XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Введение

Мало кто знает, что выращивать клубнику и получать вкусную ягоду возможно не только в открытом грунте за короткий летний сезон, но и круглый год у себя в квартире или в любом другом закрытом помещении. Урожай можно получать, выращивая ягоду методом гидропоники.

 Гидропоника — это технология культивирования растений в искусственной среде, на специально приготовленном субстрате в связке с питательным раствором. Свое название метод получил от слов древнегреческого происхождения "hydro" - вода и "ponos" - работа. Клубника на гидропонике получает все необходимое для успешного цветения и плодоношения. Выращивание садовой земляники гидропонным методом позволяет получить неплохой урожай круглый год.

Тема    популярна и актуальна в современном мире, потому, что состояние почв ,воздуха и воды значительно ухудшилось. Гидропоника относительно чистый метод, позволяющий заниматься растениями в городской квартире, не используя почву. Суть технологии заключается в том, что кислород, питание и другие необходимые компоненты подаются непосредственно к корням в виде раствора.

Преимущества этого метода в следующем:[1]

экономия места, выращивать растения можно в несколько ярусов;

плоды не загрязняются землёй;

нет необходимости в

прополке;

отсутствуют вредители;

нет грибковых болезней;

круглогодичное выращивание;

стабильный урожай.

Клубника, полученная на гидропонике, ничем не отличается от той, что выращивается обычным способом, на земле.

Помимо плюсов, у данной технологии имеются некоторые недостатки. В частности, стоит отметить такие минусы, как постоянный контроль. Растения, выращиваемые гидропонным методом, нуждаются в ежедневном уходе.

Необходимо поддерживать уровень питания и его состав, уровень расхода воды, влажность субстрата и световой режим. Постоянный контроль может показаться начинающему садоводу утомительным.

Исследования имеют практическое применение, так как возрастает потребность в самостоятельном выращивании, это происходит из-за низкого качества продуктов в магазинах.

Основателем современной гидропоники считается Уильям Герик [3]. Он доказал возможность выращивания растений с отсутствием почвы (с помощью питательных растворов и т.д.). Открытие Уильяма позволило продвинуться на новый уровень выращивания растений. Гидропонная система выращивания обрела популярность не только из-за производства продуктов питания, но и широко начала использоваться в эстетическом плане.

Оборудование для выращивания на гидропонике бывает разных видов и размеров. Выбор зависит от нужного количества выросших плодов и самого растения. Для клубники нужна более глубокая и широкая ёмкость. Самый распространенный метод выращивания считается – метод капельного полива.[2] Для выращивания клубники методом капельного полива необходим субстрат, ёмкость, гидропонная система и правильный питательный раствор, который обеспечит растения всеми необходимыми элементами. Существует два типа систем капельного полива: реверсивная и нереверсивная. В первом случае раствор после полива используется повторно, а во втором случае раствор используется один раз, остатки утилизируются или растение полностью поглощает раствор.

Для выращивания был взят один из лучших сортов ремонтной клубники – Елизавета 2. Это один из самых популярных ремонтантных сортов садовой клубники. При должном уходе культура даёт три волны урожая. Елизавета 2 благополучно произрастает в южных и центральных регионах России. Этот сорт был выведен в 2001 г. в «Донском питомнике». Пройдя успешно тестирование в разных климатических зонах, сорт подтвердил свою адаптацию к переменчивому климату средней полосы.

Ягода этого сорта не боится низких температур и затяжных дождей, то есть, не боится всего того, что мешает плодоношению клубники в умеренном климате.

Цель

Выяснить способность адаптироваться прикорневой клубники к гидропонным условиям.

Задачи:

1.Обзор литературы по данной теме.

2. Выбор посадочного материала и субстрата для выращивания.

3. Создание условий для выращивания прикорневой клубники.

4. Выявить оптимальные условия выращивания клубники гидропонным способом.

5. Химический состав выращенной клубники.

Методика

1. Книги по гидропонике востребованы не только среди профессиональных биологов и садоводов, но также пользуются спросом среди людей, не имеющих отношения к выращиванию огромного количества фруктов или овощей. Благодаря книгам люди, незнакомые с выращиванием растений не только на гидропонике, но и в принципе, могут довольно легко разобраться с гидропоникой в целом.

Одна из таких полезных книг - это книга Дмитрия Борисовича Вахмистова «Растение без почвы»[4]. Книга расскажет читателям о гидропонике — новом методе выращивания растений без почвы. Она научит получать овощи и витаминные корма для животных, выращивая растения в растворе, песке, гравии и даже в воздухе; научит, как сделать самостоятельно простейшее оборудование для этого.

2.Субстрат для гидропоники или среда, заменяющая в обычных условиях грунт, должна обладать свойствами, лучшими, чем почва и создавать условия для роста и развития растений. Так, основные показатели субстратов сводятся к следующим:

1. плотность, достаточная для обеспечения механической основы для размещения корневой системы;

2.инертность в отношении химических реакций с растворами, используемыми для питания растений;

3.воздухопроницаемость и водопроницаемость примерно в равных пропорциях;

4.оптимальная водоудерживающая способность, то есть, влагоёмкость.

Промышленность выпускает современные недорогие субстраты, которые обладают хорошими технологическими свойствами и имеют продолжительный срок службы.

Наилучшими субстратами являются:

Кокосовое волокно;

Древесная кора;

Мох;

Торф;

Отходы обработки хлопчатника.

Эти компоненты хорошо удерживают влагу, пропускают воздух. Однако их кислотность может широко варьировать в зависимости от технологии производства, они подвергаются гниению, в них поселяются болезнетворные бактерии. Одноименные строительные материалы в качестве субстратов использовать нельзя, поскольку в них добавляют вещества, которые могут быть ядовиты для растений.

Для выращивания клубники использовались флористические губки. Посадка клубники была произведена 22.09.2023 в 14 часов. Полив производился два раза в день утром и вечером. Первые 12 дней температура воздуха не менялась и равнялась 23°C. Влажность воздуха составляла 62% первые пять дней. Спустя пять дней после посадки воспроизвелся полив. Ещё спустя восемь дней на одной из розеток появился цветок. При этом температура воздуха оставалась прежней, а влажность повысилась на 4 %, и спустя один день появились следы плесени [фото 7]. Поэтому была проведена обработка раствором марганцовки [фото 6]. Были обрезаны старые листья [фото 5] и листья с повреждениями [фото 4]. Влажность при этом составляла 71%. Из-за возникновения плесени влажность воздуха была понижена до 67%, путем вентиляции. Ещё спустя три дня, благодаря обработки раствором марганцовки плесень исчезла. На розетках появились листочки [фото 3], и на втором кустике появился цветок. Влажность понизили до 64 %, температуру понизили на 0,7 °C. Спустя сутки на втором кустике появилась ягода [фото 2]. ЕС=640 РРМ, ЕС=1280 РРМ, нужно достичь показателя 820 РРМ. Чтобы выровнять РРМ, необходимо долить раствор. Температуру вернули до 23 °C, влажность воздуха не изменилась. На 15 сутки произошло сильное укоренение [фото 8]. Снова появилась плесень. Против плесени произвели обработку перекисью водорода. Температуру понизили на 2,1 °C, влажность осталась прежней. Спустя два дня плесень исчезла. Через пять дней, мы обработали субстраты и сменили минерализованную воду, и в результате, плесень исчезла. Появились ягоды [фото 9]. На нескольких кустиках появились новые цветки [фото 9]. На следующий день клубника снова покрылась плесенью. Температура была повышена до 27 °C. Влажность воздуха осталась прежней. Была проведена обработка раствором марганцовки. Через два дня плесень не исчезла. Влажность была повышена до 54 %. Температура не изменилась. Плесень распространилась ещё больше. На следующий день было принято решение пересадить клубнику в керамзит [фото 10]. Через два дня после пересадки плесень начала уходить. Температура и влажность не менялись. Спустя неделю плесень полностью исчезла. Температура и влажность не менялись. Корневая система клубники прижилась[фото 11]. Появились ягоды.

3. Особенность выращивания клубники на гидропонике состоит в том, что растение нуждается в постоянном внимании. Для успешного плодоношения нужно обеспечить комфортные условия.

Расстояние между кустами в контейнере должно составлять не менее 16 мм. Для отвода лишней влаги в емкости должны быть предусмотрены дренажные отверстия на дне.   

Вырастить урожай без опыления невозможно. Цветы нужно опылять вручную, либо выбирать самоопыляемые экземпляры. В данном проекте опыление проводилось с помощью кисточки с цветка на цветок.

Важно чтобы помещение было теплым, сухим и хорошо проветриваемым

Расчет минерализации раствора для клубники

EC-электропроводимость воды

PPM- минеральные вещества

1 EC=640 PPM

S=30*20=600(см²) = 0, 06 см

X= (30*0, 06):1

Х=1,8 г (P, K, Mg, S)-удобрение

Азот-140мг*20л (емкость)=2800 мг=2,8г

2,8*44%=1,23≈1,2

N=140мг

140*20=2,800мг=2,8г

2,8г*0,44%=1,23г/л

2,8*0,44%≈1,2г- N в удобрении

2,8*2,33=6,5г

1750:640=2,6 EC

4. Чтобы выявить оптимальные условия для выращивания клубники нужно наблюдать за чистотой раствора, влажностью и температурой в помещении. Таким образом, это уменьшит возможность получения травм у растения и сэкономит деньги. Для того чтобы не вызвать заболеваний и появления плесени у растения необходимо наблюдать, несоприкосновенность листов растений с субстратом или раствором. Чтобы обеспечить комфорт растению во время его развития нужно оставить расстояние между кустами двух растений не менее тридцати сантиметров. Но стоит учесть, что растение будет расти в размерах и рассчитать расстояние между кустами с запасом. Во избежание замерзания или засухи клубники нужно придерживаться температуры в радиусе от плюс двадцати градусов Цельсия до плюс тридцати градуса Цельсия. Также нужно соблюдать норму влажности воздуха – от пятидесяти четырех процентов до шестидесяти четырех процентов. Если влажность будет превышать вышеуказанные параметры, то клубника покроется плесенью. Так произошло в данном эксперименте. Если влажность будет меньше, то куст засохнет. Клубники является растением, а растения вырабатывают органические вещества с помощью фотосинтезирования. Поэтому необходим свет. Но если выращивать растение в закрытом от солнца пространстве, то растение не сможет вырабатывать органические вещества, поэтому необходимо заменить дневной свет с помощью ламп дневного освещения.

5. Простым и бюджетным способом определения вредной составляющей в плодах клубники являются тест - полоски. От индикаторной полоски отрезают небольшой кусочек — примерно 5*5 мм.

1. Отрезанный участок полоски прикладывают к свежему срезу и держат до полного промокания (10–15 секунд).

2. Затем тест подсушивают в течение 2–3 минут на воздухе.

3. Окрасившийся кусочек тест - полоски сравнивают с контрольной шкалой, выбрав образец наиболее близкий по интенсивности окраски.

Насыщенная ярко-фиолетовая окраска тестера свидетельствует о сильном превышении содержания нитратов. Окраска  по эталонной шкале РН = 3 (оранжевый).

Оценка качества ягоды по внешнему виду

Глянцевость. Если клубника блестит, насыщенного красного цвета, поверхность идеально ровная, значит, плод чем-то обработан. Необработанная ягода имеет неровную форму, матовую поверхность, более бледный цвет.

Размер. Чем крупнее ягода, тем больше химикатов использовалось для ее выращивания. Несмотря на селекционные сорта, при покупке лучше отдавать предпочтение не слишком крупной клубнике.

Аромат. Если урожай выращен на дачном участке, в открытом грунте, у ягод будет более насыщенный запах по сравнению с тепличной.

Хвостик на чашелистике. Он должен быть упругим, зеленого цвета и плотно прилегать к ягоде. Бледная ножка, потерявшая яркость, свидетельствует о том, что недозрелую ягоду дозрели с помощью нитратов или селитры.

Проверка клубники на обработку дифенилом.

Чтобы проверить наличие дифенила в клубнике нужно опустить ягоду в горячую воду на пять минут. Если на поверхности воды образуется масло, значит, ягода была обработана дифенилом.

Проверка клубники на избыток минеральных удобрений.

Применение минеральных удобрений в процессе выращивания клубники необходимо. Но многие производители превышают норму добавляемых в почву    удобрений.

Чтобы проверить наличие излишков минеральных удобрений, следует разрезать сухую ягоду и приложить к срезу салфетку. Клубника с 90 кг д.в./га оставит яркий красный след. Но если минеральных удобрений слишком много, то ягода оставит бледный еле заметный след. Это объясняется тем, что соединения, содержащиеся в минеральном удобрении, поглощают влагу

Проверка на пестициды

Повышенное количество пестицидов в ягоде очень вредно для человека, если использовать их в качестве уничтожения различных вредителей.

Для определения большого количества пестицидов следует приобрести лакмусовую бумагу.

Разрезать клубнику пополам и приложить к срезу полоску лакмусовой бумаги. Если на бумаге остаётся след зелёного цвета, это означает, что количество пестицидов превышает безопасное количество.

Проверка клубники на нитраты

Проверить концентрацию нитратов в клубнике можно следующим образом: ягоду размять до состояния кашицы и опустить в ёмкость с водой. Яркий насыщенный цвет жидкости будет свидетельствовать о том, что в ягоде недопустимое количество нитратов. Уменьшить концентрацию нитратов возможно с помощью следующих действий: промыть ягоды под проточной водой и оставить их в растворе яблочного уксуса (1 столовая ложка на 1 литр воды) на 5 минут. Затем снова промыть.

Результаты

1.Существует огромное количество книг объясняющие термин гидропоники и как ее использовать.

2. На выбор посадочного материала влияет сорт клубники, место выращивания, оборудование, несовместимость рассады и грунта, жизнеспособность конкретной рассады (которая будет сажаться), от степени развития по биометрическим показателям и фитосанитарного состояния.

3. Для создания условий выращивания клубники необходимы: ёмкость, подходящий растению субстрат и гидропонная установка. Субстрат или вода протекают через накопительную ёмкость, затем по трубе и равномерно распределяется так, чтобы субстрат всегда доставал до корней.

4. Основными оптимальными условиями в урожайном выращивании клубники гидропонным способом являются:

чистый раствор;

емкости, по объёму подходящие для корневой системы взрослого растения;

раствор не должен соприкасаться с листьями;

расстояние между кустами около тридцати сантиметров;

температура в помещении должна быть от + 20 до + 30°C;

влажность от 54 до 64%;

лампы дневного освещения;

умеренный полив два раза в день

5. Проведенные    тесты с ягодой показали, что в клубнике отсутствуют нитраты, пестициды, минеральные вещества в норме и клубника не обработана дифенилом. Данный способ выращивания более полезный. Содержание вредных веществ минимально.

Вывод.

1. Литература по гидропонике используется среди садоводов и людей, которые тесно не связаны с гидропоникой.

2.    Наилучшим выбором являются натуральные субстраты. Так как, в них минимальное количество химических добавок, или они вообще отсутствуют. И ещё они хорошо удерживают влагу и циркулируют воздух.

3. Чтобы создать условия для комфортного выращивания клубники гидропонным способом. Нужно регулярно поливать растение.   

4. Оптимальные условия для выращивания клубники – это температура 20,1°C, влажность воздуха 37%, частая смена воды и частая смена субстратов.

5. Проверить клубнику на вредные составляющие можно с помощью тест – полосок. Приложить кусок полоски к мякоти ягоду, подсушить на воздухе, и если цвет превышает 3 PH по шкале кислотности, то в ягоде переизбыток вредных веществ. Если проверять клубнику по внешнему виду, то стоит обратить внимание на её глянцевость, размер, аромат, хвостик на чашелистике. С помощью воды можно проверить ягоду на дифенил и нитраты. На дифенилы можно проверить, опустив в горячую воду, а на нитраты, размяв ее в кашицу. На минеральные удобрения можно проверить, приложив салфетку к срезу. На пестициды можно проверить, приложив к срезу лакмусовую бумагу.

Заключение

Гидропонная система – это схема выращивания растений без грунта, а на питательных растворах, компоненты которых могут быть самыми разными. Она представляет собой систему, в которой основным пунктом в выращивании является отсутствие почвы. Такой вид выращивания подходит для выращивания в больших и малых количествах, для людей со средствами и без. Спрос на гидропонные технологии становится больше с каждым годом. Это не только очень удобный способ выращивания, но и менее грязный. Количество литературы на эту тему увеличивается, потому что тема выращивания с помощью гидропоники становится востребование. Начинающие садоводы чаще всего хотят сэкономить на гидропонной установке. Можно сделать ее самостоятельно так, что установка будет не хуже магазинной. Но перед покупкой субстрата стоит изучить подходящие для растения. При неправильном выборе субстрата, растение может погибнуть. Если, при соблюдении оптимальных условий для выращивания клубники на гидропонике, растение не растет или постоянно болеет, находясь на солнце, то ему, либо не хватает солнечных лучей, либо наоборот, переизбыток в освещении. В покупную клубнику добавляют большое количество химикатов, также, цена на неё в не сезон очень завышена. Поэтому желание выращивать клубнику у себя дома пользуется спросом и актуален.

Список литературы

1. Сайтhttps://gidronom.ru/vyrashchivaem/jagody/941-vyraschivanie-klubniki-na-gidroponike.html

2. Сайтhttps://gidronom.ru/uroki/uroki-nachinaiushchego/55-chto-zhe-takoe-gidroponika.html

3. Сайт https://dzagigrow.ru/blog/gidroponika_kak_istoricheskoe_dostizhenie/

4. Сайтhttps://www.shamardanov.ru/dmitrij-borisovich-vahmistrov-rasteniya-bez-pochvy-znaj-i-umej-skachat-djvu.html

Приложение

Фото1. Проращивание клубники на флористических губках. Автор : Никогосян Софья 2023

Фото 2. Появление ягод в розетках. Автор: Никогосян Софья 2023

                                                                                                                                                                Фото 3. Появление молодого листа. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 4 Обрезание листьев. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 5 Обрезание листьев. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 6 Обработка клубники раствором марганцовки. Автор : Никогосян Софья 2023

Фото 7 Появление плесени на флористических губках. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 8 Образование большой корневой системы. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 9 Появление новых цветов и ягод. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 10 Пересадка клубники в керамзит. Автор: Никогосян Софья 2023

Фото 11 Клубника после пересадки в керамзит. Автор : Никогосян Софья 2023

Таблица №1

День	Изменения	Температура	Влажность воздуха
22.09.2023	День посадки. Время посадки 14:00 – 14:30.	23°C	62%
26.09.2023	Полив с раствором Фосфорной кислоты.	23°C	62%
02.10.2023	На одной розетке появился цветок.	23°C	67%
03.10.2023	Появилась плесень, поэтому провели обработку легким раствором марганцовки. Обрезали старые листья и листья с повреждениями. Влажность – 73% Из-за плесени уменьшили влажность до 67%.	22,3°C	64%
06.10.2023	На розетках появился листок. На 2 кусту появился цветок. После обработки раствором марганцовки – плесень исчезла. Понизили влажность до 64 %.	22,4°C	71%
07.10.2023	Появилась ягода на 2 кустике. EC=640 PPM, EC=1280. Нам нужно PPM 820. Чтобы выровнять PPM, нужно доливать раствор.	23°C	64%
10.10.2023	Появилась плесень. Обработали легким раствором марганцовки. Сделали обрезания. Увеличили влажность до 71 %.	22,4°C	71%
11.10.2023	На каждой розетке 3 листа. Сильное укоренение. Стала появляться плесень. Появились 2 бугорка, и распустился побег. Обработали перекисью.	20,3°C	71%
13.10.2023	После обработки перекисью плесень не исчезла. Обработали марганцовкой.	21,2°C	39%
18.10.2023	После обработки субстратов и смены минеральной воды плесень исчезла. Иссушили воздух до 40 %. Появились ягоды. На нескольких кустиках появились новые листья.	20,1°C	37%

Таблица №2 (продолжение)

День	Изменения	Температура	Влажность воздуха
19.10.2023	Появились следы плесени. Температура была повышена до 27 °C. Влажность воздуха осталась прежней. Была проведена обработка раствором марганцовки.	27°C	37%
21.10.2023	Плесень распространилась ещё больше. Температура не изменилась. Влажность была повышена до 54%	27°C	54%
22.10.2023	Осуществилась пересадка клубники в керамзит. Температура и влажность не менялись.	27°C	54%
24.10.2023	Плесень начала уходить. Больше обработки раствором марганцовки не производилось.	27°C	54%
31.10.2023	Плесень полностью исчезла. Появились ягоды. Температура и влажность не менялись.	27°C	54%