XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние освещённости, влажности и питательных веществ на всхожесть и рост растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Емельянова О.В. 1

---

1МАОУ «Медико-биологический лицей» г. Саратова

Осипова Л.В. 1

---

1МАОУ «Медико-биологический лицей» г. Саратова

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Растения населяют разные уголки нашей планеты Земля: от низменностей до горных хребтов, от жарких регионов до холодной Арктики, от влажных тропиков до сухих пустынь, от полей и лесов до морей и океанов [1, 10]. Разнообразие видов растений очень велико, и все они, чтобы существовать, должны иметь способность размножаться. Самый распространенный способ размножения растений – с помощью семян [1, 5, 12, 13]. Именно их мы сеем, чтобы вырастить рассаду для огородных грядок и цветочных клумб.

Наличие различных экологических проблем часто приводит к гибели растительности в том регионе, где присутствуют эти проблемы [2, 7]. К таким проблемам относятся загрязнение почвы, воды и атмосферы. Кроме того, на растения влияет изменение климата, вырубаются леса. Когда экологическая обстановка налаживается, или когда к людям приходит осознание необходимости восстановления нарушенной экосистемы, встает задача возрождения растительного покрова, и человек принимает в этом активное участие. Люди высаживают саженцы цветов, деревьев и кустарников. При этом важно уметь правильно организовать эффективный процесс выращивания рассады, в том числе из семян растений [5, 12, 13]. В связи с этим тема данной исследовательской работы по изучению влияния способа посева и условий проращивания семян и выращивания растений является особенно актуальной.

Достаточно много работ посвящено теме влияния способа посева на особенности роста, развития и формирование урожайности различных сортов растений, а также влиянию на это различных факторов, таких как температура окружающей среды, полив, наличие света, удобрений и различных химических веществ [3, 6, 9, 11]. Однако эти работы посвящены изучению влияния именно наличия или отсутствия какого-то фактора, как правило одного, на развитие растений, при этом рассматривается конечный результат, а не динамика процесса. Мы же в своей работе хотим самостоятельно провести исследование влияния одновременно нескольких факторов на всхожесть растений и на динамику их роста.

Целью работы является выяснить, какое влияние оказывает освещённость, влажность и способ посева на всхожесть семян, а также на рост и развитие растений.

Для выполнения работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу о посеве, росте и развитии растений.

2. Определить влияние освещённости (дневной свет на северном и восточном подоконнике, круглосуточное ультрафиолетовое (УФ) освещение, круглосуточное освещение лампой дневного света, темнота) на всхожесть семян, на рост и развитие растений.

3. Определить влияние способа посева (во влажную почву или на влажный ватный диск, на открытом воздухе или под плёнкой) на всхожесть семян, на рост и развитие растений.

4. Снять кривые роста растений.

5. Провести наблюдения.

6. Обобщить результаты и сделать выводы.

Были выдвинуты следующие гипотезы:

1. Чем больше освещённость, тем лучше всхожесть семян, и тем меньше высота растений.

2. Растения, выращенные из семян, посаженных в почву, более крепкие и высокие по сравнению с растениями, выращенными из семян, помещённых на влажный ватный диск.

3. Всхожесть семян выше под плёнкой.

4. На начальной стадии развития растений происходит быстрый рост, который замедляется и в итоге почти прекращается.

Объектом исследования являются семена овса и ржи.

Предмет исследования: всхожесть семян растений, рост растений.

Методы исследования: чтение книг, поиск в интернете, эксперимент, наблюдение, анализ и обобщение результатов.

Результатом работы будет понимание лучших условий по проращиванию семян растений, а также выявление влияния влажности, освещённости и наличия питательных веществ на развитие растений и этапы роста.

Растения и способы их размножения

Растения – это живые организмы, которые питаются светом, воздухом, водой и питательными веществами (например, содержащимися в почве). Благодаря растениям мы живём. Они дают нам пищу, которую мы едим, и кислород, которым мы дышим [1, 7, 10]. Всего существует около 500 тысяч различных видов растений.

Царство растений можно разделить на две основные группы: высшие и низшие. К низшим относятся водоросли, а высшие делятся на две группы: споровые и семенные растения. Наиболее развитыми являются семенные растения, и именно их мы выращиваем в своих садах и огородах, именно ими засеваем поля.

Основными органами семенных растений являются корни, побеги (стебель с листьями и почками), цветки и плоды с семенами.

Размножаться растения могут разными способами. От некоторых растений отделяется его часть – корень, лист или стебель, который затем становится самостоятельным взрослым растением (вегетативное размножение). Жизнь большинства растений начинается с семени (генеративное размножение), которое прорастает: корешок заглубляется в землю, а побег тянется вверх к солнцу.

Выращивание растений из семян

В семени прячется вся сила будущего растения. Чтобы семя проросло, необходимы вода, воздух и тепло. Освещение обычно никак не влияет на то, как прорастают семена. Оно влияет на рост и развитие уже проросших растений. Если солнечного света недостаточно, то растение тянется вверх, стараясь добраться до солнца, и становится длинным и тонким.

Количество воды тоже сильно влияет на рост растения. При нехватке воды оно становится вялым, замедляются физиологические процессы, приостанавливаются рост и развитие растения. Однако если воды слишком много, растение начинает испытывать кислородное голодание: его корни задыхаются, приостанавливается развитие. Если вода находится в избытке слишком долго, корни растения загнивают, и растение погибает.

Лучший рост растений наблюдается при наличии необходимых питательных веществ, поэтому растения, находящиеся в почве, лучше развиваются и растут, чем те, что растут без неё. Кроме того, почва впитывает воду и позволяет сохранять влажность. Если же семена растения сажают не в почву (например, на влажный ватный диск), то обычно их покрывают сверху стеклом или плёнкой, чтобы избежать быстрого испарения воды и высыхания семян.

Чтобы проверить влияние освещённости, влажности и наличия почвы (способа посева) на прорастание семян был проведён опыт 1:

1. В пластиковые стаканчики были высажены по 10 семян овса и ржи на влажные ватные диски, а также во влажную почву. Часть пластиковых стаканчиков была закрыта сверху перфорированной плёнкой (перфорация нужна для доступа воздуха), а часть оставлена открытой. Стаканчики были помещены в разные условия освещения: на восточный подоконник, на северный подоконник, под круглосуточное УФ освещение, под круглосуточное освещение лампой дневного света, а также в тёмное место (Табл. 1, Приложение 1). Температура окружающей среды поддерживалась на постоянном уровне 25 ℃.

2. Проводился ежедневный контроль всхожести семян и наличия влаги (производился полив в случае необходимости: когда верхний слой почвы или ватный диск начинали высыхать) (Табл. 1).

3. Построены зависимости числа взошедших семян от числа дней после посева (Рис. 1 – 4).

Таблица 1

Число взошедших семян ржи и овса при разных условиях посева

Рис. 1. Всхожесть семян овса на влажном ватном диске

Рис. 2. Всхожесть семян ржи на влажном ватном диске

Рис. 3. Всхожесть семян овса во влажной почве

Рис. 4. Всхожесть семян ржи во влажной почве

Результаты опыта:

1. На ватном диске:

   1. Всхожесть хуже на открытом воздухе. Видимо, в этом случае ощущался недостаток влажности и семена пересыхали.

   2. Лучшая всхожесть под плёнкой. Это связано с тем, что наличие плёнки обеспечивало сохранение необходимого уровня влажности.

   3. Какой-либо зависимости от освещённости не прослеживается.

Всхожесть семян наблюдалась на 1 – 5 дни после посева.

2. В почве:

1. 1. Всхожесть намного лучше на открытом воздухе. Это можно объяснить тем, что необходимый уровень влажности поддерживался в обоих случаях: под плёнкой и на открытом воздухе – за счет того, что почва хорошо впитывает воду, но без плёнки лучше воздухообмен.

   2. Всхожесть семян наблюдалась на 2 – 6 дни после посева, что на 1 день больше, чем в случае посадки на влажный ватный диск. Это связано с тем, что всхожесть видна только после того, как росток покажется над поверхностью земли, то есть примерно 1 день нужен на то, чтобы длина ростка стала равна глубине посадки.

Кривая роста растений

Период прорастания семени состоит из нескольких этапов [4, 8]: водопоглощение, набухание и наклёвывание, рост первичных корешков и становление проростка (Приложение 2). Затем появляется росток с двумя толстыми листками – семядолями (Приложение 3), а после этого побег с первыми настоящими листьями (Приложение 4). Эти периоды характеризуются быстрым ростом и развитием растения. Затем рост замедляется и почти прекращается на стадии взрослого растения (Приложение 5). Способность к росту – это одна из главных особенностей всех живых организмов.

Рост любого организма описывается S-образной кривой [4]. Такая кривая получается, если по горизонтальной оси откладывать время, а по вертикальной оси – параметр роста (высоту растения). Она включает следующие фазы: начальный период, интенсивный рост, замедление и прекращение роста (Рис. 5).

Рис. 5. S-образная кривая роста. Фазы роста: 1 – начальный период,
2 – интенсивный рост, 3 – замедление роста, 4 – прекращение роста

Для того, чтобы выявить влияние различных факторов (освещённость, влажность, наличие почвы) на рост и развитие растений, а также проследить этапы роста растений, был проведен опыт 2:

1. Ежедневный контроль за ростом растений в тех же самых условиях освещённости, влажности и наличия/отсутствия почвы, что были при проведении опыта 1 (Табл. 2).

2. Были построены зависимости высоты растений от числа дней после посева семян (Рис. 6 – 9). В каждом стакане измерялась наибольшая высота растений.

Результаты опыта:

1. 1. На стадии прорастания семян и появления ростков происходит быстрый рост растений, который замедляется на стадии побега и почти прекращается на стадии взрослого растения.

   2. На открытом воздухе растения самые низкие или погибают, поскольку для взрослых растений нужно большее количество воды, начинает ощущаться недостаток влажности. Это приводит к замедлению процессов роста и развития растений.

   3. При круглосуточном освещении УФ лампой растения вырастают ниже, чем при естественном дневном освещении. Это связано с тем, что избыток освещения приводит к замедлению роста.

   4. Самые низкие растения: на открытом воздухе и под УФ лампой.

   5. Кривая роста выходит на постоянный уровень за 10 – 12 дней, кроме случая, когда растение было посажено в почву под плёнку.

   6. Период роста растения значительно увеличивается (кривая роста достигает постоянного уровня за 23 дня), если оно было посажено в почву под плёнку. Это можно объяснить тем, что наличие питательных веществ и высокого уровня влажности способствует росту растения.

Таблица 2. Параметры роста ржи и овса (высота растений в см) при разных условиях посева и выращивания

Рис. 6. Кривая роста овса на влажном ватном диске

Рис. 7. Кривая роста ржи на влажном ватном диске

Рис. 8. Кривая роста овса во влажной почве

Рис. 9. Кривая роста ржи во влажной почве

Заключение

На основании наблюдений, опытов, изучения литературы о посеве, росте и развитии растений были сделаны следующие выводы: на всхожесть семян влияет влажность, тепло и воздухообмен, при этом степень освещённости не влияет на результат. На начальной стадии развития растения происходит быстрый рост, который затем замедляется и прекращается. Недостаток влажности и избыток освещения приводит к замедлению роста растений, а наличие питательных веществ, содержащихся в почве, наоборот, способствует более сильному росту.

После проведённой работы можно дать следующие советы по увеличению всхожести семян: нужно сажать семена в открытый влажный грунт, либо на влажный ватный диск под плёнку. Чтобы растения были более сильными, их нужно пересаживать в почву, а чтобы они не вытягивались в высоту, нужно обеспечить достаточный уровень освещения.

Гипотезы, выдвинутые в начале работы, про влияние освещённости и наличие укрывной плёнки (при посадке в почву) на всхожесть семян были опровергнуты.

В дальнейшем планируется узнать, как влияет наличие удобрений в почве и в воде на всхожесть семян и рост растений. Также планируется снять кривые роста других видов растений и провести их сравнение с уже снятыми кривыми роста для зерновых культур овса и ржи.

Список литературы

1. Дмитриева, Н.Я. Окружающий мир (в 2 частях). 2 класс. Часть 2 учебник для общеобразовательных организаций / Н.Я. Дмитриева, А.Н. Казаков. – 2-е изд., стереотип. – Москва: Просвещение, 2021. – 111 с. – ISBN: 978-5-09-085490-0

2. Игнотофски, Р. Большая маленькая планета. Экосистемы, или Как всё живое взаимосвязано / Р. Игнотофски. – Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2020. – 128 с. – ISBN: 978-5-00146-455-6

3. Какие условия необходимы для прорастания семян? – Текст: электронный // CENTER-FLOWERS: официальный сайт. – Пятигорск. – URL: https://www.center-flowers.com/recommends/kakie-uslovia-neobhodimy-dla-prorastania-seman/ (дата обращения: 20.08.2024).

4. Лебедев, С.И. Физиология растений / С.И. Лебедев. – Москва: Агропромиздат, 1988. – 544 с.

5. Линде, Б. Мой первый огород: посей, собери, съешь / Б. Линде, В. Сандгрен. – Москва: Белая Ворона / Albus Corvus, 2016. – 70 с. – ISBN: 978-5-906640-60-4

6. Мазный, К.М. Влияние внешних факторов на рост растений (на примере выращивания кресс-салата) / К.М. Мазный, Н.А. Овчинникова // Юный учёный. – 2018. – №1.1 (15.1). – С. 54-56.

7. Мельникова, Н.Л. Увлекательная экология, или Эффект бумеранга / Н.Л. Мельникова, Н.В. Герасименко. – Сыктывкар: Коми республиканская типография, 2023. – 72 с. – ISBN: 978-5-7934-1107-3

8. Прорастание семян. – Текст: электронный // Википедия – свободная энциклопедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Прорастание_семян (дата обращения: 20.08.2024).

9. Седых, Е.С. Воздействие факторов зимней эксплуатации автомобильных дорог на прорастание семян / Е.С. Седых, С.Е. Седых // Юный учёный. – 2018. – №1 (15). – С. 78-81.

10. Филатов, М.А. Растения. Самая умная энциклопедия / М.А. Филатов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2023. – 112 с. – ISBN: 978-5-22238-732-0

11. Шелюто, Б.В. Влияние способа посева на особенности роста, развития и формирование урожайности сильфии пронзеннолистной / Б.В. Шелюто, Е.В. Костицкая // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 3. – С. 95-99.

12. Элворти, Д. Как вырастить свой сад / Д. Элворти. – Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2018. – 80 с. – ISBN: 978-5-906640-60-4

13. Энинк, Т. Огород круглый год. Твоя грядка на балконе / Т. Энинк. – Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2020. – 60 с. – ISBN: 978-5-00146-866-0

Приложение 1. Посев семян ржи и овса

Приложение 2. Период прорастания семян

Приложение 3. Появление ростков

Приложение 4. Образование побегов

Приложение 5. Стадия взрослого растения