XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение соответствия характеристик различных сортов овощей для роста на открытом грунте. Влияние гуминовых кислот на рост овощей на открытом грунте и микрозелени

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лейман П.Д. 1Лейман А.Д. 1

---

1МАОУ СОШ 200

Лейман О.Н. 1Касаткина И.Г. 2

---

1МАОУ СОШ 24

2МАОУ СОШ №60

Работа в формате PDF

122.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Важнейшая проблема современного сельского хозяйства – разработка агротехнологий, не загрязняющих окружающую среду и позволяющих получать продукцию, свободную от токсических веществ. Одним из элементов таких технологий может быть использование гуминовых препаратов, эффективность которых в качестве регуляторов роста, удобрений отмечена многими исследователями^1-4. В последние годы наблюдается рост производства этих препаратов из различного природного сырья, открываются новые области использования гуматов, что определяется их экологической безопасностью, физиологической активностью адоптогенными и иммуномоделирующими свойствами, способностью связывать в малоподвижные или труднодиссоциирующие соединения токсичные и радиоактивные элементы⁵. Гуминовые вещества - уникальные природные соединения, образующиеся в процессе гуминификации растительных тканей во влажной среде при затрудненном доступе кислорода. Благодаря своей аккумулятивной функции эти соединения накапливают значительное количество азота, фосфора, серы¸ а также калия, кальция, железа, микроэлементы⁶. Гуминовые кислоты – высокомолекулярные соединения, имеющие различный состав. Точных молекулярных формул для любых гуминовых веществ не существует, так как учитывается только состав соединений, некоторые их свойства. Механизм действия гуминовых соединений на живые организмы недостаточно ясен и требует изучений. Гуминовые препараты широко применяют в растениеводстве.

1.Литературный обзор

1.1 Гуминовые удобрения. Виды.

Гуминовые вещества – особая группа органических соединений, происхождение которых связано с процессами биохимического разложения и преобразования растительного опада (листья, корни, ветки, стволы), останков животных, белковых тел микроорганизмов. В их составе обнаружены гуминовые кислоты, фульвокислоты, соли этих кислот. Образование гуминовых веществ, или гумификация, — это второй по масштабности процесс превращения органического вещества после фотосинтеза. При отмирании живых организмов на земной поверхности оказывается около 40·109 т углерода. Часть отмерших остатков минерализуется до СO₂ и Н₂O, остальное превращается в гуминовые вещества. История изучения гуминовых веществ насчитывает уже более двухсот лет. Впервые их выделил из торфа и описал немецкий химик Ф. Ахард в 1786 году. Немецкие исследователи разработали первые схемы выделения и классификации, а также ввели и сам термин — «гуминовые вещества» (производное от латинского humus — «земля» или «почва»).

Гуминовые удобрения выпускаются, в зависимости от происхождения сырья, в различных формациях^8-9:

• Сухая сыпучая масса или гранулят

• Гуминовая паста

• Жидкие гуминовые удобрения

Сухой торфяной гумин универсален. В зависимости от свойств почвы по законам химического равновесия распад гумина сдвигается в сторону то гуматов, то фульватов, в результате чего плодородие почвы повышается;

Сапропелевый гумин изначально переобогащен фульватами, т.к. ложе озера вследствие так называемой кольматации³ мало проницаемо для влаги. В рыхлых, подверженных выщелачиванию почвах также по законам химического равновесия естественное разложение мертвой органики происходит со сдвигом на фульваты. Внесение гуминового удобрения сдвигает равновесие в сторону гуматов, что уменьшает проницаемость почвы, выщелачивание, и в дальнейшем ее состав нормализуется.

Жидкое гуминовое удобрение - это многофункциональный стимулятор роста с микроэлементами и повышенным содержанием фульвокислот. По сравнению с сухим или пастообразным жидкое гуминовое удобрение оказывает гораздо более сильное стимулирующее действие на растения и их выносливость в стрессовых условиях. Оно «перехватывает» избыток питательных веществ и с течением времени постепенно отдает его. Потери элементов питания уменьшаются на порядок, и растения не страдают от их передозировки. Вероятность накопления нитратов в плодах уменьшается в разы.

1.2. Влияние гуминовых удобрений на почву

С течением времени почвы истощаются от ее загрязнения и нехватки влаги.Почвы, бедные органическим веществом (гумусом), быстрее теряют такие агрономически ценные свойства, как структурность, плотность, порозность, капиллярность, водопроницаемость, влагоемкость, которые тоже являются показателями почвенного плодородия. Учитывая, что гумус является основным источником питательных веществ, так как в его состав входит почти весь азот почвы – 98-99%; около 60% фосфора и серы, а также значительная часть других питательных элементов, то внесение гуминновых удобрений значительно повышает биологическую активность почвы.

Биологическая активность почвы — универсальный показатель, величина которого обусловлена особенностями гидротермического режима почв, величиной рН, запасами и доступностью органического вещества и элементов питания, численностью и составом микрофлоры, ферментативным пулом. Биологическую активность почвы можно оценить по интенсивности выделения СО₂, активности ферментов, численности микроорганизмов, их различных групп и другим показателям.

Таким образом, применение гуминовых удобрений существенно изменяет условия почвенного питания растений, вызывая активное усиление процессов мобилизации питательных веществ в усвояемой для растений форме. Почвы, где вносились гуматы, характеризуются лучшими условиями азотного и фосфатного режимов при накоплении в них гумусовых соединений за счет новообразования гуминовых кислот.

При этом:

• усиливается подвижность фосфора почвы;

• усиливаются процессы нитратообразования в почве, что способствует значительному увеличению общего и белкового азота и преобладанию содержания нитратов над аммиачным азотом на фоне роста нитрификационной способности и увеличения выделения углекислоты почвой. Возрастает также фотохимическая фиксация азота и доступность растениям органического азота почвы;

• ускоряется поступление аммиачных и амидных форм азота, фосфора в растение, в результате наблюдается увеличение содержания азота и фосфора в растении и их вынос;

• увеличивается концентрация железа, кальция, алюминия при снижении количества магния, т.е. гуматы оказывают существенное влияние на содержание и динамику почвенных катионов, кроме калия.

2.Актуальность исследования.

Актуальность исследования обусловлена тем, что в торговых комплексах появляется с каждым днем очень большой ассортимент сортов различных культурных растений, что затрудняет выбор. В связи с вышеперечисленным в работе постараемся выяснить все ли характеристики, указанные на упаковках различных сортов томатов, соответствуют для их роста на открытом грунтетенденцией современного общества самостоятельно выращивать микрозелень для повышения уровня своего здоровья.

На сегодняшний день тема здоровья, как никогда важна для человека, поэтому каждый, кто придерживается принципов правильного питания, знаком с пользой добавки «суперфудов» в свой рацион. Для ускорения процесса роста зелени, люди стремятся использовать удобрения, зачастую выбирая небезопасные для нашего организма виды. Поэтому в работе будем проводить исследования, с помощью которых постараемся доказать о благоприятном влиянии на почву гуминовых удобрений определенных концентраций и почему мы должны отдавать предпочтение именно этому виду «подкормки».

3.Постановка целей и задач исследования

 Цель исследования: провести анализ влияния факторов окружающей среды на рост культурных растений различных сортов в открытом грунте и установить влияние гуминовых кислот на рост овощей и микрозелени. Данная цель достигается путем решения следующих задач:

1. Выбрать сорта овощей для посадки на открытом грунте и проанализировать созреваемость плодов определенных сортов в зависимости от факторов окружающей среды.

2. Изучить влияние растворов гуминового удобрения на плодородность почвы.

3. Определить влияние вводимого в почву удобрения с различными концентрациями на ионный состав почвы.

4. Установить, какая концентрация раствора гуминового удобрения наиболее оптимальна для увеличения роста и массы микрозелени

Объект исследования: влияние удобрений на плодородность почвы

Предмет исследования: семена для рассады, микрозелень под воздействием растворов гуминового удобрения различной концентрации.

Гипотеза: предполагаем, что сорта томатов, выбранные для посадки на открытом грунте, дадут плоды, соответствующие характеристикам; влияние раствора гуминового удобрения с концентрацией в пределах нормы, а также пониженной концентрацией будет положительно сказываться на плодородность почвы, в то время как растворы с концентрацией, превышающей норму, могут негативно отразиться на микрозелени или погубить семена

В научно – исследовательской работе использованы несколько методов исследования, а именно: эксперимент, наблюдение, лабораторные методы с использованием цифровых технологий.

4. Практическая часть

4.1. Выбор и характеристика сортов овощей для посадки на открытом грунте

Для посадки на открытом грунте выбраны сорта томатов Финиш, Титан, Торбей, Балконное чудо, Королевич, Сибирская тройка, Ультраскороспелые, Сердце буйвола, Черри кис, Ляна, Золотой Алтын. Сорт баклажанов: Черный красавец, Король. Сорт картофеля Розара, Белый лебедь. Сорт кабачков: Золотинка, Зебра.

Сорта томатов были выбраны на основе характеристик: для открытого грунта, высокая урожайность, слабая ветвистость, средняя облиственность, позднеспелые/раннеспелые, размер куста в пределах 55 - 70 см в высоту.

4.1.2. Наблюдение за развитием рассады.

10 апреля 2025 года проросли семена, посаженных томатов. Выбранные сорта баклажанов долго не всходили, затем быстро начали расти. Рассада посажена в открытый грунт 29 мая 2025 г. в связи с плохими погодными условиями. Картофель пророс достаточно быстро. Посадка культурных растений осуществлялась на участке с черноземом, неудобряемом 6 лет, в Курганской области села Крутихи.

Дневник погоды за июнь – август 2025 г. Представлен в виде таблицы 2:

Таблица 2.

В результате в августе было видно, что для многих сортов температура окружающей среды оказалась слишком низкая и плодов они не дали. Хорошие плоды дали сорта томатов Финиш и Торбей, Ляна, Сердце буйвола. Данные сорта томатов соответствовали характеристикам, указанных на упаковках. Также на открытом грунте дали хорошие плоды оба сорта баклажанов. Для картофеля данные погодные условия были наиболее благоприятные, клубни были очень крупные

4.1.3 Проведение работ по подготовке к выращиванию микрозелени

Для посадки микрозелени свеклы, укропа, подготовили отдельные контейнеры с дренажной системой. Определили место с комфортной для выращивания температурой (18-22⁰С) и необходимым уровнем освещенности: умеренное количество естественного либо специального искусственного света. Был выбран подоконник, на который приходится наибольшее количество солнечного света, и температура воздуха в помещении составляет 21⁰С.

Подбор почвы.

В качестве почвы выбрали классический грунт для рассады на основе торфа с добавлением комплексных удобрений для слежения их дальнейшей впитываемости.

Массовая доля питательных веществ, мг/100 г сухого вещества:

Подготовка растворов

Изучив инструкцию гуминового удобрения, выявили, что рабочая концентрация раствора на основе удобрения составляет 0,1% и, исходя их этих данных, приготовила три эссенции: 0,01%; 0,1%; 0,3%

5. Методы исследование почвы.

Для определения электропроводности использовали кондуктометры, работа которых основана на кондуктометрии -электрохимическом методе анализа, для определения электропроводности жидких электролитов, пропорциональной их концентрации. Другими словами, в основу кондуктометрии положена зависимость электропроводности растворов электролитов от их концентрации.

Анионный состав почвы определяли с помощью цифровой портативной лаборатории Releon. Датчики с ионоселективными электродами, имеющиеся в комплекте, не требуют дополнительных согласующих устройств (регистраторов данных) и напрямую подключаются к планшету, компьютеру или ноутбуку, выводя показания в виде графиков внутри самой программы и в excel.

5.1. Приготовление водной почвенной вытяжки и определение рН и электропроводности.

Почва высушивается и измельчается. 20 г воздушно – сухой просеянной почвы помещают в стакан, добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают магнитной мешалкой в течении 5-10 минут, затем фильтруют ⁷.

Зависимость кислотности почвы от рН

Результаты определения рН и электропроводности вытяжки почвы:

В результате измерений можно сделать вывод, что почва, выбранная для выращивания овощей и микрозелени, нейтральна и на характер роста овощей и зелени не должна влиять.

6. Результаты и обсуждение.

Овощи на открытом грунте удобрением с гуминовой кислотой обрабатывались 1 раз в неделю. В результате, в конце августа наблюдали активный рост касаемо перцев. На другие культурные растения внесение удобрения по нашим наблюдениям не повлияло (сравнивали с урожаем прошлых лет). Плоды сладких перцев был значительно больших размеров, с хорошей мякотью.

Параллельно наблюдали за всхожестью микрозелени при поливке гуминовым удобрение с различными концентрациями. Первый вывод мы сделали спустя 4 дня после начала опыта: семена, обрабатываемые растворами 0,01% и 0,1%, дали проростки. Семена, посаженные в чистом грунте без внедрения гуминовой кислоты, дали зародыши. Семена, обрабатываемые раствором с концентрацией 0,2% всходили медленно, а обрабатываемые 0,3%, не взошли. Следующие наблюдения были сделаны через 12 дней после посадки, которые показали, что растворы с массовыми долями гуминовых кислот 0,01% и 0,1% благоприятно влияют на рост микрозелени, а растворы с 0,2% и 0,3% содержанием удобрения на вновь посаженную зелень не повлияли – рост микрозелени не наблюдалось.

В итоге эксперимента провели анализ почвы открытого грунта на содержание нитрат-ионов, результаты приведены в виде графика:

Заключение

1. В результате исследования не все выбранные сорта овощей для посадки на открытом грунте соответствовали характеристикам, указанным на упаковках, зависящим от факторов окружающей среды.

2. Проведено наблюдение влияния растворов гуминового удобрения на плодородность почвы.Семена, обрабатываемые растворами 0,01% и 0,1%, дали быстро проростки. Семена, обрабатываемые раствором с концентрацией 0,2% всходили медленно, а обрабатываемые 0,3%, не взошли.

Список использованных источников и литературы

1. Василенко Н.Ф. Новый стимулятор прорастания семян//Аграрная наука, 1997. - №5 - С.27.

2. Вахмистров Д.Б., Зверкова О.А., Дебец Е.Ю., Мишустина Н.Е. Гуминовые кислоты – связь между поверхностной активностью и стимуляцией роста растений// Доклады АН СССР, 1987. – Т. 293. - № 5. С.1277 – 1280.

3. Горовая А.И. Роль физиологически активных веществ гумусовой природы в адаптации растений к ионизирующей радиации и пестицидам/Автореф.дисс.д-ра биол. наук. – Минск, 1984.

4. Зеликович Ю.Ф. Гуминовые удобрения: виды, дествие, плюсы и минусы, марки, применение/Ю.Ф. Зеликович. – Текст: электронный//Удобрения. Инфо: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://udobreniya.info/klassy/guminovye/(дата обращения: 12.07.2025)

5.Иванов О.Н., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. Агроэкологическая эффективность гуминовых удобрений/Гуминовые удобрения и их роль в повышении урожайности и охране почв: М.Всеросс.научно – практ. конфер.,14-16 марта 2001 г. – Рязань, 2001. – с. 22-24.

6.Кузьмич М.А. Влияние гуминовых препаратов на почву и растение //Агрохимия, 1990. - № 8. – С. 146-149.

7. Марголина И.Л. Руководство по эксплуатации с методическими рекомендациями комплекта для исследования окружающей среды «Экознайка»/И.Л. Марголина. – Москва: ООО «Издательство «Варсон», 2020. – 40 с.

8.Орлов Д.С. Свойства и функции гуминовых веществ/Гуминовые вещества в биосфере. – М.: Наука, 1993. – С. 16 – 26.

9.Перминова И.В. Гуминовые Гуминовые вещества – вызов химикам XIX века/И.В. Перминова. – Текст: электронный//Библиотека. В популярных журналах «Химия и жизнь»: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430559/Guminovye_veshchestva_vyzov_khimikam_XXI_veka (дата обращения: 12.07.2025)