2019
Содержание
Введение...................................................................................................................4
Глава I: Сбор информации по выращиванию растений методом гидропоники.............................................................................................................6
1.1 История возникновения гидропоники.............................................................6
1.2 Использование гидропоники в наше время....................................................7
1.3 Отрицательные и положительные стороны гидропоники............................7
Вывод по главе I....................................................................................................8
Глава II. Практическое применение метода гидропоники для выращивания растений в домашних условиях...........................................................................9
2.1 Подготовка к эксперименту: подбор материалов для исследования по выращиванию растений методом гидропоники в домашних условиях...........10
2.2 Изготовление гидропонной установки.........................................................10
2.3 Проведение экспериментального исследования по выращиванию растений традиционным методом и методом гидропоники в домашних условиях.................................................................................................................10
Вывод по главе II..................................................................................................12
Заключение............................................................................................................13
Используемые источники....................................................................................15
Приложение
Введение
Уже сегодня на планете Земля наблюдается ухудшение погодных условий: ветра суховеи, проливные дожди, аномальная жара, уменьшение количества плодородных почв, связанное с их нерациональным использованием. Всё это привело к тому, что в нынешнее время мы имеем дефицит натуральных продуктов питания - проблема, которая касается каждого городского жителя. На прилавках лежат генетически модифицированные овощи и фрукты, продукты синтетического происхождения, а ведь каждый потребитель стремится к натуральному. Да, мы можем выращивать некоторые продукты самостоятельно, но это требует больших усилий. Есть и другие проблемы, с которыми сталкиваются садоводы и агрономы: низкий процент всхожести растений с мелкими семенами, короткий вегетативный период, за который растения не успевают дать весь урожай...
А можем ли мы сами выращивать зелень быстрее, продуктивнее, чем обычно, да ещё и круглый год? Задавшись этим вопросом, мы пришли к выводу, что такой метод существует, и имя ему - Гидропоника.
Исходя из этого, нами и была выбрана тема исследования. По нашему мнению, данная работа актуальна, так как распространение метода позволит решить описанные выше проблемы.
Цель исследования:
Выявление особенностей выращивания растений методом гидропоники.
Задачи:
1. Изучить научно - теоретическую литературу по теме исследования.
2. Изготовить установку для выращивания растений методом гидропоники на базе МАОУ «Средняя общеобразовательная школа № 2».
3. Провести эксперименты по выращиванию овощных культур двумя способами.
4. Обобщить полученные результаты эксперимента.
5. Сформулировать вывод исследования.
Объект исследования:
Выращивание растений методом гидропоники.
Предмет исследования:
Преимущества выращивания растений методом гидропоники.
Гипотеза: Метод гидропоники более эффективен, чем традиционные способы выращивания растений.
Методы исследования: теоретический (анализ литературы), практический (эксперимент), анализ данных исследования.
Практическая значимость данного проекта заключатся в том, что полученный опыт можно применить для дальнейшей разработки и выращивания огородных и цветочных культур на территории нашей школы в течение всего года.
Глава I. Сбор информации по выращиванию растений методом гидропоники.
1.1 История возникновения гидропоники.
«Гидропо́ника - это слово произошло от греч. ύδωρ — «вода» и πόνος — «работа» (в дословном переводе - «рабочий раствор»). В практическом применении, гидропоника представляет собой выращивание растений в водном растворе обогащенном питательными веществами без использования почвы. Гидропоника позволяет садоводу выращивать растения более действенным и эффективным способом с применением меньших трудозатрат и времени.» [5]
Многие считают, что гидропоника - современный метод выращивания растений. Действительно, это технология будущего, но как известно: все новое – хорошо забытое старое.
Первое письменное упоминание о гидропонике было зафиксировано в 600 году до н.э. Это знаменитые висячие сады Семирамиды в Вавилоне (Прил. рис.1).
Индейцы ацтеки в 1100 году н.э использовали плавучие сады, применяя слои земли и растительности, в плавающих корзинах и плотах. В записках о своем путешествии Марко Поло упоминает о плавающих садах в Китае в 1275 году. На самом деле неизвестно кто впервые применил плавучие сады, но, очевидно, что это была первая гидропонная технология.
В нашей стране в 1896 году К.А Тимирязев продемонстрировал растения, растущие в стеклянном домике. Растения находились в сосудах, заполненных раствором минеральных солей. В те времена этот метод признали кощунственным и своего распространения не получил.
Во время Второй Мировой войны методом Герикке удалось вырастить овощные культуры на совершенно бесплодных скалистых островах и обеспечить солдат свежими овощами. Широкое применение гидропоника получила в 40-е года ХХ века. Война подтолкнула человека к использованию и развитию этого метода.
В 60-е годы ХХ века произошли важные события, возвратившие к жизни гидропонику. Минеральная вата, ранее применявшаяся в качестве строительного материала, стала использоваться как субстрат для выращивания растений.
В 70-е – 90-е годы создаются новые установки, более современные субстраты для выращивания различных растений. [6]
В Колумбии и Китае 90% всех теплиц работают на методе гидропоники. Исследователи НАСА показали, что метод гидропоники можно использовать для выращивания растений в космосе.
1.2 Использование гидропоники в наше время
Метод гидропоники предполагает выращивание растений с использованием искусственных субстратов. При выращивании растений таким методом, корневая система находится не в почве, а в водно-воздушной среде. Растение необходимо удобрять раствором минеральных солей. Данный метод благоприятно воздействует на развитие корневой системы. Следует организовать правильное питание корней, постоянный контакт с воздухом, необходимые влажность и температуру. Само растение может находиться либо в субстрате, либо закрепленным на сетке. В качестве субстрата можно использовать песок, керамзит, минеральную вату и др.
На гидропонике можно выращивать любую овощную культуру, но лучшие результаты показывают огурцы, помидоры, перец и все виды салатов. В наше время существует несколько видов гидропонных систем: «активные» и «пассивные».
В «пассивных» системах питательный раствор не подвергается какому-либо механическому воздействию и доставляется к корням за счет капиллярных систем. Такие системы получили название «фитильные» (рис.2)
В «активных» системах жидкость циркулирует с помощью насоса. Большинство из них нуждается в насыщении кислородом питательного раствора (рис.3-7). [5]
Беспочвенное выращивание растений получило быстрый темп развития. В наше время гидропоникой занимаются как в коммерческих целях, так и в частных.
Материалы, используемые для изготовления гидропонных установок не токсичны и безопасны для человека. В основном, для изготовления таких установок используются пластмассы.
1.3 Отрицательные и положительные стороны гидропоники
Главное достоинство гидропоники в сельском хозяйстве заключается в экономии площади, но при этом качество и количество урожая значительно выше. Так, при выращивании картофеля гидропонным методом можно получить на 200 - 300 кг. урожая больше с каждой "сотки" участка, нежели при выращивании в земле. Томаты, зелень растут практически в два раза быстрее, и при этом повышается качество и количество плодов.
Еще одной положительной чертой выращивания растительных культур гидропонным способом является простота процесса. Отпадает необходимость в тяжелом физическом труде: вскапывании земли, рыхлении, прополке и т.д.
Немаловажный плюс в том, что этот метод не требует крупных финансовых затрат. Любая ёмкость, заполненная субстратом может быть использована в качестве гидропонной установки. Простейшим примером является старая ванна и кусок пенопласта.
Ещё один шаг к сохранению экологии планеты в том, что используемые удобрения не вымываются в естественные водоемы, как это происходит при традиционном выращивании.
Необходимое количество пестицидов значительно сокращается, так как нет основного «рассадника заразы» - почвы. При этом контроль и наблюдение требуется так же, как и за огородом, чтобы предотвратить появление вредителей.
Главным минусом гидропоники считается то, что её можно использовать в криминальных целях – выращивать коноплю.
Вывод по главе I
Проведенный анализ источников по теме исследования даёт основания полагать, что человечество начало применение метода гидропоники ещё в древности. В подтверждение тому факт существования садов Семирамиды, датируемых VII веком до нашей эры. На протяжении веков методика совершенствовалась, улучшалось качество применяемых растворов и субстратов. Пройдя сквозь все трудности, гидропоника получила всемирное распространение и в настоящее время является технологией, за которой будущее планеты.
Уже сейчас каждому из нас под силу использовать этот метод, значительно повышая продуктивность земледелия и уменьшая экологический след. Эксперты считают, что будущее за гидропоникой, так как она поможет решить проблемы голода, дефицита натуральных продуктов, угнетения и деградации плодородных земель.
Глава II. Практическое применение метода гидропоники
для выращивания растений в домашних условиях.
2.1 Подготовка к эксперименту: подбор материалов для исследования по выращиванию растений методом гидропоники в домашних условиях.
Для проведения экспериментов нами были приобретены следующие материалы:
Пластмассовый ящик, объемом 16 литров;
Обязательное условие - ящик не должен пропускать свет.
Аквариумный компрессор (помпа - фильтр);
Используем для того, чтобы корни растений получали кислород (без кислорода они начинают гнить).
Лист поликарбоната 100х40 (см);
Светонепроницаемая пленка;
Лист поликарбоната необходимо обклеить светонепроницаемой пленкой.
Минеральная вата;
Является субстратом для салата.
Горшки для растений;
Удерживают субстрат в выгодном положении.
Питательный раствор для установки;
Обеспечивает растения необходимыми веществами в гидропонной установке.
Длинный ящик для рассады;
Почва;
В ящик мы помещаем почву для выращивания семян традиционным методом. Ящик должен помещаться на подоконнике.
Настольная лампа;
Для обеспечения достаточного освещения в зимнее время.
Семена салата двух сортов: «Лолло Россо» и «Кресс-салат»;
«Энерген Аква»;
Для обработки семян перед посадкой.
2.2 Изготовление гидропонной установки
Этапы сборки гидропонной установки:
Определяем место в комнате для установки.
Берем ящик объемом 16 литров, измеряем его длину и ширину.
Вырезаем из листа поликарбоната крышку по размеру ящика.
Наполняем горшочки субстратом - минеральной ватой.
Проделываем в крышке шесть отверстий по диаметру горшочков для рассады.
Наполняем ящик родниковой водой.
Готовим раствор. Как приготовить раствор мы нашли в книге «Занимательная агрономия» А.Г. Дояренко [7], там были расчеты на 10 литров, но наша установка имеет объем 16 литров.
Для приготовления питательного раствора на 16л. потребовалось:
а) Хлористого калия - 1,6г.
б) Азотнокислого кальция - 4г.
в) Фосфорнокислого кальция - 2,4г.
г) Сернистого магния - 1,6г.
д) Фосфорнокислого железа - 0,8г.
Остальное вода. (В диаграмму не входит)
Приблизительный результат подсчетов указан на диаграмме (рис.8):
На дно ящика опускаем компрессор, отрегулировав его на максимальную подачу воздуха (Прил. рис.9)
Устанавливаем настольную лампу так, чтобы она равномерно освещала всю поверхность (Прил. рис.10).
2.3 Проведение экспериментального исследования по выращиванию растений традиционным методом и методом гидропоники в домашних условиях
В начале эксперимента нам нужно было определиться с выбором растений. Выбор пал на два сорта салата: «Лолло Россо», как один из самых популярных сортов и «Кресс-салат», благодаря его неприхотливости и малому размеру.
17.11.17 мы посадили семена в горшочки с субстратом, и они взошли на следующий день.
Для сравнения те же семена в тот же день (17.11) посадили в почву. При тех же условиях они взошли 21.11.17 (Прил. рис.11).
Перед посадкой семена были обработаны раствором «Энерген Аква» - стимулятором роста. В помещении поддерживалась температура +27 С.
29.11.17 Мы проредили растения в гидропонной установке, так как всхожесть была близка к 100% (Прил. рис.12).
02.12.17 Мы заметили, что на дне горшочков с «Кресс-салатом» показались корни, а у салата «Лолло Россо» корни появились позже – 06.12.17. Это значит, что корневая система развивалась и длина корней составляла около 7 см.
В течение месяца мы проводили ежедневное наблюдение за экспериментом по выращиванию салата в гидропонной установке и почве, фиксируя результаты.
Сравнение быстроты роста семян салата в почве и гидропонной установке представлены на графике (рис.13).
Результаты и анализ исследования показали, что семена салата, выращенные в собранной нами гидропонной установке:
дали более ранние всходы;
значительно превышают в росте семена, которые выращены в почве;
выглядят более здоровыми и крепкими.
На данной стадии эксперимента мы поняли свои ошибки:
1) Нельзя было садить в одну установку два разных сорта салата, один из которых, «Кресс–салат», оказался слишком чувствительным к такой концентрации питательных веществ, а для «Лолло Россо» дозировка была в пределах нормы. 07.12.17 листья «Кресс-салата» стали скручиваться. Это говорит о том, что дозировка минеральных веществ для него была превышена. Нам пришлось уменьшить концентрацию веществ в растворе, разбавив его водой.
2) Нами не была обеспечена достаточная продолжительность освещенности.
Тем не менее спустя месяц был получен хороший (для первого раза) урожай (рис.14).
Вывод по главе II
Во второй главе нашей исследовательской работы мы:
Подготовили материалы для предстоящего эксперимента;
Из подготовленных материалов собрали действующую гидропонную установку;
Провели сравнительное исследование по выращиванию двух видов салата "классическим" методом и гидропонным;
Вели наблюдение, фиксируя и сравнивая получаемые результаты. Сравнительный анализ показал, что гидропонный метод более эффективен.
Заключение
На нашей планете наблюдается ухудшение экологического состояния. Сегодня по всей Кемеровской области мы наблюдаем погодные условия, несвойственные нашему региону: затяжные дожди в летний период, которые стали причиной распространения фитофтороза. Уже на протяжении двух лет в Калтанском городском округе владельцы приусадебных участков сталкиваются с потерей урожая томатов и картофеля. Сложившаяся ситуация подтолкнула нас к поиску решения проблемы. В качестве альтернативы почвенному выращиванию культур мы решили проверить действенность метода гидропоники, вследствие чего была выбрана тема исследования: «Метод гидропоники, как один из способов выращивания растений с наименьшим количеством пестицидов!»
Мы считаем, что данная работа актуальна, так как будет полезна не только дачникам, но и любому человеку, не имеющему приусадебного участка, но твердо решившему самостоятельно обеспечить себя свежими продуктами растительного происхождения в течение всего года.
Целью нашего исследования являлось выявление особенностей выращивания растений методом гидропоники.
Для достижения цели мы поставили перед собой задачи и выдвинули гипотезу.
Поставленные задачи были решены: нами была изучена литература по теме исследования, изготовлена установка для выращивания растений методом гидропоники, проведен эксперимент по выращиванию овощных культур и обобщены полученные результаты эксперимента.
Наша гипотеза подтвердилась: проведенный эксперимент показал, что метод гидропоники в сравнении с выращиванием растений в земле имеет ряд преимуществ:
Итогом проделанной работы стало достижение цели - мы выявили особенности гидропонного метода:
растения, выращенные этим методом, защищены от болезней, рассадником которых является почва.
почвенные вредители не причиняют вреда - отпадает нужда в использовании химикатов для защиты от них (но полностью исключить использование пестицидов возможности нет, т.к. остаются надземные вредители).
мы можем досконально контролировать процесс: регулировать температуру, влажность, степень освещенности, количество питательных веществ в растворе.
Гидропоника - одна из тех технологий, которые помогут решить проблемы голода, дефицита натуральных продуктов, угнетения и деградации плодородных земель. Уже сейчас каждому из нас под силу использовать этот метод, значительно повышая продуктивность земледелия и уменьшая экологический след. Мы считаем, что будущее за гидропоникой, ведь она поможет решить проблемы голода, дефицита натуральных продуктов, угнетения и деградации плодородных земель.
Используемые источники:
Домашняя гидропоника. Пособие по гидропонике [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://gidroponika.by/urok-1-chto-takoe-gidroponika/ . – Загл. с экрана.
Дояренко, А. Г. Занимательная агрономия [Текст] : книга по требованию/ А.Г. Дояренко. – М. : Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1959. - 192 с.
Зальцер Э. Гидропоника для любителей / Э. Зальцер [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.flowersweb.info/ . – Загл. с экрана.
Растениевод [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://rastenievod.com/gidroponika-v-domashnih-usloviyah.html/. – Загл. с экрана.
Тексье, У. Гидропоника для всех [Текст] : Перевод с англ. / А. Оганян. – Париж : Издательство HydroScope, 2013. - 296 с.
Технологии прогрессивного садоводства [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://chesorpresa.ru/book43756/ . – Загл. с экрана.
Приложение
Рис.1
Рис.2 Система с фитилем Рис.3 Система водной культуры
Рис.4 Техника питательного слоя
Рис.5 Система периодического затопления
Рис.6 Система капельного полива Рис.7 Аэропоника
Рис 8. Приблизительный результат подсчетов на диаграмме
Рис.9 Рис.10
Рис.11 Рис.12
Рис 13. Сравнение быстроты роста семян салата в почве и гидропонной установке
Рис.14
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.