III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ
Супрун А.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Моя бабушка, известная в селе огородница, без моей помощи не обходится. Прополоть сорняки, полить растения, даже проредить свеклу и морковь мне доверяют, а вот загадочную работу, которую бабушка называет подкормкой, мне разрешают только посмотреть. Вот я и решила узнать, чем кормят растения, сколько им нужно еды, и как влияет она на рост и развитие растений.

Цель: выявить влияние количества минеральных веществ на рост и развитие растений.

Задачи:

1.Изучить теоретический материал по теме исследования.

2.Разработать методику проведения экспериментов.

3.Провести эксперименты, чтобы выявить влияние количества минеральных веществ на рост и развитие растений.

4.Проанализировать результаты и сделать выводы.

Гипотеза

Мы предположили, что минеральные соли при подкормке растений могут быть внесены в разных количествах, а значит, они могут оказывать разное влияние на рост и развитие растений.

Объект исследования - минеральные соли (вещества)

Предмет исследования – зависимость роста и развития растений от количества минеральных веществ.

Методы исследования:

- библиографический

- эксперимент;

- фотографирование;

- измерения, мониторинг;

- анализ.

Эти методы исследования должны помочь не только собрать факты, но проверить их, систематизировать, выявить неслучайные зависимости, определить причины и следствия.

ГЛАВА 1

1.1. Почва — это сложное природное тело, которое влияет на жизнь растений различными путями. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, или способ­ность снабжать растение водой и питательными веществами. Система «почва — растение» — сложный взаимо­действующий комплекс. Расчеты показывают, что запасы питатель­ных веществ в почве достаточно велики, чтобы полно­стью удовлетворить потребность в них растений. Между тем извест­но, что во многих случаях внесение небольших доз удобрений оказывает положительное влияние на рост и продуктивность растений. Это объясняется тем, что абсолютное (валовое) содержание того или иного питательного элемента еще не говорит о его доступности для растения.

Запасы питательных веществ в поч­ве не всегда достаточно быстро возобновляются в процессе роста культур, что приводит к недобору урожая. Дефицит их невозможно преодолеть без применения удобрений. Чаще не­достает азота, фосфора и калия[].

1.2. Питательными веществами считаются вещества, которые необхо­димы для жизни организмов. Организм не может завершить свой жизненный цикл в отсутствии данного вещества, оно должно оказывать прямое влияние на организм и быть незаменимым.

Питательные вещества растения получают при корневом питании.

1.3.Корневое питание растений, как процесс усвоения минеральных элементов, состоит из поглощения, синтеза из них органических соединений, передвижения по растению и использования в процес­се роста и развития растений.

В растении между корнями и побегами поддерживается постоянный обмен веществами, а значит, содержание минеральных веществ, рост и развитие побега напрямую зависит от корневого питания. Было замечено, что при переносе растений из полной питательной среды в дистиллированную воду в восходящем потоке продолжают передвигаться не только питательные вещества, поступившие непосредственно из почвы, но и предварительно аккумулированные в клетках корня [].

Таким образом, корневая система способна адсорбировать, поглощать и ассимилировать элементы минерального питания, а также передавать продукты своей жизнедеятельности через прово­дящую часть в надземные органы.

1.4.При сжигании растений органические вещества выгорают, остается зола. Элементы, входящие в состав золы, поступают в растение через корневую систему из почвы, в основном, в виде минеральных соединений.

Состав золы разнообразен и различается в зависимости от вида растений и их возраста, но в среднем содержание фосфора в растении составляет около 0,2% на сухую массу, калия в растении - 0,9 %, а азот составляет 1,5% сухой массы растений.

1.5. Недостаток фосфора влияет практически на все процессы жизнедеятельности растений. Фотосинтез, дыхание, рост требуют для нормального протекания достаточного снабжения фосфором.

Большое значение имеет интенсивное питание растений фосфо­ром в первой фазе их жизни — в начале роста и развития. Это связано с тем, что фосфорное питание ускоряет рост растений, и ,в частности, корневой системы. Оно способствует лучшему усвоению питательных веществ, поглощению влаги и сказывается на усиле­нии роста надземной части растений.

Калий активирует работу многих ферментных систем – например, ферменты, участвующие в синтезе белка, требуют для своего действия присутствия калия. Открытие устьиц на свету связано с накоплением в замыкающих клетках ионов калия.

Под влиянием усиленного калийного питания возрастает морозостойкость растений, что связано с его ролью повышать содержание углеводов в клетках.

Азот входит в состав таких макромолекул, как белки и нуклеиновые кислоты

1.6.При сильном фосфорном голодании рас­тений приостанавливается рост стеблей и листьев, и семена не образуются. Внешними признаками этого является скручивание листьев с краев, образование фиолетовых и красноватых пятен на листьях и отмирание тканей в пораженных местах.

Внешние симптомы калийной недостаточности у растений проявляются обычно в побурении краев листьев и появлении на них ржавых точек (при содержании калия в 3-5 раз ниже нормы), закручивание листьев книзу по краям – краевой запал листьев, их морщинистость.

Признаками азотного голодания является слабый рост растений, бледно – зеленая окраска и пожелтение листьев и раннее их опадание.

1.7.Питание растений необходимыми элементами привлекало издавна внимание. Наши современные представления покоятся на результатах, добытых усилиями многих ученых, в том числе таких крупных русских исследователей, как Д.Н. Прянишников, Д.А. Сабинин и др. Управление питанием растений через корневые системы с помощью внесения удобрений в почву позволяет влиять на результаты труда земледельцев.

Для того чтобы установить, является ли данное вещество пита­тельным, необходимо выращивать растения на какой-либо нейтраль­ной среде. В 1860 г. Сакс и Кноп, выращивая растения в сосудах на водном растворе минеральных солей, установили, что для жизне­деятельности растения, кроме углерода, водорода и кислорода необходимы следующие 7 элементов: натрий, фосфор, сера (неметаллы), калий, кальций, магний и железо (металлы). Если полностью исключить какой - либо из этих элементов, то при вы­ращивании в водных культурах нормальных растений получить не удается. На основании исследований Кноп предложил питательную смесь для выращивания растений в водных культурах. Для нормального развития большинства растений соотношение фосфор – азот – калий составляет 1: 0,5: 2.[2]

После этого разные авторы неоднократно видоизменяли питательные смеси, но все они должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Содер­жать все основные питательные элементы в доступной для растений форме.

2. Иметь близкий к нейтральному рН, который не должен сильно сдвигаться при выращивании растений.

3. Общая концентрация солей не должна превышать определенный уровень.

Сакс и Кноп развили метод, впервые предложенный французским ученым Ж. Буссенго (1837). В этом методе растения выращивают в специальных сосудах, за­полненных водой, песком или почвой. Соответственно различают вод­ные, песчаные или почвенные культуры [2].

Субстрат должен обладать следующими свойствами:

  • легко пропускать воздух и раствор, хорошо смачиваться им;

  • не вступать в химическое соединение с растворенными веществами;

  • иметь слабокислую или нейтральную реакцию;

  • не препятствовать развитию корневой системы и удерживать растение в вертикальном положении.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методики, используемые в работе

Эксперимент проводился методом упрощенной песчаной культуры с применением собственных приемов, которые позволили наблюдать за ростом и развитием растений при различных соотношениях элементов в питательных смесях.

2.2. Мы взяли крупнозернистый речной песок. Он пригоден для гидропонной культуры растений при поливе сверху. Перед применением его несколько раз промыли (до тех пор, пока стекающая вода не стала прозрачной). [1]

2.3. Три стакана наполнили хорошо промытым речным песком и в каждый высадили по 4 одинаковых растения томата в фазе первого настоящего листа (отбирали из растильни).

Четвертый стакан заполнили почвой - контроль

Каждому растению присвоили свой индивидуальный номер (флажки на зубочистках)

Через неделю после посадки в каждом стакане оставили по два лучших растения.

2.4. Питательные смеси приготовили из солей хлорида калия, нитрата натрия и удобрения суперфосфата по следующей методике.

Вначале приготовили ис­ходные растворы.

Для получения исходных растворов азотной и калийной солей взяли два небольших пузырька с 40 см3 кипя­ченой воды, в одном растворили 2 г нитрата натрия, в другом — 0,5 г хлорида калия.

Для приготовления раствора фосфорной соли взяли 10 г гранулированного суперфосфата, залили 80 см3 горя­чей воды, тщательно перемешали, дали остыть до комнатной температуры. Затем 20 см3 этого прозрачного настоя смешали с 180 см3 кипяченой воды;[1]

На пузырьки наклеили этикетки: «Азотная соль», «Калийная соль», «Фосфорная соль».

Выращивание растений проводили на обычной питьевой не­кипяченой воде комнатной температуры.

2.5. В тот же день (в день, когда в стакане оставили по 2 растения), внесли соли: в один стакан 1 см3 азотной, 2,5 см3 калийной и 5 см3 фосфорной (надпись на этикетке — «больше со­лей»);

во второй стакан внесли 3—4 капли азотной соли, 0,5 см3 калийной и 1 см3 фосфорной (надпись на этикетке — «меньше солей»);

в третий стакан солей не вносили («нет солей»).

Минеральные соли, вносили в таких количествах каждый день

После внесения солей песок поливали водой в количестве 35 мл ежедневно.

Измерения толщины растений проводили на высоте 1 см от основания (от песка) растения каждые 4 дня. Данные заносили в таблицу 1 приложения.

Высоту измеряли от основания (от песка) растения до верхушки (точки роста) каждые 2 дня. Данные заносили в таблицу 2 приложения.

Число листьев определяли каждую неделю от начала опыта, в один и тот же день недели. Данные заносили в таблицу3 приложения.

Размер листовой пластинки определяли как произведение длины листа на его ширину. Измерения проводили каждую неделю от начала опыта, в один и тот же день недели. Данные заносили в таблицу 4 приложения.

2.6 Анализ исследования

Исходя из полученных данных, оценили динамику эксперимента, построили диаграммы и графики.

Наблюдения велись 1 месяц.

Анализируя изменения толщины стебля, (приложение 1) мы отметили, что контрольный образец набирал толщину равномерно весь месяц. Растения с меньшим количеством солей дали 2 резких скачка 15.02 и 3.03. Образец «Нет солей» с одним всплеском дал прирост с 3.03 и сравнился с предыдущим к концу опыта. Образец «Больше солей» плавно рос до 19.02, затем скачок роста с 23.02 с последующим плавным снижением скорости роста толщины.

Наблюдая изменения высоты стебля ( приложение 2), заметили, что контрольный образец дал резкий скачок роста в высоту в первые два дня, затем рос плавно до конца месяца. Остальные опытные образцы росли равномерно и почти пропорционально до 1.03, а после образец «больше солей» замедлил рост.

Число листьев оказалось с менее изменяющейся величиной.

( приложение 3) Контрольный экземпляр образовывал листья равномерно, и количество их максимально. «Больше солей» и «Нет солей» совпали по этому признаку полностью, а «Меньше солей» совпадал с контрольным до 24.02, а затем отстал от него и пошел в рост после 28.02, обогнав образцы «Больше солей» и «Меньше солей».

Рассматривая размеры листьев ( приложение 4), мы увидели, что контрольный образец и «Меньше солей» практически совпадают по этому критерию с небольшим отставанием последних. Их рост характеризуют 2 скачка 14.02 и 28.02. Экземпляр «Больше солей» плавно и медленно увеличивал площадь листьев, но его листья имеют меньшую площадь. «Нет солей» ровно, с небольшим увеличением после 28.02 практически догнал контрольный образец и образец «Меньше солей».

Уже завершив эксперимент, мы решили посмотреть, а что же в субстрате?

Было неожиданно увидеть разную степень развития корневой системы.

В контрольном образце корневая система самая правильная (главный корень и боковые) и лучше развита по соотношению длины корней и степени ветвления. На второе место встал образец «Мало солей».

Третье место – образец «Нет солей». Образец «Больше солей» имеет длинный и тонкий главный корень, боковые корни не развиты, находятся в зачаточном состоянии.

Делая вывод по итогам эксперимента, мы можем с уверенностью сказать, что образец «Больше солей» показал отставание по толщине и высоте стебля, а также размеру листьев потому, что произошло засоление песка, которое затруднило поступление воды в растение.

Образец «Меньше солей» по всем показателям идет вслед за контрольным образцом с небольшим отставанием, что говорит о том, что количество питательных веществ подобрано близко к естественному (в почве).

Образец «Нет солей» по всем показателям идет вслед за контрольным и «Меньше солей», очевидно, вода в селе Дуванкуль содержит такое количество минеральных солей, которое удовлетворительно питает растения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, мы подтвердили гипотезу о влиянии количества минеральных веществ на рост и развитие растений. Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что ее результаты могут быть использованы для грамотного выращивая растений на пришкольном участке МКОУ «Дуванкульской ООШ» и в подсобных хозяйствах односельчан.

Растения хорошо себя чувствуют только там, где им хорошо – лучше и удобнее.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  •  
    1. Бинас, А.В.Биологический эксперимент в школе: Кн. для учителя/ А.В.Бинас, Р.Д. Маш, А.И. Никишов [и др] Москва: «Просвещение», 1990.- 192 с.

    2. Чесноков. В.А. Выращивание растений без почвы/В.А. Чесноков, Е.И. Базырина, Т.М. Бушуева, Н.Л. Ильина издательство Ленинградского университета 1960.-163 с.

    3. Интернет – ресурсы:

  • http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/1024/ПОЧВА

  • http://mse-online.ru/zemledelie/pitatelnye-veshhestva-pochvy.html

  • http://megaogorod.com/atricle/2332-zola-kak-udobrenie-svoystva-vidy-i-primenenie

  • https://www.domrastenia.com/gidroponika/istoriya_razvitiya_gidroponiki

  • http://megaogorod.com/atricle/2332-zola-kak-udobrenie-svoystva-vidy-i-primenenie

Приложение 1

Толщина стебля

Дата

Толщина стебля (см)

1 расте-ние

3 расте-ние

Среднее

(много солей)

7 расте-ние

8 растение

Среднее

(меньше солей)

11

растение

12 растение

Среднее

(нет солей)

13

растение

15

растение

Среднее (почва)

07.фев

0,5

0,5

0,5

0,35

0,35

0,35

0,4

0,4

0,4

0,5

0,4

0,45

11.фев

0,6

0,6

0,6

0,5

0,4

0,45

0,5

0,5

0,5

0,6

0,5

0,55

15.фев

0,7

0,65

0,67

0,6

0,5

0,55

0,6

0,6

0,6

0,65

0,6

0,62

19.фев

0,8

0,7

0,75

0,8

0,7

0,75

0,7

0,7

0,7

0,75

0,7

0,72

23.фев

0,8

0,7

0,75

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

27.фев

0,9

0,8

0,85

0,9

0,9

0,9

0,9

0,8

0,85

0,9

0,9

0,9

03.мар

0,9

0,85

0,87

1

0,9

0,95

0,9

0,9

0,9

1,1

1

1,05

07.мар

0,9

0,9

0,9

1,2

1,1

1,15

1,1

1,2

1,15

1,2

1,1

1,15

Приложение 2

Высота стебля

Дата

Высота стебля (см)

1 расте-ние

3 расте-ние

Среднее

(много солей)

7 расте-ние

8 растение

Среднее

(меньше солей)

11

растение

12 растение

Среднее

(нет солей)

13

растение

15

растение

Среднее (почва)

07.фев

4,5

4,5

4.5

3,9

4,8

4.35

3,7

3,8

3.75

4,2

3,8

3

09.фев

5.0

5.0

5.0

4

5

4.5

4

4

4.0

5

4,5

4,75

11.фев

5,3

5,2

5.25

4,7

5,2

4.95

4,2

4,3

4.25

5,3

4,8

5,05

13.фев

5,5

5,4

5.45

5,2

5,5

5.35

4,6

4,7

4.65

5,5

5,2

5,35

15.фев

5,8

5,6

5.7

5,6

5,7

5.65

4,8

5,1

4.95

5,7

5,4

5,55

17.фев

6

5,8

5.9

6

6

6.0

5

5,5

5.25

6

5,7

5,85

19.фев

6,2

6,3

6.25

6,2

6,3

6.25

5,3

5,7

5.5

6,4

6,1

6,25

21.фев

6,4

6,8

6.6

6,4

6,6

6.5

5,5

6,3

5.9

6,7

6,5

6,6

23.фев

6,5

7,2

6.85

6,6

7,2

6.65

6

6,7

6.35

7,1

7

7,05

25.фев

6,8

7,8

7.3

7,2

7,8

7.5

6,5

7,3

6.9

7,7

7,5

7,6

27.фев

7

8,4

7.7

7,4

8,4

7.9

6,8

7,9

7.35

8,6

8,2

8,4

01.мар

7,5

9

8.25

7,8

9

8.4

7

8,4

7.7

9,3

9

9,15

03.мар

7,6

9,1

8.35

8,4

9,4

8.9

7,3

8,5

7.9

10

9,3

9,65

05.мар

7,9

9,2

8.55

9,2

9,8

9.5

7,6

8,6

8.1

10,8

9,7

10,25

07.мар

8

9,3

8.65

10

10

10.0

8,3

8,7

8.5

11,5

10,3

10,9

Приложение 3

Число листьев

Дата

Число листьев (шт)

1 расте-ние

3 расте-ние

Среднее

(много солей)

7 расте-ние

8 растение

Среднее

(меньше солей)

11

растение

12 растение

Среднее

(нет солей)

13

растение

15

растение

Среднее (почва)

07.фев

3

2

2,5

3

2

2,5

3

2

2,5

3

3

3

14.фев

4

3

3,5

4

3

3.5

4

3

3,5

3

4

3,5

21.фев

5

4

4,5

4

4

4

5

4

4.5

4

4

4

28.фев

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

6

5.5

07.мар

6

6

6

7

6

6.5

6

6

6

7

7

7

Приложение 4

Размер листьев

Дата

Размер листьев (см2)

1 расте-ние

3 расте-ние

Среднее

(много солей)

7 расте-ние

8 растение

Среднее

(меньше солей)

11

растение

12 растение

Среднее

(нет солей)

13

растение

15

растение

Среднее (почва)

07.фев

2,39

1,95

2,17

3,05

2,9

2,97

2,8

2,7

2,75

2,7

2,6

2,65

14.фев

2,89

2,4

2,64

3,74

3,06

3,4

3,86

3,5

3,68

3,5

3,2

3,35

21.фев

3,39

2,88

3,13

5,6

5,2

5,4

5,2

4,5

4,85

5,7

5,4

5,55

28.фев

3,9

3,36

3,63

7,2

7

7,1

6,46

5,44

5,95

7,8

6,8

7,3

07.мар

4,35

4,06

4,2

7,8

7,8

7,8

7,92

7,4

7,66

8,97

7,22

8,09