XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение влияния и роли микро- и макроэлементов на рост растительного организма

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кириенко Д.В. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №4 имени Валерия Геннадьевича Некрасова»

Хуснутдинова Л.Б. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №4 имени Валерия Геннадьевича Некрасова»

Работа в формате PDF

1.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Растения - это единственные организмы, которые кормят все живое. Они являются основными источниками питательных веществ и кислорода. Чтобы они росли и размножались, за ними необходим хороший уход. Все необходимые питательные элементы, растения получают из воды, воздуха и почвы. Они необходимы растениям, для их оптимального, полноценного роста и развития. Почва является основным источником обеспечения растений питательными веществами. Растения своей корневой системой поглощают из почвенных растворов и затем усваивают необходимые им элементы. Для всех растений необходимы 13 элементов, которые принимают участие в обмене веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, медь, цинк, молибден, бор, хлор.

У моей семьи есть сад, в котором мы выращиваем продукты питания, такие как картофель, морковь, свёкла и многое др. Мне всегда было интересно наблюдать, за тем как мама ухаживает за садом. Поэтому меня заинтересовала данная тема.

Цель работы: исследовать влияние питательных элементов на ростовые процессы растений разных семейств; провести химический анализ почв.

Задачи:

Проследить динамику роста надземной части и корневой системы под влиянием разных питательных растворов;

Рассмотреть, как питательные растворы действуют на разные семейства растений;

Провести химический анализ почв.

Новизна: питательные элементы играют важную роль в сохранении здоровья человека. Почти все биохимические процессы зависят от баланса этих веществ. Питательные элементы не синтезируются в нашем организме, они должны поступать извне. Поэтому вырастить здоровый продукт питания просто необходимо.

Гипотеза:если развитие растения зависит от питательных элементов, то это отражается на его ростовом процессе.

Проблема: почвы страдают истощением ресурсов, потому для развития и роста растениям необходимо обогащение ресурсов растворами питательных веществ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Минеральное питание растений.

Минеральное питание растений — это поглощение ими воды и растворенных в ней неорганических (минеральных) веществ. Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва. От плодородия почвы зависит урожайность возделываемых культур. Все растения поглощают минеральные вещества из почвы, но так как человек собирает урожай, то минеральные вещества в почву не возвращаются. В результате почва постепенно истощается. Чтобы восполнить их содержание, в почву вносят органические и минеральные удобрения. [4] Большинство организмов на земле имеют клеточное строение. Все жизненно важные процессы протекают на уровне клетки, поэтому ее химический состав имеет чрезвычайно важное значение для многоклеточных организмов.

Таблица 1. Элементы, входящие в состав клетки.

1.2. Влияние химических элементов на растения.

Азот необходим для всех процессов роста. Выделяют две формы азота, каждая из которых в той или иной мере необходима растениям: нитратная (окисленная) и аммонийная (восстановленная). Азот нитратов накапливается в сочных органах растений, помогая им регулировать водный баланс.

Азот усиливает ростовые процессы у растений, но при его избытке задерживается развитие растений и сроки созревания урожая

Фосфор необходим растениям в начальный период вегетации. Он ускоряет развитие растений, повышает устойчивость их к болезням, способствует улучшению качества и сохранности продукции.

Потребность в фосфоре велика в период образования соцветий, цветения и формирования семян. Фосфор не препятствует переходу растения в состояние покоя, поэтому его смело можно вносить и во второй половине лета. Фосфор повышает сопротивляемость растений к неблагоприятным условиям и болезням.

Калий способствует ускорению созревания овощных культур, улучшению качества продукции, увеличению сроков ее хранения в осенне-зимний период. Он необходим растениям в период образования цветков и плодов, улучшает сопротивляемость их к инфекциям и стрессам. Калий, как и фосфор, растение не станет использовать себе во вред.

Калий не входит в состав органических соединений растения, но принимает участие в процессах образования сахара, крахмала, белков.

Калий делает растение более выносливым, помогает ему бороться с болезнями и непогодой. Если растение получает достаточно калия, оно легче переносит весенние заморозки и зимние морозы. [6]

Признаки голодания растений:

При недостатке азотного питания растения отстают в росте. Главный симптом преждевременное пожелтение нижних листьев.  Побеги тонкие, короткие, рост их слабый. При остром голодании прекращается рост листьев, и они опадают раньше времени.

При сильном недостатке фосфора растение приостанавливает рост стеблей и листьев, происходит задержка цветения и созревания. Листочки с краев скручиваются, на черешках и стеблях появляются фиолетовые и красноватые пятна. На месте этих пятен ткань высыхает. Растение болеет. 

При резком недостатке калия  края листьев имеют обожженный вид: появляется полоска отмершей ткани по краю листовой пластинки, она резко выделяется на фоне остальной части листа. Такие признаки появляются на нижних (старых) листьях. Старые листья при этом отмирают, засыхают. [4]

1.3. Особенности роста лука севок Корадо и редиса Аэлита.

Редиска Аэлита «16 дней»:

Ценность редиса заключается в скороспелости, благодаря чему возможно выращивание его в районах с очень коротким вегетационным периодом. 

Редис является холодостойким растением. Семена его начинают прорастать при +2…+4℃. Всходы легко переносят заморозки до -2…-3℃, а взрослые растения переносят кратковременные понижения температуры до -5…-6℃. 

Оптимальной температурой для редиса считается +18…+20℃.

С момента появления всходов и в период их роста они нуждаются в обильном и равномерном увлажнении. При переменной влажности вырастают корнеплоды с «перетяжками», а при избыточной влажности растения заболевают. 

Редис реагирует чрезвычайно резко на изменение условий выращивания.

В связи со слаборазвитой корневой системой редис предъявляет повышенные требования к влажности, плодородию почвы и ее структуре. [2]

Лук севок «Корадо»:

Оптимальные температурные показатели для созревания лука — 18–20 °С. При более высоких температурах и нехватке влаги ухудшаются вкусовые качества, а при низких — замедляется рост.

«Коррадо» прекрасно приживается на любой почве. Но если вы желаете получить хороший урожай, посадите культуру на рыхлой, дренированной, питательной суглинистой почве. 

Чтобы рассада хорошо взошла, её необходимо регулярно поливать отстоянной водой комнатной температуры. Полив следует проводить при подсыхании верхнего слоя почвы.

Важно! Старайтесь не допустить пересыхания или, наоборот, замокания почвы.

Нуждается молодой лук и в подкормке. Подкормки должно быть 2, с интервалом в 14 дней. [2]

Глава 2. Практическая часть.

Предмет исследования: семена лука и редиса.

Объект исследования: прорастание семян под влиянием растворов с питательными веществами. (Длина надземной части и корневой системы проростков, количество листьев, внешний вид растения.)

Метод исследования: эмпирические, наблюдения, эксперимент.

Опыт № 1. Выращивание растений на различных питательных средах.

1.) Выращивание рассады.

Редиска Аэлита была посажена 10.02. Для хороших всходов мы поместили семена редиса в салафановый пакет, создав парник. Через три дня появились первые всходы.

Лук Севок Корадо был посажен 15.02. Первые семена начали прорастать через 7 дней. Лук, находившийся у окна, долго не всходил, поэтому я поместила его в салафанвый пакет и через 4 дня весь лук полностью взошёл.

Первая подкормка редиски состоялась 23.02, а лука 28.02

2.) Подготовка питательных смесей.

Гумат калия

Массовая доля питательных веществ, %, не менее: калий (K₂O) – 10; Cu – 0,12; Zn – 0,12; Mn – 0,15; Mo – 0,025; B – 0,2; Co – 0,02; Fe – 0,4. Массовая доля гуминовых кислот не менее – 180 г/л.

Комплексное удобрение

Содержание: азот (N) – 22%, фосфор (P₂O₅) – 10%, калий (K₂O) – 16%, микроэлементы.

Азотовит – микробиологическое натуральное удобрение на основе живых почвенных бактерий. Они фиксируют азот из воздуха и питают растения биологическим азотом.

Содержание в препарате живых штаммов В-9029 бактерии Azotobakter chroococcum достигает 5 млрд/см3 (раствор 5*109 КОЕ/г). Дополнительно в препарате присутствует высокоэффективная почвенная микрофлора.

3.) Наблюдение и уход за растениями.

Полив происходил каждый день, а подкормка каждые две неделе (лук подкармливался 2 раза, а редиска 3).

Таблица 2. Результаты выращивания растений на различных питательных

средах. [5]

редиска Аэлита «16 дней» лук Севок Корадо

№1 редис (Гумат калия) №5 лук (Гумат калия)

№2 редис (Комплексное удобрение) №6 лук (Комплексное удобрение)

№3 редис (Азотовит) №7 лук (Азотовит)

№4 редис (без удобрения) №8 лук (без удобрения)

С 10.02.21 по 30.03.21 дома я выращивала редиску и лук, подкармливая их разными удобрениями, для того чтобы сравнить как питательные растворы действуют на ростовые процессы растений разных семейств. (Приложение III)

Рассада редиски состояла из 16 растений. №1 редиска (гумат калия) из 4 растений выжило лишь 3-ое; у растений №2,3,4 выжило 2 проростка.

Рассада лука состояла из 14 растений, не одного проростка не погибло.

Семена лука и редиски были лишены солнечного света, поскольку посажены в конце зимы. Это сказалось на ростовых процессах: побег у лука был длинный и не удерживался в почве, постоянно падал. Редиска не дала корнеплода ей не хватало солнца. Луковица также сморщилась, и никак не выросла.

Вывод: по таблице 2 видно, что выбранные питательные растворы на растения действуют по-разному. Наибольшее количество листьев наблюдалось у растений №2 и 5. Наиболее лучше развитая корневая система была у растений №3 и 6. Хорошо развитый побег – это №2 и 7. У лука без подкормки №8 был тонкий побег, но достаточно длинный. Отсюда следует, что наличие питательных элементов в почве влияет на ростовые процессы растений.

Опыт № 2. Химический анализ почвы.

Для проведения исследования я взяла два растения, выращенных в домашних условиях, и в разных питательных средах это лук Корадо и редиска Аэлита.

Порядок действий. [1]

Возьмем пробу почв из лука и редиса

Растворим образцы в стакане с водой при перемешивании.

Дадим раствору отстояться и сольем с осадка.

Профильтруем раствор до получения прозрачного фильтрата

Проведем анализ почвы на катионы и анионы по предложенной методике¹ и заполним карту анализа.

Сравним результаты анализа с внешним видом экспериментальных растений и сделаем вывод о влиянии питательных элементов на ростовой процесс растений.

Механический анализ почвы. [3]

Оборудование: стеклянные стаканчики, стеклянная палочка, лупа.

Почву каждой пробы я растворила в воде причем объём воды был в 3 раза больше объёма почвы. Раствор тщательно перемешивался 1-2 минуты, а затем я наблюдала за осаждением частиц почвы и структурой осадков с помощью лупы (Приложение IV)

Вывод: в результате сначала оседали более крупные и тяжелые частички песка и глины, а затем более мелкие, но раствор еще долго был мутным – самые мелкие частички находились во взвешенном состоянии.

Получение почвенного раствора и опыты с ним. [3]

Оборудование: бумажный фильтр, воронка, пробирки, стеклянная пластинка, держатель, пипетка, индикаторная бумага, спиртовка.

Вывод: при фильтровании смеси почвы и воды, все нерастворимые частицы остались на фильтре, а полученный раствор стал прозрачным. Несколько капель этого раствора я поместила на стеклянную пластинку и с помощью держателя удерживала её над горелкой до выпаривания воды. После выпаривания фильтрата на стеклянной пластинке остался белый налет – это смесь веществ, растворившихся в воде во время перемешивания. Белый налет присутствовал во всех растворах. У растений №4 и 8 налет был несильный, на остальных пробах налёт был практически одинаково белым.

На индикаторные полоски стеклянной палочкой я нанесла почвенный раствор. В результате индикаторная бумага не изменила свой цвет это говорит о том, что среда в почве нейтральная. (Приложение V)

Результаты химического анализа почвы: [1]

Таблица 2. Качественный химический состав почвы. (Приложение II и IV)

Вывод: в результате анализа химического состава почвы мы обнаружили, что в почве растения №4,7,8 отсутствует один из основных макроэлементов – фосфор (фосфат-ионы не обнаружены).

Почва растения №4 и 8 не содержит калий и фосфор (фосфат–ионы и ионы калия не обнаружены). Химический анализ почвы растения №2 (редиска «гумат калия») показал наличие фосфат-ионов, ионов калия и азота, т. е. присутствие всех основных питательных элементов.

Результаты прогнозирования (Таблицы 2) совпали с результатами качественного химического анализа состава почвы (Приложения II).

Наличие питательных элементов в почве растений влияют на его ростовые процессы. [1,8,9]

Заключение.

Гипотеза подтвердилась наличие питательных элементов в почве влияют на ростовые процессы растений.

Почва нуждается в постоянной подкормке питательными веществами, поэтому опытные садоводы постоянно ухаживают за ней насыщая её разными веществами. В качестве удобрений используют: навоз, листья растений, сосновую кору, древесные опилки, минеральные удобрения. Решение проблемы по истощения почвенных ресурсов является обогащение ресурсов растворами питательных веществ.

В опыте №1 я прослеживала динамику роста наземной и подземной части корневой системы под влиянием разных питательных растворов. Результаты исследования показали, что для редиски самым действенным удобрением оказалось комплексное, содержащая все необходимые питательные элементы. Самые большие ростовые процессы были выявлены у лука подкормкой, которого являлся азотовит.

Каждый раствор действует на растения по-разному в зависимости от того какие элементы необходимы данному растению.Однако понять подходит ли раствор для растения можно будет только через некоторое время, судя по его росту и развитию.

В опыте №2 я провела химический анализ почвы, в котором были установлены соединения, присутствующие в почве разных образцов. (Таблица 4)

Данные результаты опытов могут иметь практическое значение при выращивании комнатных растений, а также полезной информацией при культивировании растительных культур в открытом грунте.

Список литературы.

Астафуров В. И. Основы химического анализа.-М.: Просвещение,1982.-158 с.

Биологический энциклопедический словарь.-М.: Советская энциклопедия,1989.-863 с.

Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений/ О.С. Габриелян-2-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2013.- 286, [2] с. : ил.

Дружинин С. В. Особенности минерального питания растения/ ж. Биология, 2005, №12 с. 8-13

Малый практикум по физиологии растений / Сост. С. Н. Гудкова, Л. М.: Кудикова.- М., Высшая школа, 1998.-69 с.

Богданова Т. Л., Солодова Е. А. Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. - М., «АСТ - Пресс школа», 2005

Гудкова С. Н., Кудинова Л. М. – Малый практикум по физиологии растений. – Волгоград: «Перемена», 1989г.

Су Даркина А. А., Евсеева И. И., Орлова А. Н. - Химия в сельском хозяйстве. - Москва «Просвещение», 1981 г.

Приложение I

Таблица 3.Методика химического анализа.

Астафуров В.И. Основы химического анализа. М.: Просвещение. 1982 г.- 158

Обнаружение катионов.

Обнаружение анионов.

Приложение II

Таблица 4. Качественный химический состав почвы

№1 редис (Гумат калия) №5 лук (Гумат калия)

№2 редис (Комплексное удобрение) №6 лук (Комплексное удобрение)

№3 редис (Азотовит) №7 лук (Азотовит)

№4 редис (без подкормки) №8 лук (без подкормки)

П риложение III

Приложение IV

1. Механический анализ почвы

В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2—3 см). Прилейте дистиллированную воду, объём которой должен быть в 3 раза больше объёма почвы.

Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте 1—2 мин, а затем вооружитесь лупой и наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадков. Опишите и объясните свои наблюдения. [3]

Приложение V

2. Получение почвенного раствора и опыты с ним

Приготовьте бумажный фильтр, вставьте его в воронку, закреплённую в кольце штатива. Подставьте под воронку чистую сухую пробирку и профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Перед фильтрованием смесь не следует встряхивать. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор).

Несколько капель этого раствора поместите на стеклянную пластинку и с помощью пинцета подержите её над горелкой до выпаривания воды. Что наблюдаете? Объясните.

Возьмите две лакмусовые бумажки (красную и синюю), нанесите на них стеклянной палочкой почвенный раствор. Сделайте вывод по результатам своих наблюдений. [3]

Приложение IV