Выращивание растений без почвы

XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2021

Выращивание растений без почвы

Потехина С.И. 1
1МБОУ «СОШ № 140» г. Казани
Пахомова Н.В. 1
1МБОУ «СОШ № 140» г. Казани
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мы с вами уже давно не удивляемся богатому разнообразию овощей, ягод, встречающему нас в супермаркетах в зимний период. Листья салата, базилика, петрушки, разнообразные ягоды и фрукты могут украсить наш стол в любое время года. 

Я задалась вопросом: откуда они пришли к нам, ведь за окном трескучие морозы и вырастить их, сейчас как мы выращиваем культуры летом на даче невозможно?

Так возникла идея нашей исследовательской работы, так впервые я узнала о гидропонике.

В весеннее и летнее время мы проводим много времени на даче, выращивая различные овощные и цветочные  культуры.  Для того  чтобы  вырастить хороший урожай,  необходимо  затратить  много  усилий  и  времени: необходимо подобрать участок, подготовить почву, обеспечить растения водой,  светом, питательными веществами. Но результат нашего труда не всегда может получиться самым высоким. Современное хозяйство с каждым годом внедряет новые технологии по выращиванию культурных растений, в частности метод гидропоники. Применение гидропоники для выращивания овощей и зелени более плодотворно, чем традиционные методы выращивания.

Актуальность этой темы заключается в том, что в сельском хозяйстве, промышленности и даже в быту возрастает роль гидропоники.

Во – первых: Россия, являясь самым большим государством в мире, объединяет много природных зон с разными климатическими условиями. Люди, которые населяют различные регионы нашей страны, одинаково нуждаются в круглогодичном получении необходимых для здоровья витаминов и минеральных веществ. Если в южных районах страны это не является проблемой, то территории Урала, Крайнего севера, Дальнего Востока и других областей остро нуждаются во внедрении инновационных технологий, позволяющих обеспечить население недорогими и качественными овощами и фруктами.

Во – вторых: Применение гидропоники снижает финансовые затраты на обработку почвы, защиту от сорняков и вредителей, позволяет выращивать большее количество растений на ограниченной площади посадки, получая качественную продукцию.

Цель работы: Изучить рост и развитие растений в разных субстратах и выявить преимущество выращивание растений методом гидропоники.

Задачи исследования:

1. Подобрать и проанализировать литературу по теме исследования.

2. Изучить основные методы беспочвенного выращивания растений.

3. Выбрать один из методов выращивания растений без почвы для проведения практического исследования.

4. Провести эксперимент по выращиванию растения в искусственно созданных условиях с применением выбранного метода.

5. Проанализировать полученные результаты.

Объектом исследования является метод выращивания растения без почвы.

Гипотезой настоящей работы стало предположение о том, что наличие почвы и естественных природных условий не являются единственным и решающим фактором для выращивания растения.

Работа над исследованием предполагает использование следующих методов: поиск, аналитика, сравнение, анализ и синтез.

Этапы проведения исследования:

1. Сбор и анализ информации.

1.1. Анализ практического применения беспочвенного выращивания растений.

1.2. Определение преимущественного метода выращивания растений без почвы.

2. Практическое применение выбранного метода:

2.1.Выбор семян для проведения исследования.

2.2.Подготовка субстрата.

2.3.Помещение семян в субстрат.

2.4.Наблюдение за ростом и развитием семян в искусственно созданных условиях.

2.5.Результат исследования.

ГЛАВА I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Что такое гидропоника?

Слово «гидропоника», по-гречески, значит «вода и работа». В науке «гидропоника» - это способ выращивания растений без почвы, при котором растение получает из раствора все необходимые питательные вещества в нужных количествах и точных пропорциях.

Применение гидропоники снижает затраты на обработку почвы, защиту от вредителей и сорняков. Использование безземельных субстратов позволяет выращивать больше растений на ограниченной площади. Вода и удобрения расходуются рациональнее за счет многократного их использования.

Различают три основных метода выращивания растений на питательных растворах:

- водная культура - собственно, гидропоника;

- субстратная культура - гидрокультура;

- воздушная культура - аэропоника.

Гидропоника или водная культура - это метод выращивания, при котором растение укореняется в тонком слое органического субстрата (торф, мох и т.п.), уложенного на сетчатую основу, опущенную в поддон с питательным раствором.

Для выращивания растений методом водной культуры нужен специальный гидропонный горшок, который можно изготовить и самостоятельно.

Аэропоника (воздушная культура) представляет собой метод выращивания растений без субстрата вообще.

1.2. Из истории гидропоники

Считается, что методы выращивания растений без почвы – это современные технологии. Да, действительно, это технологии будущего, успешно разрабатываемые в разных странах, но стоит вспомнить пословицу: новое – это хорошо забытое старое…

История исследований по выращиванию растений не на естественных почвах начинается с глубокой древности. До нашего времени не сохранилось одно из семи чудес света– висячие сады Семирамиды в Вавилоне. Эти цветущие сады являлись чудом не только потому, что находились в раскалённой пустыне и поражали своими размерами… В садах Семирамиды для содержания растений использовались примитивные гидропонные системы. В качестве субстрата использовалась смесь земли и камней, описания рецепта приготовления питательного раствора, к сожалению не сохранилось.

Культуру выращивания растений без почвы практиковали древние цивилизации Вавилона, Египта и Китая. Цивилизация Ацтеков, например, ощущала острую нехватку пригодных для земледелия территорий. Они строили своеобразные плоты, покрывали их илом и отложениями из озера, высаживали на таких плотах различные культуры (кукурузу, бобы, тыкву), саженцы прорастали, их корни пробивались между бревнами плота прямо в воду озера, из которого они брали все необходимые вещества для роста. Эти плавающие по озеру сады с цветами и овощными культурами поразили воображение испанских завоевателей, которые пришли туда в 16 столетии.

Примерно в одно и то же время в девятнадцатом веке немецкий ботаник Ф.Кноп, а в России К.А.Тимирязев и Д.Н. Прянишников разрабатывали метод выращивания растений в водных растворах.

В 1936 г. Уильям Ф. Герикке США испытал выращивание овощей в растворах, назвав данный метод гидропоникой. 

В нашей стране первые опыты по выращиванию растений методом гидропоники были проведены в 1938-39 годах и сначала только в воде. Но корни плохо снабжались кислородом, поэтому кроме питательного раствора необходим нейтральный субстрат для снабжения корней кислородом из воздуха, в нашем случае это керамзит. Но так же корни могут быть размещены во мхе, опилках, торфе. Эти растения даже могут висеть в воздухе в затемненной камере. И так, при выращивании растений методом гидропоники корни растений находятся не в почве, а в заменителе почвы, который создает опору развитию корневой системы.

Уже сейчас по всему миру существуют несколько компаний, которые уже довольно длительный период времени работают на этом рынке.

1996

В Нидерландах компания Canna предлагает «Кокос Canna» – субстрат для корней растений, сделанный из волокон шелухи кокосового ореха, органическая возобновляемая альтернатива минеральной вате.

1998

В октябрьском выпуске “High Times” (#278) эксперт по культивированию на гидропонике Жорж Сервантес (Jorge Cervantes) раскрывает секреты гидро-органического выращивания растений как альтернативу почвенному выращиванию, с применением химическим питательных солей – “Гидро-Органика: Естественный подход к гидро-органике” (“Hydro-Organic: The Natural Approach to Hydroponics.”).

1999

В августовском выпуске “High Times” (#288) Кушман (Kushman) публикует 1-й Годовой Доклад по гидропонике, в котором положил начало традиции освещать лучшие гидро системы и сопутствующие товары.

1.3. Мифы о гидропоники.

М иф 1: Гидропоника - это новая технология.

Еще в древнем Египте фараоны наслаждались вкусом фруктов и овощей, выращенных с помощью гидропоники. Одно из семи чудес света всего мира, Висячие сады Семирамиды в Вавилоне, на самом деле, было просто гидропонным садом. В Индии растения выращиваются прямо в кокосовом волокне, корни растений погружены в воду. Если гидропоника – это новая технология, то она новая уже тысячи лет. Гидропоника – не новинка – она просто отличается от прочих методов выращивания.

Миф 2: Гидропоника - это что-то искусственное и ненатуральное.

Рост растения натурален. Растениям требуются простые, природные вещи для нормального роста. Гидропоника обеспечивает все потребности растения в нужном количестве и в нужное время. Нет ничего необычного в химических составах питательных растворов, которые подаются корням растений. Вы не найдете ничего натуральнее во всем мире.

Миф 3: Гидропоника вредит окружающей среде.

Это абсолютно неверно. Выращивание растений гидропонными методами намного бережливее к земле и водоемам, чем традиционные методы садоводства и огородничества. Мы считаем воду одним из наших драгоценнейших ресурсов, а с помощью гидропоники мы экономим от 70 до 90 процентов воды, чем при обычном садоводстве. Еще одна выгода в том, что никакие удобрения не попадают в естественные водоемы, как это происходит при традиционном выращивании.

 Миф 4: Гидропоника - это что-то из области космических технологий, слишком сложна и высокотехнологична для понимания обычным человеком и ей сложно научиться.

Как уже было сказано, гидропоника – это выращивание без почвы и для этого не требуется особых устройств и изысков. Недорогое ведро или цветочный горшок, заполненные субстратом и орошение гидропонным раствором – вот и вся гидропоника. Лист пенопласта с отверстиями, в которые вставлены горшочки, плавает на поверхности воды в ванне с раствором – тоже гидропоника.

 Миф 5: Гидропоника слишком дорогая.

Это не совсем верно. Как и с любым хобби, вам захочется новых «игрушек» или вы захотите улучшить и расширить ваши знания. И садоводы всегда тратят средства на своих любимцев, будь это бонсаи, орхидеи, огородничество и т.д. Однако, не всегда бывает легко добиться желаемого результата и уложиться в размеры планируемого бюджета. Так и с гидропоникой. 

 Миф 6: Использование гидропоники не получило распространения.

Снова неверно. Гидропоника обширно используется во всем мире. Она используется в странах, где климат не позволяет или ограничивает выращивание и где почва слишком бедна для производства больших урожаев. Она также используется в странах, включая США, где почвы были так отравлены удобрениями и стали токсичными, что на них невозможно более выращивание.

М иф 7: Гидропонику можно использовать только в закрытых помещениях.

Гидропонику легко использовать как на улице под солнцем, так и в помещениях. Одно преимущество в выращивании в закрытых помещениях в том, что вы, а не матушка-природа, контролируете и управляете сезонами, и для вас сезон выращивания длится 12 месяцев в году.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Экспериментальная часть нашей работы проходила в несколько этапов.

2.1. Подготовка выращивания растений.

На первичном этапе нашей работы был отобран материал для проведения эксперимента.

1. В магазине мы купили овес - обработанный корм для волнистых попугаев.

2.Приобрели и кюветки с решетчатыми отверстиями для посадки зерновой культуры.

Вместо земли использовали экологически чистые материалы для посадки: сухие листья деревьев и мох- сфагнум.

3.Сухие листья и мох - сфагнум собирали в лесу с деревьев. Фото 1 – 2.

Фото 1 - 2. Отбор материала для посадки зерновой культуры

4.По кюветкам распределили сухие листья и мох – сфагнум.

5.Поверх каждого субстрата высадили семена овса, купленного в зоомагазине. Фото 3 – 4.

Фото 3. Посадка овса поверх сухих листьев

Фото 4. Посадка овса на мох

6.Полив осуществляли сразу. В первом варианте поливали зерно и сухие листья, ставили специальный поддон для воды и воду не удаляли.

7.Во втором варианте поливали мох - сфагнум с зерном без поддона. Полив был в равных количествах.

   

Фото 5-6. Полив в равных количествах по 1 литру воды.

8.Для лучшей всхожести пробы накрыли полиэтиленовыми пакетами

Фото 7.

2.2. Результаты выполнения эксперимента

Опыт длился около месяца. Во время эксперимента были созданы одинаковые условия для роста и развития растений. Первые изменения не заставили себя долго ждать.

Всхожесть ростков была разной, что показано на фото 8 - 9.

На мху всхожесть семян появилась на 1 – е сутки.

   

Фото 8.

Фото 9.

 

На 3 сутки ростки и корешки семян овса заметно отличались от ростков, выращенных на листьях. Ростки семян овса на основе листовой подстилки достигли 6,5 см, а на основе мха составляли - 12 см.

   

Фото 10 . Ростки овса на основе листовой подстилки

Фото 11. Ростки овса на основе мха

Разница в росте корневой системы и основного ростка овсяной культуры составила в 2 раза. Фото 12-13.

   

Фото 12. Оценка корневой системы злаковых выращенных на листовой подстилке

Фото 13. Оценка корневой системы злаковых выращенных на мху.

Фото 14. Овес, выращенный на мху.

Полученные результаты мы с мамой использовали на своем дачном участке. Высадили семена огурцов в мох и в грунт.

Опыт показал, что применение сфагнума для огурцов жарким летом увеличивает всхожесть, устраняет увядание ростков, и приводит к хорошему урожаю влаголюбивых растений.

   

Фото 15. Огурцы, укутанные мхом, лучше сохраняют влагу, не зарастают сорняком. Количество полива не ежедневное

Фото 16. Огурцы на грунте ежедневный полив.

Заключение

Гипотеза нашего исследования подтвердилась, т.е. мы доказали, что наличие почвы и естественных природных условий не являются единственным и решающим фактором для выращивания растения. Можно вырастить растения намного быстрее, чем обычным способом. Выращивание методом гидропоники не требует никаких добавочных удобрений и подкормок. Нам не требуется ни земля, ни подкормка, ни рыхление почвы. Растение будет чистым. Выращивание на гидропонике можно осуществлять круглогодично.

В ходе выполнения теоретической и экспериментальной части работы, я узнала много нового для себя и поняла, что гидропоника позволяет легко создавать оптимальные условия для роста растений, получать высокие урожаи, экономить воду, питательные вещества. Она делает ненужным всю трудоемкую работу по обработке и удобрению почвы. На гидропонике можно выращивать вкусные и экологически чистые овощи.

Проводя наблюдения за ростом и развитием растений, мы убедились, что гидропоника, как метод, очень перспективен. Сегодня ресурсов планеты не хватает, чтобы прокормить население, а в ближайшем будущем потребуется еще больше продуктов питания, так как население Планеты растет. 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, можно решать проблему доставки качественной «пищевой» зелени к нашему столу.

Технология выращивания требует сравнительно небольшой площади и объема, что открывает перед гидропоникой самые широкие перспективы и позволят человечеству создать мощные заводы по выращиванию растений и производству продовольствия прямо в центре городских мегаполисов, а значит решить раз и навсегда проблему голода в мире.

Список литературы:

1.Зальцер Эрнст - Гидропоника для любителей

2. Зинин Ю., «Вавилон: из мглы веков в сегодняшний день», Наука и Жизнь, 2011, № 1.

3.Журнал «Гидропоника», 2014, 2013 гг.

6. История гидропоники (http://gidroponika.com/content/view/34/#axzz4WQeCCvDm)

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

5. Чесноков В.А., Базырина Е.Н.,«Выращивание растений без почвы», Ленинград, Ленинградский университет, 1984 г.

Интернет источники: 
1. http://www.botanichka.ru/blog/2011/01/06/hydroponic-2/
2. http://www.7dach.ru/janlight/elektronnyy-ogorod-na-vashem-podokonnike-6-variantov-4790.html
3. http://www.prodindustry.ru/archive/2005/december/0005.php

4. http://growhead.com/

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

6.www.gidroponica.su – Гидропоника своими руками

7.www.ponics.ru – Гидропонное выращивание растений

8.http://gidroponika.com/content/view/735/236/ Гидропонный журнал

Просмотров работы: 41