Научно-исследовательская работа ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ САЛАТОВ СОРТОВ «ВИТАМИННЫЙ», «КУЧЕРЯВЫЙ» И «ЛИСТОВОЙ» МЕТОДОМ АЭРОПОНИКИ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА»

ХХ Улусная научно-практическая конференция молодых исследователей

«Шаг в будущее-2016»

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ САЛАТОВ СОРТОВ «ВИТАМИННЫЙ», «КУЧЕРЯВЫЙ» И «ЛИСТОВОЙ» МЕТОДОМ АЭРОПОНИКИ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА»

(НА ПРИМЕРЕ АЭРОПОННОЙ УСТАНОВКИ ФИРМЫ «ESPA» ЖАБЫЛЬСКОЙ СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ ИМЕНИ Н.В.ПЕТРОВА»

Автор: Лыткина Марина Алексеевна,

ученица 9  класса МБОУ «Жабыльская СОШ

им.Н.В.Петрова» Мегино-Кангаласского района.

Научный руководитель:  Согдоева Саргылана

Афанасьевна, учитель биологии и химии

Жабыльской СОШ,

Год работы над темой: 2-й год

Секция: сельскохозяйственные науки

2016 г.

Оглавление

Введение………………………………………………………..…………3

Глава 1.  Анализ литературных литератур по теме исследования ……5

1.1 Общая характеристика выращивания растений методом гидропоники………………………………………………………………5

     1.2  Полив растений, выращенных на гидропонике……….…….…….7

      1.3 Подкормка растений, выращенных методом гидропоники……...7

1.4 Уход за растениями, выращиваемыми методом гидропоники…..8

Глава 2. Методика и проведение исследования……………………….9

2.1 Место проведения исследования…………………….………………9

2.2  Подбор  и приобретение семян  салатов  для  исследования….......9      

2.3  Посев семян  салатов  в гидропонную установку «ESPA» и в почвенный грунт………………………………………………………………….……9                                                                                                   

2.4  Проведение наблюдений за прорастанием, ростом и развитием салатов ……………………………….……………………………...…...……..…10

 Анализ и рекомендации  по результатам сравнительного эксперимента …………….………………….…………..………..……...12

Вывод……………………………………………….………………….....13

Заключение……………………………………………………………....15

Использованная литература…………………………………………….16

Приложение……………………………………………………………...18

Введение

Актуальность исследования: В последние годы  наблюдается  увеличение числа поражений растений болезнями и вредителями на стадии рассады.

Причина этого заключается в поражении почвы различными бактериальными заболеваниями.  В настоящее время мы можем забыть об этих проблемах, так как есть установки, которые позволяют вырастить  растения без почвы.

Научная новизна исследования: Метод аэропоники позволяет обойтись без почвы, и  вырастить большее количество растений. В ходе работы выявлены преимущества растений, выращенных на гидропонике.

Цель:  Выявить эффективность выращивания салата сортов «Витаминный» «Кучерявый» и «Листовой» методом аэропоники в условиях школы

Задачи:  

1.     Сделать сравнительный анализ практического использования метода аэропоники в условиях школы

2.     Провести эксперимент по выращиванию различных сортов салата «Витаминный» «Кучерявый» и «Листовой» методами  аэропоники.

3.     Запустить проект  по выращиванию  «пищевой» зелени в школе

           Объектная область исследования: выращивание салатов в искусственных условиях

Объект исследования: выращивание салатов методом аэропоники

Предмет исследования: выращивание салатов традиционным способом (почвенным) и методом аэропоники

Методы исследования: поисковый, аналитический, сравнение, анализ и синтез

Гипотеза: выращивание салатов методом аэропоники имеет ряд преимуществ и является наиболее перспективным по сравнению с традиционным (почвенным) методом.

Глава 1.  Анализ литературных литератур по теме исследования

1.1 Общая характеристика выращивания растений методом гидропоники

Гидропоника  - это выращивание растений (овощных, цветочных, ягодных и др.) без почвы. Корни укрепляются в гравии, мхе, песке и другом твердом субстрате (куда подается вода с растворенными в ней элементами питания), погружаются в питательный раствор или, находясь в воздушной среде, периодически этим раствором опрыскиваются [2].

Гидропоника - это обобщенный термин, означающий один из методов культивирования растений без почвы на питательных растворах, содержащих полный набор необходимых для роста и развития веществ в необходимой концентрации и доступной растению форме. При этом необходимо создать благоприятные условия для развития корней и питания растения. Для этого нужно обеспечить контакт корней с питательным раствором и постоянный доступ к корням воздуха, а также создать оптимальную влажность в пространстве между питательным раствором и основанием корней, так как при недостатке влаги они быстро засохнут.

             Сущность метода заключается в замене почвы инертным субстратом, например, гравием, и снабжении растений необходимыми элементами питания в усвояемой форме. Субстрат служит лишь опорой, в нем размещаются корни растений, а питание они получают из водного раствора, в котором содержатся все необходимые соли.

По характеру питательной среды можно выделить:

— водную культуру;

— субстратную культуру (используются твердые заменители почвы — субстраты, которые постоянно смачиваются питательным раствором);

Для выращивания комнатных цветочных растений применяют субстраты: органические — торф и мох; минеральные — гравий и щебень, керамзит, крупнозернистый песок, морская галька; искусственный субстрат — биоластон. Субстраты легко поддаются дезинфекции, не вступают в химические реакции с растворенными в воде минеральными солями и хорошо обеспечивают доступ воздуха к корням [3].

Ассортимент возможных для выращивания в комнатных условиях культур не так уж и мал, можно привести, например, теневыносливые сорта томатов, огурцов, салата, редиса, лука (на перо), клубники, перца, не говоря уж о пряной зелени типа мелиссы и мяты.  Из цветочных культур прекрасно чувствуют себя в такой среде  каланхоэ, циперус, кордилина, драцена, фикус куарликовый, молочай блестящий [4]

Растение помещают в специальный гидрогоршок. Он состоит из наружного декоративного сосуда и внутреннего. Внутренний сосуд обычно сделан из пластмассы. Дно и стенки его снабжены отверстиями, чтобы корни смогли получить достаточно кислорода и минеральных веществ. Внутренний сосуд заполняют субстратом, в который высаживают растение. Этот горшок помещают в наружный сосуд с жидким питательным раствором. Наружный сосуд должен быть абсолютно водонепроницаемым, устойчивым, удобным и красивым. Причем температура  воды должна быть  20 ⁰С [1].

Считается, что беспочвенные методы культивирования растений, гидропоника – детище современных технологий. Да, действительно, гидропонные технологии - это технологии будущего, успешно разрабатываемые в разных странах, но стоит вспомнить пословицу: новое – хорошо забытое старое. До нашего времени не сохранилось одно из семи чудес света (как, впрочем, и остальные, кроме – пирамид) – висячие сады, построенные Навуходоносором для своей жены, Семирамиды. Эти цветущие сады являлись чудом не только потому, что находились в раскалённой пустыне и поражали своими размерами. По очень немногочисленным свидетельствам очевидцев, дошедших до нашего времени, можно заключить – для содержания растений использовались, выражаясь современным языком, примитивные гидропонные системы активного типа. В качестве субстрата использовалась смесь земли и камней, этакая гидрокультура. Описания рецепта приготовления питательного раствора для растений не сохранилось, к сожалению.

1.2  Полив растений, выращенных на гидропонике

Важное преимущество метода гидропоники заключается в том, что отпадает необходимость в частом поливе. Ведь растение находится в сосуде с некоторым запасом воды, поэтому влаги ему требуется меньше, чем при выращивании в почве. Гидропоты – это просто и надежно, особенно в зимнее время, когда питание должно быть умеренным, а испарение невелико. Для большинства комнатных цветов этого вполне хватит для нормального роста и развития. Их можно использовать и в летнее время, просто придётся чаще подливать воду и корректировать раствор (примерно раз в месяц зимой, раз в неделю-две летом).

1.3 Подкормка растений, выращенных методом гидропоники

Обычные удобрения по своему составу не годятся для гидрокультуры. Во-первых, они часто содержат слишком мало микроэлементов, и, во-вторых, слишком велика была бы опасность передозировки. Ведь почва в какой-то степени служит амортизатором и может предотвратить вред, который нанес бы растению избыток солей. В случае же с гидрокультурой растение гораздо скорее пострадает от слишком высокого содержания солей в питательном растворе.

 В специализированных магазинах имеется большой выбор жидких или минеральных гидроудобрений, которые по составу и действию специально предназначены для гидрокультуры. В зависимости от указаний на упаковке, их следует добавлять в питательный раствор с интервалом от четырех до восьми недель. Специальным удобрением является порошкообразное удобрение «Леватит», но также может идеально подойти и жидкое удобрение «Гумми», «Радуга». В нашем исследовании мы использовали универсальное удобрение  содержанием фосфора, калия, удобрение нитрата кальция и жидкое универсальное удобрение.

1.4 Уход за растениями, выращиваемыми методом гидропоники

            У растений, выращиваемых в питательном растворе, потребности такие же, как и у растений, живущих в почве. Так как при использовании жидких удобрений для гидрокультуры может возникнуть вредный для растения переизбыток минеральных веществ, раз в два-три года питательный раствор полностью заменяют. При этом сосуды и субстрат  тщательно моют. Для пересадки растения из почвы в гидрокультуру, необходимо:

1. Обильно полить растение, вынуть его из горшка и очистите корни от земли.

2. Промыть корни теплой водой, так чтобы на них не осталось ни малейших частичек почвы.

3. Отрезать  поврежденные, загнившие или слишком длинные корни.

4. Поместите растение в гидрогоршок  и полить.

При выращивании растений в питательном растворе необходимо своевременно удалять отмершие части растений и следить за тем, чтобы они не попадали в раствор.

Глава 2. Методика и проведение исследования

2.1 Место проведения исследования

          Исследование проводилось в кабинете-лаборатории биологии Жабыльской школы в течение года. В качестве растений для эксперимента брали такие сорта салатов, как «Витаминный», «Кучерявец» и «Листовой».

2.2 Подбор  и приобретение семян  салатов  для  исследования                   

        Объектом исследования избран метод выращивания растений без почвы – гидропоника.  На основе эксперимента, сравнения и анализа  результатов выясним, как можно получить больше урожая.

Для того  чтобы выполнить практическую часть проекта, мы  изучили  массу информации различных сайтов в интернете, в которых увлечённые методом гидропоники люди, делились своим опытом, давали рекомендации. Конечно, были подобраны литературные источники.

На основании этих знаний, а так же мы приобрели в  торговой сети   семена салатов сорта «Витаминный», «Кучерявец» и «Листовой».   Кроме этого мы купили и необходимые пластиковые бирки, чтобы удобно было выявлять,  посеянные растения и не путать названия  их сортов. Каждому посеянному виду растения мы  присвоили  номер.                                                     

2.3  Посев семян  салатов  в гидропонную установку «ESPA» и в почвенный грунт

Установку «ESPA» мы собрали в июне 2015 года, когда приехал руководитель гидропонной фирмы Мартиросян Юрий Цатурович.

Для сравнения и выявления преимущества растений, выращенных с помощью гидропоники, мы  организовала посев семян  этих же растений в грунт,  в пластмассовый горшок. Для организации таких же условий по всем параметрам, кроме наличия почвы -  выставили этот горшок в устройство «ESPA», заменив чашу с водой горшком с почвой.

Высев семян мы  производили на поверхность перлита по 4-6 семян в каждый стаканчик. После этого закрыли  стаканчики – надели на стаканчики прозрачные колпачки, чтобы не испарялась влага, так необходимая для проростков растений. Установили нужный режим работы  установок.  Установка работает автоматически. Пары раствора выделяется каждые 7 минут.

Все растения (опытная и контрольная группы) были размещены в одинаковых условиях: в кабинете-лаборатории биологии школы. Параметры: освещённость, температура были одинаковы.  А вот один экологический параметр – количество воды, был регламентирован в гидропонной установке стандартной программой полива, а растения, выращиваемые в почве,  мы поливали по мере её  подсыхания.                     

2.4  Проведение наблюдений за прорастанием, ростом и развитием салатов

Основная часть исследования началась  в марте 2016 года.

Посев производился в основную  (опытную) и в контрольную группы. Перечень сортов салатов мы купили исходя из морфологических критериев.   Используя метод визуального наблюдения, мы  выявили, что 5 марта первыми появились всходы салата «Витаминный» в основной группе. Далее, через 2 дня, 5 марта,   взошли «Кучерявец» и «Листовой». В  контрольной группе всходы появились 6 марта.

Салаты  всходили почти одновременно, 10 марта, но было заметно, что в опытной группе они стали в течение последующей недели развиваться быстрее и набирать «зелёную» массу, так как они взошли немного раньше.

В  марте  2016 года наша  исследовательская работа  была представлена  в школе перед учителями и учениками. Представление работы было проведено в столовой лагеря. Участники исследовательской работы ответили на множество вопросов по исследовательской работе и провели анкетирование. Растения проекта вызвали заинтересованность детей и взрослых, и мы с радостью ответили на множество вопросов и рассказали о том, какое преимущество есть у метода гидропоники при выращивании растений. В свою очередь в наших беседах мы выяснили, что часть детей скептически относится к видимым  различиям в размерах растений, выращенных разными методами.  Традиционный метод почвенного выращивания вызывал у них больше доверия, а вот растения - гидропонты, которые по размерам превосходили своих почвенных соперников, вызывали недоверие относительно их химического состава. Но, несмотря на этот скепсис, подавляющее число учащихся и взрослых высказались за то, что с удовольствием бы воспользовались нашим предложением по употреблению в пищу выращенных методом гидропоники растений.                                                                                                              

Учитывая мнение учащихся школы, а так же то, что мы тоже считаем, что выводы  по исследовательской  работе должны основываться  не только на визуальных наблюдениях, но и анализе химического анализе состава растений. Так мы планируем, также провести химико-биологический анализ, выращенных растений методом аэропоники.

Анализ и рекомендации  по результатам сравнительного эксперимента

У любого организма   есть свой генетический потенциал, и только при правильном питании и других необходимых  условиях его  потенциал  может раскрыться полностью. Растения в установке гидропонной установке растут быстрее в несколько раз. Быстрый рост обусловлен соблюдением технологии выращивания. При гидропонном методе выращивания, растениям не приходится конкурировать за питательные элементы, как это происходит при почвенном выращивании, они получают все необходимое из питательного раствора. Гидропонная установка обеспечивает  нужное количество света  и необходимое количество воды и питания.                                                       

Растения в контрольной группе, несмотря на достаточное количество света,  выглядели  в конце эксперимента менее крепкими, почва местами покрылась известковым налётом и была неравномерно влажной.  Производя первую сборку и установку оборудования «ESPA» у нас выявилась техническая проблема, которая задержала наш опыт по времени в связи с тем, что не во все стаканчики поступала капельным путём вода.

Поэтому, закладывая в дальнейшем опыт, надо будет сразу обратить внимание на поступление воды в стаканчики.

Вывод

1. Гипотеза  о  том, что выращивание салатов методом гидропоники  имеет ряд преимуществ перед почвенным методом,   подтвердилась.

Семена растений в аэропонной установке  быстрее проросли. Рост растений в аэропонной установке происходил равномернее. Растения меньше «тянулись». Набирали   «зелёную массу» быстрее.  Особенно это было заметно на растениях салата «Витаминный». Растения, выращиваемые при других равных условиях, в почве, отставали в развитии: размеры – в 3-4 раза, вес – в 2 раза.

2. За растениями установки «ESPA»  было легче ухаживать. Большее время у нас освобождалось для   наблюдений и дальнейшего планирования развития нашего проекта, для пропаганды этого метода в школе, среди сверстников, для планирования дальнейшей работы по развитию исследования.

3.  Особенно стоит отметить то, что мы  совсем не беспокоилась о поливе растений в гидропонике. Только спустя 30 дней в аппарат  необходимо было сменить раствор и долить уровень воду. Растения же, посаженные в почве, приходилось поливать через день. Но равномерно это было сделать нельзя. Растения были на разных уровнях развития, а поливать приходилось всю поверхность почвы. Следует отметить, что по мере роста растений в гидропонной установке мы заметили, что нам приходилось восполнять   водный раствор удобрений гораздо чаще, чем в первый месяц роста растений. Было явно то, что фотосинтез шёл очень активно и это требовало большего количества воды.

4. Действительно,  традиционный метод, почвенный, вызывает  некоторые нарекания, связанные с тем, что времени приходится на  традиционный уход   тратить больше, а результат достаётся  с большими усилиями. Это можно объяснить, что для полного созревания салатов нужно более 65-70 дней. А урожай с гидропоники мы получили уже через месяц.

5. Даже визуально нам было очень приятно наблюдать за аккуратными растениями в гидропонной установке. Никаких хлопот не доставляла и сама установка. Работала она как «часы», орошая круглосуточно  корневую систему  растений проекта. Растения же  почвенной группы, естественно не могли получать воду в выходные и праздничные дни, что, естественно снижало процесс фотосинтеза этих растений.                 

 6.  Нам удалось вырастить в нашей исследовательской работе пищевую зелень.  Вся «пищевая зелень» (более 3 кг) была предложена  учащимся и сотрудникам школы. Дети и взрослые с радостью воспользовались этим предложением.  К сожалению, количества выращенной нами зелени не хватило на тот раз! Учащиеся, учителя и сотрудники столовой  оценили свежесть, размер и вкусовые качества выращенных нами растений пищевой зелени.

Заключение.

Проводя наблюдения за ростом и развитием растений проекта, мы  убедились,   что гидропоника, как  метод, очень перспективен. Сегодня ресурсов планеты не хватает, чтобы прокормить население, а к 2050 году потребуется в два раза больше продуктов питания. Если мы не научимся применять современные технологии, то населению планеты будет грозить голод.

Гидропоника - способ выращивания растений без почвы, позволяющий экономить так необходимые сегодня ресурсы планеты: воду и почву. Регулируя с помощью метода гидропоники количество воды, только одного абиотического фактора, можно решать проблему доставки качественной «пищевой» зелени к нашему столу. 

В настоящее время продолжается опыт по сортоиспытанию семян салата и укропа. А после Нового года мы хотим «запустить» линию «пищевой зелени» в столовой школы: Выращенные растения периодически будут поступать в столовую нашей  школы.

Мы убедились, что выращенные методом гидропоники растения,  в большей степени гарантируют наличие в своём составе допустимых количеств нитратов и других веществ, так как систематическая смена  питательных растворов не допускает накопления этих веществ в установке.

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.                                                                            

Использованная литература:

1.                  Алиев Э.А. "Выращивание овощей в гидропонных теплицах".

2.                  Базырина Е.Н, В.А. Чесноков «Выращивание растений без почвы»

3.                  Бедриковская Н.П. Гидропоника комнатных цветов., издательство "Наукова Думка",Киев 1972. 65 с.

4.                  Гумеров Р. Как обеспечить продовольственную безопасность страны? // Российский экономический журнал, 1997 – 2004,

5.                  Грегори Ирвинг. Гидропоника, минеральная вата и сенсимилья.: Голландия: Positive Publisher b.v.b.a., 2001. - 80 с.; ил.

6.                  Дмитриева О.В. Битва за еду. Британские ученые предрекают планете голод //, Лондон, "Российская газета" - Федеральный выпуск №5407 (31)

7.                  Журнал «Гидропоника», 2014, 2013 гг

8.                  Зальцер Э Промышленная гидропоника. М.Бентли. Перевод с английского Т.Л. Чебановой, издательство "Колос" 1965 год Москва.

9.                  Федоренко А.А Как получить чудо-урожай с подоконника круглый год"., 2003 г, издательство "АСТ", 125 стр.

10.             Интернет ресурсы:

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

12.             http://growhead.com/

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

14.             7dach.ru

15.             Домашний – сад. РФ

16.             www.ispr.ru – Институт социально-политических исследований Российской Академии Наук

17.             www.gks.ru – Федеральная служба государственной статистики

ПРИЛОЖЕНИЕ

Витамины и минеральные соли в химическом составе  салата «Витаминный», «Кучерявец» и «Витаминный»

Салаты - содержится большое количество витаминов – В1 и В2, С, Е, Р, К, а также органические кислоты и микроэлементы. Регулярное употребление листьев салата способствует укреплению стенок сосудов, нормализации давления, снижению уровня холестерина, предотвращает солеотложение. Салат расслабляющее действие на нашу нервную систему, значительно улучшая сон.

Сорт «Кучерявец» - эфирное масло базилика имеет сложный состав, в нем содержится и камфора, цинеол, оцимен, линалоол, сапонин, дубильные вещества, каротин, сахара,  витмаины С, PP, В2. Балилик это – не только пряное, но и лекарственное растение, обладающие очищающим воздействием. Считается, что Базилик дает  божественную защиту и укрепляет иммунитет. Он насыщен душистыми летучими веществами, одно из которых – камфора, которая стимулирует сердечную деятельность.

Продукты, содержащие основные необходимые витамины и минеральные вещества, обязательно должны присутствовать в рационе школьника для правильного функционирования и развития детского организма.  И  выращивание в домашних условиях пищевой зелени может решить в некоторой степени задачу по обеспечению необходимыми витаминами и минеральными веществами школьников.

Дневник наблюдения

	Группа  аэропонной установки	Группа почвенного грунта
1 марта	Приготовление раствора для аэропоники.  Посадка семян салата . Температура +15ºС. (10:05) .	Подготовка почвы, горшка, семян.  Посадка семян.
3 марта	Появились первые листья салата «Витаминный » (10:30)	Проростков нет.
5 марта	Появились первые листья салата «Кучерявец», «Листовой».
10 марта	Аппарат работает салаты набирают массу.	Появились проростки  салата «Витаминный». «Кучерявец»  не пророс.
12 марта	У  всех сортов взошли  третьи листья.	Взошел салат «Листовой»
17 марта	Пророст лучше у салатов «Витаминный» и «Листовой». «Кучерявец» более медленно растет в отличие других салатов	Пророст разный.