Влияние удобрений на рост и развитие микрозелени разных сортов гороха при выращивании в красном спектре света

XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние удобрений на рост и развитие микрозелени разных сортов гороха при выращивании в красном спектре света

Михайлов А.А. 1
1ГАОУ МО Долгопрудненская гимназия
Бойкова А.А. 1
1ГАОУ МО Долгопрудненская гимназия
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В современном мире здоровое (правильное) питание приобретает всё большую популярность среди людей. Микрозелень содержит в себе огромное количество витаминов и микроэлементов. Витамины поддерживают и улучшают наш иммунитет. Микроэлементы также играют важную роль в жизни человека. Микрозелень можно выращивать на различных субстратах. Один из самых популярных субстратов – кокосовый субстрат. Но он не содержит в себе практически никаких микроэлементов. В связи с этим, необходимо подкармливать микрозелень при выращивании на данном субстрате. Поэтому в моём исследовании мне захотелось узнать, как удобрения будет влиять разное количество удобрений на различные сорта гороха на кокосовом субстрате при красном спектре света. Горох использую в качестве микрозелени.

Цель: изучить влияние удобрений на рост и развитие микрозелени разных сортов гороха при красном спектре света.

Задачи:

1. Изучить теоретический материал по данной теме

2. Провести исследование по изучению влияния удобрений на рост и развитие микрозелени разных сортов гороха при выращивании в красном спектре света.

4. Проанализировать полученные данные по исследованию.

5. Сделать выводы

Предмет исследования: удобрения

Объекты исследования: микрозелень гороха Тотем, гороха Мадрас

Гипотеза: при наибольшей концентрации удобрений горох Тотем и горох Мадрас будут лучше расти и развиваться в красном спектре света.

Методы: наблюдение, анализ, эксперимент

Постоянные условия: красный спектр, температура 25 С, влажность, полив по необходимости.

Этапы проекта: изучение литературы, постановка цели и задач, проведение эксперимента, анализ, описание, выводы. Эксперимент проводил с 27 января по 13 февраля.

Свет. Спектры света.

Солнечный свет состоит из волн разной длины и цвета. Каждая из них усваивается определенными пигментами, выполняющими разные функции. Больше всего растениям необходимы красный и синий спектры. Именно они обеспечивают фотосинтез и фотоморфогенез: биологические механизмы роста, цветения и плодоношения. Причем на разных этапах жизни растения важен свой цвет, какого-то одного спектра для полноценного развития рассады недостаточно. Красный свет (625 – 730 нм) важен для фотосинтеза, он активизирует прорастание семян, образование корневой системы, цветение и плодоношение.

Удобрения

В состав комплексного удобрения входят: азот, оксид калия (I), оксид фосфора (V), оксид магния и другие микроэлементы. Кальциевая селитра состоит из азота и оксида кальция.

Азот является стимулятором роста в жизни культуры. Помогает сформировать крепкую структуру растения. Способствует увеличению зелёной массы и урожая. Входит в состав белков, а также их составных частей — аминокислот, хлорофилла, некоторых витаминов и ферментов. Макроэлемент участвует в процессе передачи наследственной информации, так как он содержится в нуклеопротеидах.

Калий поставляет ионы калия в цитоплазму и клеточный сок. Этот элемент

приносит растительному организму огромную пользу: усиливает белково-углеродный обмен и ферментативную активность в клетках, активизирует процесс фотосинтеза и образование органических кислот, повышает устойчивость к засухе и отрицательным температурами минимизирует влияние патогенных факторов.

Фосфор усиливает способности клеток растений к удержанию воды, что повышает стойкость в засушливый период и морозы. Использование фосфорных удобрений ускоряет плодоношение, повышает содержание сахаров и белка в плодах.

Магний принимает участие в активизации роста и развития культуры, что отражается на состоянии и вкусовых качествах урожая. Он является активным питательным элементом в магниевых удобрениях.

Кальций крайне важный элемент для растений. Без кальция невозможен рост корневой системы, формирование клеточных стенок, проницаемость мембран, активность ферментов, секреция, деление клеток и прочее.

Пигменты растений

Хлорофилл - это самый известный пигмент, которому обязан этот зеленый цвет, который мы видим на листьях и листве.  Что еще более важно, позволяя растениям производить кислород во время фотосинтеза, он имеет решающее значение для поддержания жизни на земле. Каротин – это пигмент, который поглощает синий свет и который обеспечивает насыщенные жёлтый и оранжевый. Цвета манго, моркови, осенних листьев и батата обусловлены различными формами каротина.

Микрозелень

Микрозелень — это молодые побеги овощных или корнеплодных культур, реже злаковых, в стадии, когда появляются первые листья. Высотой они бывают не более 5-15 см, урожай собирается не позднее, чем через 12 дней после посева, в зависимости от сорта и вида растения

Какие же важные для человека вещества в больших количествах содержит эта самая микрозелень? Согласно многочисленным научным исследованиям, в молодых проростках оказалось удивительно много растительного белка, хлорофилла, витаминов (особенно С, В, К, Е), пигментов-каротиноидов, минеральных соединений (калия, кальция, фосфора, магния, железа, йода, серы), эфирных масел. Каждое из этих веществ так или иначе помогает нашему организму. Так, фолиевая кислота необходима для процессов кроветворения и просто незаменима в питании женщин репродуктивного возраста. Токоферол и аскорбиновая кислота – прекрасные антиоксиданты. Каротиноиды тормозят избыточное деление клеток и обладают иммуностимулирующими свойствами. Рутин помогает предотвратить образование тромбов, уменьшает проницаемость капилляров и обладает противовоспалительной активностью. О пользе многочисленных минеральных соединений даже упоминать бессмысленно – она очевидна, ведь минералы принимают активнейшее участие во всех процессах человеческого организма. Употребление микрозелени с таким богатым составом благоприятно сказывается на функционировании не только пищеварительной, но также сердечно-сосудистой, кроветворной, нервной, иммунной, выделительной, репродуктивной, эндокринной систем. А хлорофилл в последнее время активно изучается в качестве исключительно действенного противоопухолевого (антиракового) агента. И это уже не говоря о его давно доказанных свойствах как антиоксиданта, как соединения, улучшающего транспортировку кислорода к клеткам и тканям человеческого тела, повышающего иммунитет, помогающего связывать и выводить токсины, тормозящего рост патогенной микрофлоры, уменьшающего болевые ощущения. Микрозель горошка имеет ореховый оттенок с привычным вкусом горошка — прекрасный дуэт для повседневных гарниров или для праздничных сложных блюд из овощей или мяса. Горошек дарит организму протеин, а минеральные соли выводят излишки жидкости. Горох содержит большое количество белка и витаминов группы В.

Сорта гороха.

Горох тотем (Pisumsativum L.), двудольное растение. Сорт раннеспелый. Стебель средней длины. Листья обычного типа, листочки среднего размера, зелёные. Прилистники среднего размера, с восковым налётом и пятнистостью низкой плотности. Цветки кремовые, среднего размера. Селекционная фирма Гавриш. Зелёный горошек с хорошими вкусовыми качествами. Семена среднего размера, морщинистые, семядоли зелёные.

Горох Мадрас (Pisumsativum L.), двудольное растение. Среднепоздний сорт усатой формы. Устойчив к полеганию и растрескиванию бобов. Количество бобов на одном растении — высокое, число семян в бобе — среднее. Среднезасухоустойчив. Безлисточковый, семена яйцевидной формы, семядоли зеленые, семенная кожура зеленая.

Исследование

Исследование было проведено в школьной лаборатории. Изучали влияние удобрений на два сорта гороха при красном спектре света. В помещении, где проводили исследование, было темно, даже в дневное время. Растения в контейнерах были поставлены в темный шкаф, где только горела лампа с красным спектром света. Исследование проводили с 27 января по 13 февраля (18 дней). Растения поливал удобрениями определённой концентрации из пульверизатора. Влажность грунта отслеживал визуально. Для исследования я выбрал два сорта гороха: Тотем (раннеспелый), Мадрас (среднеспелый), потому что в магазинах нашего города эти сорта гороха встречаются больше всего, значит, их больше всего покупают и выращивают. Для своей работы я выбрал светодиодные экологически безопасные лампы. Для исследования я использовал фитолампу с красным спектром света. Всего 4 светильника, на каждом находится по 20 светодиодов, из них на одной лампе 13 красных всего получается красных 13*4 = 52 шт, высота от растений была 40 см. Производитель фирмы Liulz. Максимальная мощность лампы 40 Вт.

Для исследования я закупил удобрения: удобрение комплексное и кальциевая селитра от компании Basili-K. В начале, я замочил семена гороха на 12 часов, затем посадил 40 семян под красный спектр света и прикрыл бумагой. Когда растения взошли, я убрал бумагу, дальше продолжался их рост. Затем я разделил их в группы (контроль; 0,1 г; 0,6 г; 1 г) по 10 растений. Затем сделал концентрат из комплексного удобрения и кальциевой селитры (1 г на 0,1 л; 0,6 г на 0,1 л; 0,1 г на 0,1 г) и измерил pH среды (нейтральная). Из каждого концентрата брал по 6,25 мл раствора и разводил в 125 мл воды. После этого я внёс удобрения в почву, в соответствии с необходимой концентрацией. Затем раз в 3 дня поливали разведённым удобрением в течении 2 недель. По истечении этого времени, выбрал 6 растений из разных ёмкостей с разной концентрацией удобрений и сравнивал такие показатели, как: длина стебля, длина корня, площадь листовой пластинки и количество листьев на растении. Также использовал хроматографический метод для получения хлорофилловой вытяжки. На основе произведённых мною измерений, составил таблицы и диаграммы, сделал выводы.

Сравнение длины корня, стебля и количества листьев.

Для исследования брал по 6 растений, их измерял (таб. смотри в приложении), считал среднюю величину.

Мадрас

Диаграмма 1

По изучению веса растений брал по 6 растений, измерил общий вес растения, отдельно надземную часть и вес корневой системы. Считал средние величины.

Мадрас

Диаграмма 2

Для исследования площади листьев брал по три растения, по счету брал третий лист сверху, измерял площадь и считал среднее значение.

Мадрас

Диаграмма 3

Сравнение длины корня, стебля и количества листьев

Для исследования брал по 6 растений, их измерял (таб. См в приложении), считал среднюю величину.

Тотем

Диаграмма 4

По изучению веса растений брал по 6 растений, измерил общий вес растения, отдельно надземную часть и вес корневой системы. Считал средние величины.

Тотем

Тотем

Для исследования площади листьев брал по три растения, по счету брал третий лист сверху, измерял площадь и считал среднее значение.

Диаграмма 6

Полученные результаты

Влияние удобрений на рост проростков (высота стебля и корня), на урожайность (сырой вес), количество листьев, площадь листовой пластинки гороха Тотем и гороха Мадрас выращенных при красном спектре света.

Как показано на диаграмме № 1 характеристики роста гороха Мадрас различаются при добавлении разного количества удобрений. При добавлении 1 г удобрений самая большая высота стебля, корня и наибольшее количество листьев. При добавлении 0,1 г высота стебля и корня больше, чем при добавлении 0,6 г. В контроле (без добавления удобрений) стебель и корень имеют наименьшее значение. 

В диаграмме № 4 показано, что у гороха Тотем при добавлении 1 г удобрений самый высокий стебель. Самый высокий корень у тотема в контроле (без добавления удобрений). Самый маленький стебель при добавлении 0.1 г удобрений. Самый маленький корень у гороха Тотем при добавлении 0,6 г удобрений.

Влияние различных комбинаций удобрений на урожайность (сырой вес)

Для гороха Мадрас получены следующие результаты: как показано на диаграмме №2 общий сырой вес проростков при массе удобрения в 1 г самый наибольший, а наименьший в контроле. Наибольший вес надземной части тоже при массе удобрения в 1 г, а наименьший в контроле (без удобрений). А вот подземная часть оказалась наибольшей в контроле. А наименьшей при массе удобрений в 0,1 г

Для гороха Тотем получены следующие результаты: как показано на диаграмме № 5 общий сырой вес проростков без удобрений наибольший, а наименьший при массе удобрения 0,1 г удобрений. Наибольший вес надземной части при массе удобрения 1 г наибольший, а при массе удобрения 0,1 г наименьший. Подземная часть наибольшая в

контроле, а наименьшая при массе удобрения 0,1 г.

Площадь листовой пластинки

Как показано на диаграмме № 3 при добавлении разного количества удобрений растения различаются по площади листовой пластинки. При добавлении 1 г удобрений у Мадраса самая большая площадь листовой пластинки, а в контроле у Мадраса площадь листовой пластинки наименьшая.

В диаграмме №6 показано, что при добавлении разного количества удобрений растения различаются по площади листовой пластинки. При добавлении 1 г удобрений у Тотема наибольшая площадь листовой пластинки, а при

добавлении 0,1 г площадь листовой пластинки наименьшая.

Количество листьев

На диаграмме № 1 наибольшее количество листьев у Мадраса можно наблюдать при добавлении удобрений в 1 г, а наименьшее при добавлении удобрений массой 0,1 г. Среднее значение у листьев можно увидеть на контроле и при добавлении удобрения в 0,6 г.

На диаграмме №4 наибольшее количество листьев можно увидеть у Тотема при добавлении удобрений в 0,6 г, а наименьшее при концентрации в 0,1 г. В контроле образовалось тоже достаточно большое количество листьев, чуть меньше, чем при концентрации в 1 г.

Разделение пигментов с помощью хроматографии

Хроматография – метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ.

Метод:

Бумажная хроматография является наиболее распространенным и простым аналитическим методом для разделения и обнаружения цветных компонентов, таких как пигменты.

В этом методе каплю спиртового образца хлорофилловый вытяжки помещают вблизи края фильтровальной бумаги, а затем бумагу подвешивают вертикально, при этом ее край погружают в растворитель (бензин «Галоша»). Бумагу подвешивают таким образом, что пятно вытяжки немного касается растворителя.

Через некоторое время растворитель (бензин, подвижная фаза) начинает постепенно продвигаться вверх по бумаге (неподвижная фаза) посредством

капиллярных сил. Поскольку растворитель движется вверх, он увлекает пигменты, присутствующие в хлорофилловой вытяжке, вместе с ним.

Когда он поднимается, мы видим разные цвета на фильтровальной бумаге. Эти цвета представляют различные пигменты, присутствующие в хлорофилловой вытяжке. Поскольку разные пигменты имеют разные уровни растворимости и движутся с разной скоростью, когда растворитель поднимается, мы видим полосы разного цвета на разной высоте.

 

Тотем Контроль

Тотем 1 г

Тотем 0,6 г

Тотем 0,1 г

Каротин

5,5

8,7

8,36

8,23

Ксантофилл

3,16

3,8

4,2

4

Хлорофилл а

2

2

2,36

2,3

Хлорофилл b

1,6

1,8

1,9

1,8

Феофетин

1

1,7

1,43

1,3

Диаграмма №7

 

Мадрас Контроль

Мадрас 1 г

Мадрас 0,6 г

Мадрас 0,1 г

Каротин

8,23

8,76

8,33

8,36

Ксантофилл

4

3,66

3,43

3,466

Хлорофилл а

2,86

2,75

1,8

2

Хлорофилл b

2,67

2,1

1,1

1,66

Феофетин

2,12

1,15

0,86

1,23

 

Мадрас Контроль

Мадрас 1 г

Мадрас 0,6 г

Мадрас 0,1 г

Каротин

8,23

8,76

8,33

8,36

Ксантофилл

4

3,66

3,43

3,466

Хлорофилл а

2,86

2,75

1,8

2

Хлорофилл b

2,67

2,1

1,1

1,66

Феофетин

2,12

1,15

0,86

1,23

Диаграмма № 8

Хлорофилл является важным пигментом для фотосинтеза зеленых растений, поэтому его содержание в значительной степени связано с ростом растений. Результаты показали, что у Тотема (диаграмма 7) наибольше количество каротина и феофитина при концентрации в 1 г. Хлорофилл а и б, ксантофилл образовалось больше всего при концентрации в 0,6 г. Наименьшее количество хлорофилла а и в, каротина, ксантофилла и феофитина образовалось у тотема в контроле. У Мадраса (диаграмма 8) можно увидеть, что в контрольной группе образовалось больше всего ксантофилла, хлорофилла A и хлорофилла B, и феофитина, и чуть меньше каротина. Наименьшее количество хлорофилла А, хлорофилла В и феофетина у Мадраса при концентрации 0,6 г, а количество ксантофилла одинаковое при концентрации 0,6 г и 0,1 г.

Выводы:

1. Наибольшая длина корня, стебля и количество листьев у гороха Мадрас при концентрации удобрений в 1 г. У гороха Тотем при 1 г – наибольшая длина стебля, при 0,6 г – наибольшее количество листьев, а наибольшая длина корня в контроле.

2. Наибольший общий вес и вес надземной части у гороха Мадрас при концентрации в 1 г. Наибольшая длина корня – в контроле. Наименьший общий вес и вес надземной части – в контроле. Наименьшая длина корня при концентрации в 0,1 г. У гороха Тотем общий вес и вес подземной части наибольший в контроле. Наибольший вес надземной части – при концентрации 1 г. Все наименьшие показатели зафиксированы в концентрации удобрений 0,1 г.

3. Наибольшая площадь листовой пластинки у Мадраса при концентрации удобрений 1 г; а наименьшая – в контроле. Наибольшая площадь листовой пластинки у Тотема также при концентрации удобрений в 1 г; а вот наименьшая – при концентрации в 0,1 г.

4. Наибольшее количество листьев у Мадраса зафиксировано при концентрации в 1 г; а наименьшее – при концентрации в 0,1 г. Среднее значение – при концентрации в 0,6 г. У Тотема наибольшее количество зафиксировано при концентрации в 0,6 г; а наименьшее – при концентрации в 0,1 г.

Общий вывод: Я изучил влияние удобрений на рост и развитие микрозелени разных сортов гороха при красном спектре света и сделал вывод, что различная концентрация удобрений по разному влияет на рост и развитие микрозелени. Наилучшие результаты по всем показателям у гороха Мадрас были достигнуты при концентрации в 1 г, а вот у гороха Тотем в зависимости от концентрации показывает различные значения, т.е результаты противоречивы.

В дальнейшем я планирую исследовать влияние минеральных удобрений при

синем спектре света и сравнить с красным спектре света.

Приложение

Таблицы к проекту «Микрозелень»

Мадрас контроль (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

15

5

6

2

16

5

6

3

15,3

5,5

8

4

15,2

6

7

5

14

5

6

6

16

5,4

6

Мадрас 1 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

20,6

12,1

8

2

18,9

12,7

8

3

13,5

14,5

8

4

20,7

13

6

5

19

14,5

6

6

20

15,5

6

Мадрас 0,6 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

23

6

10

2

15

7

4

3

15

9

6

4

15

6

6

5

16

8

5

6

23

4,5

8

Мадрас 0,1 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

15,6

8,8

6

2

17

9,3

6

3

17,5

9,1

7

4

18

10

7

5

16

8,7

8

6

18

11

5

Тотем контроль (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

14

8,5

12

2

13

13

16

3

11

16

10

4

11,5

9

12

5

13

13

12

6

9,5

7

10

Тотем 1 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

12,5

10,5

11

2

13

12,6

11

3

12,7

13,1

10

4

14,3

8,7

11

5

13

10,8

12

6

14,3

15,7

11

Тотем 0,6 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

11

8,5

17

2

12,7

6,5

12

3

14,3

7,3

13

4

11,2

12,7

10

5

12,2

10,5

11

6

11,5

10,8

11

Тотем 0,1 г (длина стебля и корня, кол-во листьев)

 

Длина стебля, см

Длина корня, см

Кол-во листьев

1

9

6,5

9

2

9,7

9,5

10

3

8,3

11

8

4

11

10

9

5

9,2

8

10

6

11

6

8

Мадрас контроль (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

1,408

0,442

0,969

2

1,392

0,403

0,907

3

0,888

0,310

0,676

4

1,562

0,510

0,953

5

1,427

0,531

0,833

6

1,424

0,556

0,902

Мадрас 1 г (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

1,580

0,896

0,713

2

1,689

0,867

0,652

3

1,453

0,865

0,592

4

0,961

0,581

0,406

5

1,222

0,712

0,522

6

1,662

0,882

0,658

Мадрас 0,6 г (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

1,550

0,777

0,717

2

1,102

0,367

0,699

3

1,217

0,485

0,605

4

1,299

0,435

0,873

5

1,757

0,666

0,824

6

1,461

0,774

0,704

Тотем контроль (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

0,926

0,310

0,585

2

1,151

0,462

0,706

3

1,056

0,392

0,572

4

1,387

0,554

0,678

5

0,921

0,341

0,542

6

0,974

0,436

0,526

Тотем (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

0,946

0,453

0,472

2

0,945

0,441

0,561

3

1,098

0,535

0,563

4

1,128

0,463

0,661

5

0,801

0,418

0,356

6

0,883

0,414

0,464

Тотем 0,6 г (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

1,014

0,458

0,547

2

0,634

0,328

0,288

3

1,018

0,419

0,600

4

0,854

0,385

0,437

5

1,271

0,570

0,693

6

0,743

0,355

0,366

21

Тотем 0,1 г (вес)

 

Общий вес, г

Вес побега, г

Вес корня, г

1

0,800

0,336

0,476

2

0,572

0,304

0,269

3

1,065

0,390

0,673

4

0,897

0,365

0,542

5

0,765

0,351

0,412

6

0,563

0,243

0,320

1 г (площадь листа)

 

Мадрас, см2

Тотем, см2

1

1,4

1,95

2

1,44

1,68

3

0,84

2,24

0,6 г (площадь листа)

 

Мадрас, см2

Тотем, см2

1

1,3

1,56

2

1, 2

1,68

3

0,9

1,69

0,1 г (площадь листа)

 

Мадрас, см2

Тотем, см2

1

0,7

1,08

2

1,12

0,99

3

1,28

0,63

22

Контроль (площадь листа)

 

Мадрас, см2

Тотем, см2

1

1

1,8

2

1,1

1,85

3

0,92

1,75

Измерение площади листовой пластинки

Хлорофильная вытяжка

6 экземпляров гороха Тотем при концентрации 1 г.

И змерение веса корня

р Н среды

Литература

[1] Сайт Интересные факты обо всем. Статья «Растительные пигменты палитра: матушки природы» URL:https://allinteresting.ru/pigmenty/

[2] Сайт Дзен. Статья «Микрозелень. Правда полезно или новый обман маркетологов?» URL:https://dzen.ru/media/id/5a5537b2c89010f02b74ff24/mikrozelen-pravda-polezno-ili-novyi-obman-marketologov-6085d40d924e08292f4b0c1f

[3] Сайт Новая наука. Статья «Что такое хроматография? Типы и применения» URL: https://new-science.ru/chto-takoe-hromatografiya-tipy-i-primeneniya/

4. П.А. Генкель «Физиология растений, Издательство «Просвещение», М., 1970г

5. Д.Тейлор, У. Стаут, Н. Грин, Биология. В 3 томах, Издательство «Лаборатория знаний», 2013г

Просмотров работы: 381