XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экспериментальное выращивание картофеля в Арктической зоне Западной Сибири

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Салиндер Л.М. 1

---

1Муниципальное бюджетное образовательное учреждение Тазовская средняя общеобразовательная школа, МБОУ ТСОШ

Кунин С.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное образовательное учреждение Тазовская средняя общеобразовательная школа, МБОУ ТСОШ

Работа в формате PDF

66.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Общие положения.

В умеренных широтах и в субтропиках картофель созревает за 4 месяца и дает от 250—350 ц/га. При правильной подборке сортов в средней полосе возможно получение двух урожаев в год. В тропиках он может созреть за 3 месяца и дать 150—250 ц/га. Максимальная урожайность современных сортов картофеля составляет 400—800 ц/га. Урожайность зависит от двух основных факторов. Первый это использование качественного семенного материала. Таким являются семенные клубни, выращенные в специализированных семеноводческих хозяйствах или научных учреждениях, и при этом не ниже второй-третьей репродукции. Вторым фактором является правильный уход за клубнями и растениями до и после высадки.

Урожайность достигает максимума в конце вегетации, но и при минимальном сроке возделывания картофель приносит в среднем около половины максимального урожая. Поэтому картофель пригоден для выращивания даже на Крайнем Севере, где вегетационный период составляет менее 60 дней в году.

Условия произрастания растений за Полярным кругом.

Растения на сильно увлажненной почве полярной тундры испытывают недостаток кислорода, который недостаточно поступает к корням.

Почва бедная, слой ее маленький - растениям не откуда брать питание и не за что удержаться корнями. Все растения карликовые, потому, что солнечного тепла здесь в два раза меньше, чем в умеренном климате. Время, в течение которого возможно развитие растений, очень коротко — 2—3 месяца, причем постоянно дуют очень сильные и холодные ветры. Почва в тундре всегда холодная. Оттаивает до 1 метра, ниже многолетняя мерзлота. Даже летом на небольшой глубине температура ее не поднимается выше 10°. При пониженных температурах почвы нарушается деятельность корней: они плохо усваивают азот и фосфор. В результате растения плохо растут: уменьшаются их размеры, они становятся мелколистными.
Зима продолжается около 8 месяцев, средняя годовая температура всюду ниже нуля, заморозки возможны во все месяцы лета. Трудно жить растениям в таких суровых условиях.
Отсутствие в тундре высоких деревьев и кустарников объясняется прежде всего губительными для них иссушающими сильными ветрами в весеннее время, когда надземные части растений сильно нагреваются солнцем, а корни не могут подать из холодной почвы достаточного количества воды. В этих условиях надземные части растений быстро погибают. Губительно отражается на растениях и недостаточная толщина снежного покрова. Все части растений, которые возвышаются в тундре над снежным покровом, зимой сильно высыхают. Лютые морозы и ураганные ветры обезвоживают ткани, а кристаллы плотного снега в пургу сдирают кору и ломают почки. Поэтому мы применяем другой способ выращивания картофеля на Крайнем Севере.

Опыт выращивания картофеля в Бурятии.

В Бурятии при посадке картофеля они не закапывают его, а раскладывают его по поверхности грядки на одинаковом расстоянии. Накрывают картофель прошлогодним полуперепревшими листьями, соломой, сеном, травой, опилками, срезанными сорняками – всем тем органическим материалом, который у них есть.

При появлении молодых стеблей с листьями начинается окучивание посадки картофеля. Аккуратно раздвигая проросшие стебли, они подсыпают новую порцию влажной рыхлой биомассы. Если идут дожди, то можно обойтись и без полива 2,3.

Преимущество выращивания картофеля заключается в том, что при его выращивании под «органическим материалом» его не нужно копать, так как слой растительных остатков хорошо удерживает влагу, пропускает воздух и сохраняет внутри тепло. Ведь клубни картофеля нарастают не на корнях, а на стеблях, которые находятся в темноте.

Картофель. Биологические особенности.

КАРТОФЕЛЬ (лат. Solánum tuberósum)

КАРТОФЕЛЬ, ИЛИ ПАЛЁН КЛУБНЕНОСНЫЙ – ВИД МНОГОЛЕТНИХ КЛУБНЕНОСНЫХ ТРАВЯНИСТЫХ РАСТЕНИЙ ИЗ РОДА ПАСЛЁН, СЕМЕЙСТВА ПАСЛЕНОВЫЕ. ∗ K ( 5 ) C ( 5 ) A 5 G ( 2 _ ) {\displaystyle \ast K_{(5)}\;C_{(5)}\;A_{5}\;G_{({\underline {2}})}}

Травянистое растение, достигающее в высоту более 1 метра.

Стебель голый, ребристый. Часть стебля, погружённая в почву, выпускает длинные побеги (длиной 15—20, у некоторых сортов 40—50 см).

Лист картофеля тёмно-зелёный, прерывисто-непарноперисторассечённый, состоит из конечной доли, нескольких пар (3—7) боковых долей, размещённых одна против другой, и промежуточных долек между ними. Непарная доля называется конечной, парные доли имеют порядковые названия — первая пара, вторая пара и т. д. (счёт ведётся от конечной доли). Доли и дольки сидят на стерженьках, прикреплённых к стержню, нижняя часть которого переходит в черешок. Около долей пар размещаются ещё более мелкие дольки.

Цветки белые, розовые и фиолетовые, собраны щитком на верхушке стебля, чашечка и венчик пятираздельные.

Из пазух зачаточных листьев в подземной части стебля отрастают подземные побеги — столоны, которые, утолщаясь на вершинах, дают начало новым клубням (видоизменённым побегам). На концах столонов развиваются клубни, которые, в сущности, не что иное, как вздувшиеся почки, вся масса которых состоит из тонкостенных гранёных клеток, наполненных крахмалом, а наружная часть состоит из тонкослойной пробковой ткани. Клубни созревают в августе — сентябре.

Плод — многосемянная, тёмно-зелёная, ядовитая ягода диаметром 2 см, по форме напоминающая маленький помидор.

В зелёных вегетативных частях растения содержится алкалоид соланин, который служит для защиты растения от поражения бактериями и некоторыми видами насекомых. В связи с этим позеленевшие клубни картофеля несъедобны, хотя удаление поверхности на значительную глубину (более 1 см) и более длительная термообработка сохраняют его съедобность.

Биологические особенности.

Картофель размножают вегетативно — небольшими клубнями или частями клубней (и для целей селекции — семенами). Они высаживаются на глубину от 5 до 10 см.

Прорастание почек клубней в почве начинается при 5-8 °C (оптимальная температура для прорастания картофеля 15-20 °C). Для фотосинтеза, роста стеблей, листьев и цветения — 16-22 °C. Наиболее интенсивно клубни образуются при ночной температуре воздуха 10-13 °C. Высокая температура (ночная около 20 °C и выше) вызывает тепловое вырождение. Из семенных клубней развиваются растения с резко пониженной продуктивностью. Всходы и молодые растения повреждаются при заморозках в −2 °C.

Наибольшее количество воды растение потребляет во время цветения и клубнеобразования. Избыток влаги вреден для картофеля.

На формирование надземной части и клубней расходуется много питательных веществ, особенно в период максимальных приростов вегетативной массы и начала клубнеобразования. При урожае 200—250 ц с 1 га растения извлекают из почвы 100—175 кг азота, 40-50 кг фосфора и 140—230 кг калия.

Лучшие для картофеля почвы — чернозёмы, дерново-подзолистые, серые лесные, осушенные торфяники; по механическому составу — супеси, лёгкие и средние суглинки. Почва для картофеля должна быть рыхлой: в уплотнённой почве формируются мелкие и деформированные клубни.

Лучшими удобрениями служат калийные соли, затем костная мука, известь, перепревший навоз (не кислый, например, в смеси с той же известью). Избыток азотных удобрений в почве нежелателен, так как это способствует разрастанию ботвы в ущерб образованию клубней.

Генетика картофеля

Большинство культивируемых сортов картофеля являются тетраплоидами с числом хромосом, равным 48 (2n=4x=48). Соответственно, в гаплоидный набор картофеля входит 12 хромосом. Размер генома составляет около 844 Мб. Для культивируемых сортов характерна высокая гетерозиготность, они страдают от инбредной депрессии, а также от чувствительности к различным фитопатогенам и вредителям. Эти характеристики совместно с тетраплоидией значительно затрудняют классическую селекцию картофеля^[7]. Геном картофеля был отсеквенирован в 2011 году силами Международного консорциума по секвенированию картофеля. В состав этого коллектива входили 16 научных групп из разных стран, в том числе из России.

Химический состав клубней зависит от сорта, условий выращивания (климатических, погодных, типа почвы, применяемых удобрений, агротехники возделывания), зрелости клубней, сроков и условий хранения и др.

В среднем картофель содержит (в %): воды 75; крахмала 18,2; азотистых веществ (сырой белок) 2; сахаров 1,5; клетчатки 1; жиров 0,1; титруемых кислот 0,2; веществ фенольной природы 0,1; пектиновых веществ 0,6; прочих органических соединений (нуклеиновых кислот, гликоалкалоидов, гемицеллюлоз и др.) 1,6; минеральных веществ 1,1. Условно различают сорта картофеля с высоким содержанием сухих веществ (более 25 %), средним (22—25 %) и низким (менее 22 %).

Крахмал составляет 70—80 % всех сухих веществ клубня. Находится крахмал в клетках в виде слоистых крахмальных зёрен размером от 1 до 100 мкм, но чаще 20—40 мкм. Содержание крахмала зависит от скороспелости сортов, которое выше у позднеспелых.

В процессе хранения количество крахмала в клубнях уменьшается в результате гидролитического распада его до сахаров. В большей мере снижается содержание крахмала при низкой температуре (1—2 °C). Сахара в картофеле представлены глюкозой (около 65 % к общему сахару), фруктозой (5 %) и сахарозой (30 %), в незначительном количестве встречается мальтоза, обычно при прорастании картофеля. Наряду со свободными сахарами в картофеле имеются фосфорные эфиры сахаров (глюкозо-1-фосфат, фруктозо-6-фосфат и др.).

Клубни содержат в среднем

воды — 76,3 %

сухого вещества — 23,7 %, в том числе

крахмала — 17,5 %

сахаров — 0,5 %

белка — 1-2 %

минеральных солей — около 1 %

Родина картофеля

Издавна считается, что картофель пришел к нам из Южной Америки. Родина картофеля - это Чили, Перу и Боливия. Даже сегодня, в наше время, в Андах можно увидеть, как в дикой природе произрастает картофель. Там, на высоте более километра, можно встретить клубни практически всех известных на данный момент сортов. По предположениям ученых, в древние времена индейцы в той местности могли разводить и скрещивать сорта различных растений, включая картофель. Самая первая информация о картофеле поступила от испанца, участника военного похода Юлиана де Кастельянос в 1535 году. По его словам, мучнистый корнеплод этого растения пришелся по вкусу даже испанцам. Правда, мало кто обратил внимание на его слова. Так можно коротко описать, как началась история происхождения картофеля (его распространения).

Картофель: история появления в России.

Постепенно культура распространилась в странах Европы, как мы увидели это на примере Ирландии, а в самом начале восемнадцатого века она впервые появилась и в России. В те годы Петр I проездом находился в Голландии. Там ему представилась возможность вкусить блюда, приготовленные из картофеля (в то время, как и сегодня, не подозревали, что родиной картофеля является Южная Америка). Продегустировав новшество кулинарии, русский государь отметил оригинальный вкус картофельных плодов. Так как в России этого деликатеса не было еще, он решил отправить к себе на родину мешок с картофелем. Так началась история картофеля в России.

Почему картофель так популярен в России

Во времена Петра I люди не знали о химической и питательной ценности этого корнеплода для организма человека. Однако история картофеля показывает, что он содержит вещества, необходимые для выживания в периоды голода, болезней и несчастий. Что же такого ценного и полезного в этом обычном корнеплоде? Оказывается, его белки содержат чуть ли не все аминокислоты, которые мы могли бы встретить в растительной пище. Трехсот грамм этого овоща достаточно для того, чтобы удовлетворить дневную норму калия, фосфора и углеводов. Картофель, особенно свежий, богат витамином С и клетчаткой. Более того, в нем содержатся и другие необходимые для жизнедеятельности элементы, такие как железо, цинк, марганец, йод, натрий и даже кальций. Причем больше всего полезных веществ содержится именно в кожуре картофеля, которую сегодня очень часто не употребляют в пищу. Однако в голодные времена простые люди не пренебрегали ею и ели картофель целиком, запеченный или вареный.

Цель и задачи исследовательской работы.

Основная цель исследовательской работы – осуществить экспериментальную посадку картофеля на приусадебном участке поселка Тазовский.

Задачи исследовательской работы:

Посадка картофеля на деревянной эстакаде.

Уход и полив растений.

Измерение параметров почвы и температуры окружающей среды.

Посадка картофеля на деревянной эстакаде.

В начале мы соорудили деревянную эстакаду - настил. Настил нам был необходим для того чтобы приподнять посадку над промерзшим за зиму грунтом. Таять наш естественный грунт будет еще долго. На его естественной поверхности температура будет всегда ниже, чем на выстроенной эстакаде.

На выстроенный настил, мы в начале высыпали опилки, стружку и деревянные отходы из столярной мастерской нашей школы. Этот материал даст дополнительное тепло от собственного биологического разложения и в некоторой степени даст возможность вырастить картофель в тяжелой природной среде Крайнего Севера.

Материал на деревянный настил подготовил мой папа. 14 июня 2020 года мы решили высадить картофель, купленный ранее в магазине. В это время еще не весь снег потаял.

Уход и полив за высаженной культурой.

С появлением ростков картофеля мы стали его подсыпать песком с реки. В июне и в первой половине июля картофель мы поливали. С середины июля наступило холодное и дождливое лето. Это видно из графика летних температур, приведенных в работе ниже.

Измерение параметров почвы.

Измерение параметров температуры, влажности и кислотно-щелочному баллансу почвы проводились с помощью, указанных ниже, приборов .

Кислотно-щелочной балланс (рН) почвы на грядке в высаженной культурой, находился в пределах нормы и составлял в среднем 6,5-7,0. Показатель влажности почвы в грядке анализировался по прибору влагомеру и при снижении уровня влажности осуществлялся полив растений.

Мониторинг температурного режима произрастания.

Контроль за температурным режимом произрастания культуры осуществлялся в трех точках: температура грунта на грядке, температура грунта на участке и температура окружающей среды.

Результаты наблюдений постоянно заносились в таблицу.

Таблица 1

Данные из приведенной таблицы легли в основу построения графика температуры всего периода выращивания картофеля в Арктической зоне Западной Сибири летом 2020 года.

В первую часть всего вегетативного периода было относительно тепло. Растения достаточно активно развивались и цвели. Во вторую половину, с двадцатых чисел июля начало холодать. Развитие картофеля несколько замедлилось.

График температурного режима произрастания картофеля.

Надо отметить, что лето 2020 года оказалось относительно прохладным. С 26 июля дневные температуры снизились до +10°С …+12°С, что значительно замедлило рост культуры.

С 20 августа 2020 года по утрам стали наблюдаться утренние заморозки на почве, что привело к окончательному завершению роста картофеля.

Результат.

14 сентября 2020 года, ровно через 62 суток произрастания посаженной культуры, мы выкопали наш урожай.

Экспериментальная посадка картофеля в непростых климатических условиях прошла успешно. Не смотря, на то, что урожай картофеля оказался невелик, всего 8,5 кг (посажено 6,05 кг) это первый опыт высадки данной культуры в натуральных условиях Западно-Сибирского Заполярья. Необходимо особо отметить, выращенный картофель обладал отменными вкусовыми качествами. При его выращивании не применялись химические удобрения.

Выводы по проведенной исследовательской работы.

Экспериментальная посадка картофеля в сложных климатических условиях доказала возможность возделывания картофеля за Полярным кругом.

Перед нами не стаяла задача по выращиванию большого урожая картофеля, мы получили изначальный опыт возделывания этой культуры.

Погодно-климатические условия произрастания при всех своих сложных моментах, допускают, что при достаточном уходе и утеплении растений в ночное время, можно получать достойный для нашей местности урожай.

Необходимо разработать специальную технологию по выращиванию картофеля в условиях вечной мерзлоты и вести селекционную работу.

Литература.

Технология выращивания картофеля. Высокий урожай без труда. http://umnye-sovety.ru/texnologiya-vyrashhivaniya-kartofelya-vysokij-urozhaj-bez-truda

Выращивание картофеля под соломой https://sad-ogorod.in.ua/ogorod/vyraschivanie-kartofelja-pod-solomoj/

Технология выращивания картофеля в Мухоршибирском районе Республики Бурятия. https://www.stud24.ru/technology/tehnologiya-vyrashhivaniya-kartofelya-v-muhorshibirskom/30876-96705-page1.html

Выращивание раннего картофеля в Центральной Якутии http://www.dslib.net/rastenie-vodstvo/vyrawivanie-rannego-kartofelja-v-centralnoj-jakutii.html