I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ГИДРОПОНИКА КАК МЕТОД ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рыбцова Д.В. 1Хованова М.С. 1

---

1

Рыбцова И.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

2.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность заявленной темы связана с тем, что, во-первых, климатические условия не всегда позволяют выращивать растения в почвенной среде. В связи с высокой плотностью населения в отдельных регионах встает вопрос нехватки пищи. Во-вторых, в современных экономических условиях в России актуализируется проблема импортозамещения, решению которой могут способствовать новые методы растениеводства, в том числе и гидропоника. В-третьих, отсутствует механизм привлечения младших школьников к альтернативным способам растениеводства, позволяющим сочетать полученные на уроках окружающего мира знания, новые технологии и практику.

Целью работы является сравнение технологии выращивания перьев репчатого лука в почвенной и беспочвенной среде.

Данная цель достигается путем решения следующих задач:

1. выяснить, что такое «гидропоника»;

2. создать гидропонную установку для выращивания перьев лука;

3. провести эксперимент по выращиванию перьев лука в почве и без почвы;

4. сравнить полученные образцы на клеточном уровне, по затратам, скорости роста, вкусовым качествам.

Предмет исследования: перья репчатого лука, выращенные в почвенной и беспочвенной среде.

Объект исследования: гидропоника как метод выращивания растений без почвы.

Гипотеза исследования представлена предположением о том, что выращивание перьев лука методом гидропоники является незатратным и быстрым и не уступает по вкусовым качествам перьям лука, выращенным в почве.

В работе были применены следующие методы исследования:

• чтение книг по теме

• поиск информации в сети интернет

• беседа с экспертами

• эксперимент

• наблюдение

• опрос

В основе анализа теоретических аспектов изучения метода гидропоники лежат идеи, разработанные отечественными и зарубежными учеными в середине 20 века (Д. Б. Вахмистров, В. А. Чесноков, Е. Н. Базырина, Э. Зальцер). Практика создания гидропонической установки потребовала обращения к разработкам, представленным в сети интернет.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут быть успешно использованы для привлечения младших школьников к альтернативным способам растениеводства, что позволяет сочетать полученные на уроках знания и практику.

Структура работы: работа состоит из введения, двух разделов, выводов, списка литературы и двух приложений.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Теоретические основы применения метода гидропоники в домашних условиях

Вопрос о том, возможно ли выращивание растений без почвы возник после посещения павильона «Космос» выставки ВДНХ. На ней был представлен аппарат без почвы, обеспечивающий растения питательным раствором, что позволяет им расти в космосе (фото 1).

Фото 1. Гидропонная установка. Павильон «Космос». ВДНХ. Москва, февраль 2015 г.

Мы обратились в детскую библиотеку им. А. Лиханова и узнали из книг, что метод выращивания растений без почвы называется «гидропоника». Слово происходит от греческого «гидро» - вода и «понос» - работа¹. Данный метод не является новым. Висячие сады Семирамиды – одно из семи чудес света Древнего мира – это пример раннего выращивания растений без почвы.

Люди привыкли к тому, что растения растут в почве. С глубокой древности люди думали, что растения питаются почвой, ее органическим веществом. В начале 17 века голландский химик Ван Гельмонт доказал, что почва не является источником материала для построения растущего дерева².

В 19 веке немецкий агрохимик Юстус фон Либих определил, что источником питательных веществ являются неорганические вещества. В 20 веке американский ученый Герике выяснил, что растение может расти без почвы и получать неорганические вещества из питательных растворов. В результате опытов, он получил урожай в 5 раз больше, чем в грунтовых теплицах³.

Для успешного жизненного цикла растению необходим целый комплекс питательных элементов. Особо важно наличие основных питательных макроэлементов: азота, калия и фосфора. Второстепенные элементы, без которых так же невозможно формирование здорового растения, это кальций, магний и сера⁴.

При выращивании растений данным методом используются определенные субстраты, которые выступают в качестве заменителей почвы. Они используются не для питания, а лишь для создания опоры корневой системе. В зависимости от среды, в которой развиваются корни растения выделяют методы гидропоники⁵:

- субстратный (опорой служит керамзит, мох, минеральная вата);

- водный (корни находятся в сосуде с питательным раствором);

- воздушный (аэропоника - корни висят в воздухе затемненной камеры).

Исследователи отмечают, что гидропоника имеет преимущества перед выращиванием в земле: экономия воды, меньшие трудозатраты, всесезонность, высокая скорость, отсутствие сорняков, паразитов, заболеваемости растений⁶.

Метод выращивания без почвы в теплицах применяется в Белгородской области с 2010 года. Мы посетили теплицу Промпарка «Северный» и выяснили, что гидропонный метод экологичный и позволяет собирать урожай круглый год (фото 2).

Фото 2. Теплицы промпарка «Северный», Белгород, ноябрь 2015 г.

Мы узнали, что гидропоника может с успехом применяться в домашних условиях. Она довольно проста, а гидропонное оборудование не требует больших затрат, его можно собрать самостоятельно. Мы взяли большую картонную коробку и обклеили ее фольгой. Родители помогли сделать освещение. В крышке старого пластикового ведра вырезали отверстия под горшки, поставили насос для циркуляции воды и приготовили питательный раствор, который был куплен в магазине и разведен в необходимых пропорциях. Алгоритм создания гидропопнической установки представлен в приложении 1.

Итак, мы выяснили, что такое «гидропоника» и сделали гидропоническую установку в домашних условиях. Практика выращивания перьев лука в гидропонической установке включает ряд последовательных шагов: эксперимент по выращиванию в почвенной и беспочвенной среде, сравнение образцов на клеточном уровне, по затратам, скорости роста, вкусовым качествам. Рассмотрим данные шаги.

1. Практические аспекты выращивания перьев репчатого лука в гидропонической установке

Мы взяли репчатый лук одного размера и одного сорта и посадили его одновременно в почву и в гидропоническую установку. Мы проводили наблюдение и контрольные измерения с 11 по 18 ноября 2015 года и занесли их в таблицы 1 и 2. Дневник наблюдений представлен в приложении 2.

Таблица 1

Параметры перьев лука, выращенных в почвенной среде

Таблица 2

Параметры перьев лука, выращенных в беспочвенной среде

Мы сравнили максимальные и минимальные показатели высоты перьев репчатого лука, выращенного в почвенной и беспочвенной среде. На рис. 1. видно, что минимальная высота перьев лука, выращенного в гидропонической установке больше, чем максимальная высота перьев лука, выращенных в грунте.

Рис. 1. Сравнение высоты перьев репчатого лука, выращенного в почве и без почвы

Можно сделать вывод, что перья лука, выращенного в гидропонической установке выше перьев луковиц в грунте и их больше. А одинаковы ли эти перья? Чтобы выяснить это, мы решили сравнить их на клеточном уровне.

Для проведения сравнения мы использовали Микроскоп «Levenhuk D2L NG» с цифровой камерой. Полученные фотографии с увеличением 40 представлены ниже.

Фото 3. Микроскоп «Levenhuk D2L NG с цифровой камерой. Увеличение Х 4 (перо лука, выращенного в грунте)

Фото 4. Микроскоп «Levenhuk D2L NG с цифровой камерой. Увеличение Х 4 (перо лука, выращенного в гидропонической установке)

Из книги «Занимательная ботаника» мы узнали, что основными элементами клетки растения являются ядро, оболочка и цитоплазма⁷. Мы можем их видеть в каждом из образцов. Таким образом, изменений на клеточном уровне не выявлено.

Для того, чтобы сравнить вкусовые качества перьев лука, мы предложили нашим одноклассникам их попробовать (фото 5). 13 человек из 20 выбрали образец 2 – лук, выращенный в установке. Они сказали, что он слаще и сочнее.

Фото 5. Определение вкусовых качеств перьев лука, выращенных в почвенной и беспочвенной среде учениками 2 «В» класса, МАНОУ «Шуховский лицей»

ВЫВОДЫ

Мы изучили книги, получили информацию в сети интернет, узнали мнение экспертов и выяснили, что гидропоника – это метод выращивания растений на искусственных средах без почвы. Данный метод применяется как в промышленных масштабах, так и в домашних условиях.

Мы построили гидропоническую установку и провели эксперимент по выращиванию перьев репчатого лука в почве и в беспочвенной среде. Наша гипотеза подтвердилась:

Выращивание перьев лука методом гидропоники в домашних условиях является незатратным.

Перья лука, выращенного в гидропонной установке выше перьев лука, выращенных в грунте в один и тот же промежуток времени и их больше.

При сравнении на клеточном уровне изменений не выявлено.

Сравнение вкусовых качеств показало, что перья лука, выращенного в беспочвенной среде вкуснее.

Мы планируем не останавливаться на полученных результатах и продолжить эксперименты по выращиванию и сравнению других растений (салат и помидоры черри), выращенных в почве и в гидропонической установке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурганская Т. М. Основы декоративного садоводства / Т. М. Бурганская. – Минск : Высшая школа, 2012. – 361 с.

2. Вахмистров Д. Б. Растения без почвы / Д. Б. Вахмистров. – М.: Детская литература, 1965. – 112 с.

3. Домашняя гидропоника. Пособие по гидропонике. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://gidroponika.by/urok-1-chto-takoe-gidroponika/

4. Зальцер Э. Гидропоника для любителей / Э. Зальцер [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.flowersweb.info/

5. Растения / Пер. с англ. Ю. Соколова. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2002. –33 с.

6. Лаврова С. А. Занимательная ботаника / С. А. Лаврова. – Белгород : Белый город, 2008. – 144 с.

7. Чесноков В. А., Базырина Е. Н. Выращивание растений без почвы / В. А. Чесноков, Е. Н. Базырина – Ленинград: Изд-во Ленингр. у-та, 1960. – 170 с

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

СОЗДАНИЕ ГИДРОПОНИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Муниципальное автономное нетиповое общеобразовательное учреждение «Шуховский лицей»

Дневник наблюдений

«Выращивание перьев лука

в почвенной и беспочвенной среде»

(11-18 ноября 2015 года)

Рыбцова Диана

Хованова Майя

2 «В» класс

Научный руководитель:

Рыбцова И.В.

Хованова Е.В.

БЕЛГОРОД 2015

11 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 0

Высота перьев:0

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 0

Высота перьев: 0

12 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 0

Высота перьев:0

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 3

Высота перьев: 7-40 мм

13 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 1

Высота перьев: 5 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 3-4

Высота перьев: 15-60 мм

14 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 2-3

Высота перьев: 7–25 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 4-5

Высота перьев: 30-100 мм

15 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 2-3

Высота перьев: 10-40 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: первая луковица – 4, вторая луковица – 5

Высота перьев: 55-120 мм

16 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 2-3

Высота перьев: 20-60 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: первая луковица – 4, вторая луковица – 5

Высота перьев: 80-150 мм

17 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 3-4

Высота перьев: 30-95 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 5-6

Высота перьев: 120-190 мм

18 ноября 2015 года

Перья лука в почве

Количество перьев: 3-4

Высота перьев: 35-120 мм

Перья лука в гидропонической установке

Количество перьев: 5-6

Высота перьев: 150-210 мм

1 Бурганская Т. М. Основы декоративного садоводства / Т. М. Бурганская. – Минск : Высшая школа, 2012. – С.49-51; Растения / Пер. с англ. Ю. Соколова. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2002. – С. 28-29

2 Вахмистров Д. Б. Растения без почвы / Д. Б. Вахмистров. – М.: Детская литература, 1965. – С. 5-6

3 Чесноков В. А., Базырина Е. Н. Выращивание растений без почвы / В. А. Чесноков, Е. Н. Базырина – Ленинград: Изд-во Ленингр. у-та, 1960. – С. 25

4 Как приготовить питательный раствор для гидропоники? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://floragrow.ru/gidroponika/pitatelnyj-rastvor.html

5 Зальцер Э. Гидропоника для любителей / Э. Зальцер [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.flowersweb.info/

6 Домашняя гидропоника. Пособие по гидропонике. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://gidroponika.by/urok-1-chto-takoe-gidroponika/

7 Лаврова С. А. Занимательная ботаника / С. А. Лаврова. – Белгород : Белый город, 2008. – С. 12