XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Гидропоника, как способ выращивания культур в домашних условиях зимой

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дребезгина Д.С. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Верещагинский образовательный комплекс» структурное подразделение Гимназия

Пермякова Е.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Верещагинский образовательный комплекс» структурное подразделение Гимназия

Работа в формате PDF

5.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Зима - это время авитаминоза, поэтому употребление в пищу зелени поможет пополнить недостаток витаминов в организме. Мы задались вопросом можно ли дома выращивать культуры на подоконнике и можно ли это сделать, не используя почвогрунт. Мы узнали, что есть технология гидропоники, позволяющая выращивать большее количество растений на ограниченной площади посадки, получая качественную продукцию. Так что же такое гидропоника? Какие виды гидропоники существуют? Можно ли дома выращивать растения используя гидропонное оборудование?

Исходя из данных вопросов, определилась тема исследования: «Гидропоника, как способ выращивания культур в домашних условиях зимой».

Цель работы: Изучение особенностей гидропоники и её возможности при выращивании растений в домашних условиях. Для раскрытия цели были определены следующие задачи:

Познакомиться с историей возникновения гидропоники;

Рассмотреть виды гидропоники;

Проанализировать доступность и эффективность гидропоники в домашних условиях.

Проанализировать какие растения лучше выращивать с помощью гидропоники.

Объект исследования – гидропоника, как способ выращивания растений в домашних условиях.

Предмет исследования - особенности выращивания растений с помощью гидропоники, ее возможности.

Гипотеза: Мы предполагаем, что сможем определить, возможно ли выращивание растений зимой в домашних условиях без использования почвы и выращивание растений с использованием гидропоники намного быстрее, чем выращивание обычным способом

Методы исследования - изучение литературы: конспектирование, аннотирование и др. Данные методы были использованы при написании теоретической части работы. Выращивание растений с помощью универсального проращивателя и с использованием гидропонного проращивателя, эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ информации – методы, использованные нами при работе над практической частью нашего исследования.

История возникновения гидропоники.

Прежде, чем начать наше исследование, мы решили узнать определение слова гидропоника

В толковом словаре С. И. Ожегова дается такое определение: «Выращивание растений без грунта, на питательных растворах»

Словарь Т.Ф. Ефремова так объясняет значение слова: «Выращивание растений без почвы, на искусственных питательных средах, а также искусственная питательная среда для выращивания растений»

Гидропоника, по-гречески, значит «вода и работа». В науке «гидропоника» - это беспочвенный способ выращивания растений, при котором растение получает из питательного раствора все нужные вещества в необходимых количествах и пропорциях.

Еще в древнем Египта 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 (Приложение 1). В Индии растения выращиваются прямо в кокосовом волокне, корни растений погружены в воду. Если гидропоника – это новая технология, то она новая уже тысячи лет.

Первым, кто пытался объяснить и описать процесс питания растений, был Аристотель. Он и пришел к выводу, что, пища к растениям поступает уже в готовом виде. Правда, после смерти ученого, изучение этого вопроса затянулось, но в 17 в. Им упорно занялся Иоганн Ван Гельмонт. Проводя эксперименты, он хотел понять, каким образом растения получают питательные элементы и как происходит их рост.

Затем в историю развития гидропоники поочередно внесли свои труды ЭдмеМариот, Марчелло Мальпиги, Стефан Хэйлс и Джон Вудворд. Благодаря их наблюдениям стало ясно, что для роста культур важную роль играет кислород, а для производства своих клеток они используют химические вещества.

Подхватил эстафету в желании разгадать тайны растений немецкий ботаник и агрохимик Юстус фон Либих, живщий в 19 веке, он также изучал принцип питания растений, вывел такое утверждение: «Источник питания растений – это неорганическая природа». Растению не нужно тратить энергию на поиск «питания», в связи с этим корневая система развивается быстрее, поглощая уже подготовленные элементы. Все сэкономленные усилия идут на развитие и рост.

В 1856 году два немецких ботаника Ю. Закс и Ф. Кноп впервые вырастили растения из семян на искусственном растворе, что позволило им предположить, из каких химических элементов составлен «рацион» растений (Приложение 2).

Благодаря их исследованиям стало ясно, какие именно химические элементы растения используют для своего роста и развития.

В начале ХХ века Американский ученый по имени Уильям Герикке стал основателем теории гидропоники. Он без труда выращивал овощи в специальных емкостях, которые были заполнены питательным раствором. Примерно в это же время советские ученые Прянишников и Тимирязев выращивали растения в химических растворах. Крупная установка была создана в советском институте плодоводства по инициативе профессора Д.Н. Прянишникова. Результаты работ этой значительной научной установки были практически реализованы советской полярной экспедицией уже в 1937 году. Таким образом, гидропоника пришла в Россию и прижилась у нас.

В наше время производство растений с использованием гидропоники имеет перспективу, потому что не зависит от погодных условий, отпадает необходимость в строительстве теплиц, так как фабрику можно разместить в любом помещении, необходимо только специальное оборудование. (Приложение 3).

Таким образом, изучая литературу по данному вопросу, можно сделать следующие выводы: история появления гидропоники уходит глубоко в древность. Мы выяснили значение слова «Гидропоника». Определили, что данной темой интересовались ученые многих стран и в разное время, также что в наши дни гидропоника развивается и имеет большую перспективу.

Типы гидропонных систем.

На сегодняшний день известны несколько десятков гидропонных систем, которые сводятся к шести основным типам: (Приложение 4)

1. Системы фитильного полива
2. Системы глубоководных культур
3. Техника питательного слоя
4. Системы периодического затопления
5. Системы капельного полива
6. Аэропоника

Мы решили рассмотреть каждые из шести  типов гидропонных систем.

Системы фитильного полива. Такие системы представляют собой самый простой тип гидропонных систем. Питательный раствор подается  в субстрат к растению из резервуара при помощи фитилей. В качестве субстрата используют: перлит, вермикулит, кокосовое волокно. Эта системе эффективна для выращивания небольших растений.

Системы глубоководных культур. Эти системы могут считаться самым простым типом из всех гидропонных систем. Растения фиксируются на платформе, которая плавает на поверхности питательного раствора, расположенного в контейнере. Корни растений находятся погруженном состоянии. Для обеспечения корней кислородом, осуществляют аэрацию питательного раствора при помощи воздушного насоса или же производят регулярную смену раствора. Данная система идеальна для выращивания быстрорастущих небольших растений, нуждающихся в большом количестве жидкости, например салат.

Техника питательного слоя. В контейнер, на котором фиксируют растения, при помощи насоса подают питательный раствор из резервуара. Раствор протекает по корням растений, а затем стекает обратно в резервуар. Поток питательного раствора постоянен, либо включается автоматически через короткие промежутки времени. Кончики корней растений касаются питательного раствора, тонкий слой которого постоянно находится на дне контейнера. Корни растения обеспечиваются кислородом благодаря влажному воздуху над поверхностью питательного раствора.

В данном типе гидропонных систем не требуется таймер для насоса и, обычно, не используют дополнительный субстрата, кроме воздуха.

Системы периодического затопления. К корням растений, погруженных в субстрат керамзит, перлит, гравий, кокосовое волокно и другие, время от времени подается питательный раствор, который затем обратно сливается в резервуар. Процесс автоматизирован: насос соединен с таймером. При включении таймера, насос подает питательный раствор в лоток с корнями. При выключении таймера питательный раствор самостоятельно сливается в резервуар, а после сливания питательного раствора в резервуар происходит аэрация корней. Затопление осуществляется несколько раз в день и зависит от вида выращиваемой культуры, типа и свойств субстрата.

Системы капельного полива. Данная система является самой распространенной гидропонного выращивания. Управляемый таймером насос подает питательный раствор, который посредством трубочек капает под основание каждого растения, корни которого находятся в субстрате.

   Аэропоника. Аэропоника - самая высокотехнологичная из гидропонных систем. Растения, находящиеся в подвешенном состоянии со свободно свисающими корнями, крепятся на крышке емкости, внутри которой находятся распылители, приходящие в действие при помощи таймера и насоса. В определенным интервалы времени распылители орошают корни питательным раствором в виде мельчайших капель.

Итак, изучив типы гидропонных систем, можно сделать выводы: все типы гидропонных систем являются эффективными, если следовать всем рекомендациям; практически все типы гидропонных систем автоматизированы, но требуют контроля над уровнем рН и концентрации питательных веществ; недостатком гидропонных систем является уязвимость при отключении электричества и поломки насоса или таймера.

Практическая часть работы.

3.1 Типы домашних проращивателей.

Сочная свежая зелень к вашему столу, питательная травка для домашних животных, семена, подготовленные к посадке, пищевые проростки все это можно получить, используя домашний проращиватель. Мы решили разобраться в особенностях проращивателей.

   Домашние проращиватели делятся на два типа: с воздушным компрессором и без него. Проращиватели с воздушным компрессором являются более эффективными, так как снабжают проращиваемые семена и луковицы кислородом. Такие проращиватели требуют подключения к розетке и издают звук по уровню шума сравнимый с аквариумным компрессором.

Анализируя информацию можно сделать следующие выводы: домашние проращиватели отличаются по типу на проращиватели с воздушным компрессором и без него. Существуют разные варианты проращивателей, какой использовать зависит от того что именно необходимо вырастить.

Выращивание микрозелени с помощью проращивателя.

Мы решили продолжить свое исследование и выбрали два проращивателя с помощью, которых будем выращивать растения. Первый проращиватель универсальный он состоит из: емкость для жидкости, рабочим объемом 1 л.;
корзинка для семян с подложкой; крышка.

Мы узнали как работает универсальный проращиватель. Оказывается в решетчатой верхней емкости размещаются зерна, семена, а в нижнюю часть наливается вода из водопровода, предварительно отстоявшаяся. Она не должна касаться верхней емкости. Таким образом, семена орошаются за счет естественного испарения влаги и процесс гниения при этом отсутствует. Корни растений подрастают, достигают воды и растут еще быстрее. До первых отростков проращиватель нужно закрыть крышкой, потом крышку можно убрать и проращивать уже без нее. После того как у наших растений появились первые отростки мы перенесли корзинку с подложкой в гидропонный проращиватель. Гидропонный проращиватель состоит из: емкость для жидкости, рабочим объемом 3 л.; распылитель воздуха; корзинка для семян с подложкой; крышка; силиконовый шланг для воздуха; электрический компрессор. Работает он примерно также как и универсальный проращиватель только основным отличием является наличие электрического компрессора. В начале в решетчатой верхней емкости размещаются зерна, а в нижнюю - наливается вода, она также не должна касаться верхней емкости. Корни растений подрастают, достигают воды и растут еще быстрее, благодаря активному насыщению корней кислородом из воздуха зеленые ростки быстро проращиваются, благодаря системе аэрации жидкости.

Следующим этапом нашего исследования, было изучение растений, которые лучше выращивать в гидропонном проращивателе, поэтому мы пошли в магазин, чтобы узнать какие семена нам подойдут (Приложение 9). Оказалось, что существуют семена микрозелени, которые идеально подходят для выращивания в гидропонных проращивателях. Микрозеленью называют ростки овощных и зеленных культур, используемые в пищу в фазе 1-2 настоящего листа, обычно в возрасте не более 10-14 дней. Максимальная высота таких растений от 4 до 20 см. Мы узнали, что регулярное употребление микрозелени способствует обмену веществ, нормализации пищеварения, выводу шлаков и токсинов, а также обеспечивает организм человека достаточным количеством витаминов и минералов в зимний период. В магазине оказалось большое разнообразие семян микрозелени кресс-салат, базилик, редис, дайкон, бораго, кукуруза, руккола, свекла, горох. Для своего исследования мы выбрали четыре вида микрозелени. Все семена мы поместили в универсальный проращиватель 21.11.2021г.(Приложение 10), налили воду до нужного уровня и стали наблюдать. Все наблюдения мы оформили в таблицу.

Итак, на 2-й день у микрозелени дайкон появились ростки, остальные семена без изменения. На 3-й день у микрозелени дайкон появился листик, у кукурузы, горошка и огуречной травы появились ростки (Приложение 11).На 4-день ростки и корни микрозелени интенсивно растут, а у зелёного горшка появился первый лист. На 5-ый день все семена поместили в гидропонный проращиватель, в котором используется воздушный компрессор нагнетающий воздух в воду, залитую в емкость проращивателя и включали его на ночь с 21.00 до 8.00. (Приложение 12). На 5-ый день появились листки у микрозелени бораго, кукурузы. На с 6-ого по 7-ой день в гидропонном проращивателе микрозелень продолжает активно расти (Приложение 13).

На 8-й день микрозелень дайкон готова к употреблению, она достигла высоты 10 см. На 10-ый день микрозелень горох и кукуруза выросли до 15 см, а огуречная трава 10 см., все они готовы для срезки. Если поднять емкость с растениями то можно наблюдать за корнями растений, это тоже одна из особенностей гидропоники (Приложение 14).

После того как мы срезали зелень часть её мы поместили в холодильник, а из остальных растений мы приготовили очень вкусное блюдо фаршированное яйцо (Приложение 15). В холодильнике зелень можно хранить до 5 дней, дольше всех в холодильнике у нас хранилась микрозелень дайкон 5 дней, а остальные растения микрозелени 3 дня.

Итак, можно сделать выводы семена микрозелени в магазине большое разнообразие можно выбирать ее на любой вкус, а также она идеально подходит для гидропонного проращивания. При выращивании нам понадобилась лишь гидропонная установка и вода. Микрозелень очень полезная и её легко и интересно выращивать, растет она очень быстро, быстрее всего у нас выросла микрозелень дайкон за 8 дней, а остальная микрозелень за 10 дней. Её можно хранить в холодильнике, больше всех срок хранения микрозелени оказался у дайкон 5 дней, а также из микрозелени можно приготовить интересные блюда, добавлять ее в салат, бутерброды. На вкус нам понравилась вся микрозелень, она очень похож на салаты и овощи, который мы выращиваем летом на грядке. Получается что, несмотря на холодное время года можно выращивать растения дома за короткий срок, употребляя их в пищу получать необходимые для нас витамины и минеральные вещества.

3.3. Выращивание растений с помощью проращивателя.

На следующем этапе нашего исследования мы решили попробовать вырастить и другие растения, которые обычно мы садим в землю весной или летом. Мы взяли семена декоративной фасоли, календулы, настурции, ромашки, помидор, овса, пшеницу, арахис, семена огурца и семена чиа. Все растения мы выращивали друг за другом в разное время 21.11.2021г. посадили календулу, фасоль, настурцию, ромашку, 13.12.2021г. мы посадили овес, арахис, пшеницу, а 09.01.2022г. мы посадили помидоры, огурцы, семена чиа и мяту. Все семена мы также поместили в универсальный проращиватель, налили воду до нужного уровня и стали наблюдать. Все наши наблюдения мы оформили в таблицу.

Итак, на 2-й день появились ростки у овса, пшеницы, огурца, помидоров, арахиса и семян чиа. На 3-й день у помидор, огурца, семян чиа, пшеницы, овса появился первый лист, а у календулы росток. На 4-ый день появился лист у арахиса(Приложение 16). На 5-ый день появились листки у ромашки и календулы, у фасоли появились первые ростки. На 6-ой день растения продолжают расти, у мяты появился первый листик, но ромашка к сожалению погибла видимо ей не хватило света (Приложение 17). На 8-й день появился лист у фасоли, настурция без изменения у нее ростков нет, остальные растения растут. На 10-ый день фасоль резко выросла в длину до 25 см., календула 8 см, ростки пшеницы готовы к срезке (Приложение 18).

На 11-ый день семена чиа выросли до 5 см они готовы к срезке.

На 26-ой день высота стеблей арахиса достигла 21 см (Приложение 19).

На 45-ый день фасоль выросла до 65 см.(Приложение 20).

После того как мы вырастили молодые побеги пшеницы мы решили приготовить из нее напиток витграсс. Мы узнали, что витграсс –это молодые зеленые побеги пшеницы, применяются как сырье для изготовления продуктов здорового питания, как правило - в виде сока. Приготовить витграсс очень легко, для этого мы срезали зеленые ростки на 1–2 см выше корней, так как именно ближе к корням сосредоточен основной витаминный запас, затем зелень ополоснули и поместили в блендер, и вот что у нас получилось (Приложение 21). Полученный сок следует принимать по 60–100 мл в день, разводя водой.

Таким образом, можно сделать вывод: быстрее всех нам удалось вырастить пшеницу и овес. Из пророщенных побегов пшеницы мы приготовили полезный и вкусный напиток витграсс, который содержит ряд необходимых человеку витаминов, микро- и макроэлементов, ферментов и аминокислот, а они очень нам необходимы в зимнее время года. Пророщенный овес содержит большое количество растворимых и нерастворимых волокон и проращивается лишь 3 дня. Оказалось, что не все семена всхожи, так как настурция у нас вообще не проросла. Проросли, но потом погибли ромашка и календула. Декоративная фасоль оказалась самой высокой из выращенных нами растений она достигла высоты 65 см. За арахисом было интереснее всего наблюдать, в самом начале из ореха вышел росток, а потом постепенно стали появляться листики и через 26 дней он достиг длины 21 см. Если поднять корзинку у проращивателя, можно увидеть корневую систему растений, что не возможно сделать при выращивании растений в почве. Нам удалось прорастить мяту, огурцы, помидоры. Значит в гидропонном проращивателе в зимнее время можно выращивать огурцы, помидоры, а также полезные травы. Также мы узнали, что если забыть полить растения в нужное время, которые выращиваются в земле, они могут засохнуть и погибнуть, а при выращивании растений с помощью гидропоники они не засохнут и не погибнут.

За два месяца нашего исследования мы посадили 15 растений, получается что, несмотря на зимний период времени, возможно выращивание растений без почвы с помощью гидропонного проращивателя и мы можем всегда иметь свежую зелень, травы на подоконнике.

Заключение

История появления гидропоники уходит глубоко в древность. Мы выяснили значение слова «Гидропоника». Определили, что данной темой интересовались ученые многих стран и в разное время, также что в наши дни гидропоника имеет большую перспективу и развивается в нашей стране, так как гидропонное выращивание растений не зависит от природных условий является беспочвенным методом.

Изучив и определив типы гидропонных систем, мы узнали, что все они являются эффективными, если следовать всем рекомендациям по их использованию. Далее нам удалось узнать виды домашних проращивателей, основные их отличия и какой проращиватель использовать зависит от того что именно необходимо вырастить.

Таким образом, мы можем сказать, что цель нашего исследования достигнута, все задачи, поставленные в начале исследования, выполнены.

Гипотеза подтвердилась, действительно можно выращивать растения зимой в домашних условиях без использования почвы и выращивание растений с использованием гидропоники намного быстрее, чем выращивание обычным способом.

Микрозелень идеально подходит для гидропонного выращивания, она очень похожа на салаты и овощи, который мы выращиваем летом на грядке. Также легко проращивать пшеницу, овес и многие другие растения, и срок выращивания небольшой, но при этом они очень полезные. А значит, мы можем всегда иметь свежую зелень и травы на подоконнике и, употребляя их в пищу будем получать витамины и минеральные вещества, так необходимые нам зимой.

Список использованных источников и литературы

1. Алиев Э.А.Выращивание овощей в гидропонных теплицах. К.: Урожай, 1982г.

2. Базырина Е.Н. ,Чесноков В.А. Выращивание растений без почвы. СПб.: Ленинградский университет, 1984 г.

3. Кайрос Н. Проростки - живая еда. Алхимия питания. СПб.: Питер, 2012 г.

4. Ожегов С.И. Словарь русского языка. - Изд.7-е, стереотип. М.: «Сов. Энциклопедия», 1980г.

5. Федоренко А. Как получить чудо-урожай с подоконника круглый год. М.: издательство "АСТ", 2003 г.

6. Гидропоника и её виды http://growhobby.ru/gidroponika-i-ee-vidy.html

7. Микрозелень - что это такое и с чем её едят? https://www.botanichka.ru/article/mikrozelen-chto-eto-takoe-i-s-chem-eyo-edyat/

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Системы фитильного полива

Система водной культуры

Техника питательного слоя

Система периодического затопления

Система капельного полива

Аэропонная система 

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14

Приложение 15

Приложение 16

Приложение 17

Приложение 18

Приложение 19

Приложение 20

Приложение 21