Сравнение методов выращивания зелени традиционным способом и гидропоники в домашних условиях



В ближайшее время на Земле обострятся несколько глобальных проблем: истощение и разрушение пахотных земель, нехватка и загрязнение пресной воды. Поэтому уже сейчас необходимы новые подходы к ведению сельского хозяйства.

Актуальность заявленной темы связана с тем, что, во-первых, климатические условия не всегда позволяют выращивать растения в почвенной среде. В связи с высокой плотностью населения в отдельных странах встает вопрос нехватки пищи.

Во-вторых, в современных экономических условиях в России актуализируется проблема импортозамещения, решению которой могут способствовать новые методы растениеводства, в том числе и гидропоника.

В-третьих, взимний период в результате авитаминоза наблюдаются частые простудные заболевания среди учащихся, что ведёт к пропускам занятий и снижению успеваемости.

Целью работыявляется сравнение технологии выращивания перьев репчатого лука в почвенной и беспочвенной среде.

Данная цель достигается путем решения следующих задач:

1. выяснить, что такое «гидропоника»;
2. создать гидропонную установку для выращивания перьев лука;
3. провести эксперимент по выращиванию перьев лука в почве и без почвы;
4. сравнить полученные образцы на клеточном уровне, по затратам, скорости роста, вкусовым качествам.

Предмет исследования: перья репчатого лука, выращенные в почвенной и беспочвенной среде.

Объект исследования: гидропоника как метод выращивания растений без почвы.

Гипотеза исследования представлена предположением о том, что выращивание перьев лука методом гидропоники является незатратным и быстрым и не уступает по вкусовым качествам перьям лука, выращенным в почве.

В работе были применены следующие методы исследования:

− чтение книг по теме;

− поиск информации в сети интернет;

− эксперимент;

− наблюдение;

− опрос.

В основе анализа теоретических аспектовизучения метода гидропоники лежат идеи, разработанные отечественными и зарубежными учеными в середине 20 века (Д. Б. Вахмистров, В. А. Чесноков, Е. Н. Базырина, Э. Зальцер). Практика создания гидропонной установки потребовала обращения к разработкам, представленным в сети Интернет.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут быть успешно использованы для привлечения младших школьников к альтернативным способам растениеводства, что позволяет сочетать полученные на уроках знания и практику.

Научная новизна исследования: метод гидропоники позволяет обойтись без почвы, и вырастить большее количество растений.

Структура работы: работа состоит из введения, двух разделов, выводов, списка литературы и двух приложений.

1. Теоретические основы применения метода гидропоники в домашних условиях Вопрос о том, возможно ли выращивание растений без почвы возник после знакомства с одним из чудес света Висячие сады Семирамиды.

Мы обратились в детскую библиотеку, в сеть интернета и узнали, что метод выращивания растений без почвы называется «гидропоника». Слово «гидропоника», по-гречески, значит «вода и работа». В науке «гидропоника» — это способ выращивания растений без почвы. Данный метод не является новым. Висячие сады Семирамиды — одно из семи чудес света Древнего мира — это пример раннего выращивания растений без почвы.

Люди привыкли к тому, что растения растут в почве. С глубокой древности люди думали, что растения питаются почвой, ее органическим веществом. В начале 17 века голландский химик Ван Гельмонт доказал, что почва не является источником материала для построения растущего дерева.

В 19 веке немецкий агрохимик Юстус фон Либих определил, что источником питательных веществ являются неорганические вещества.

В 20 веке американский ученый Герике выяснил, что растение может расти без почвы и получать неорганические вещества из питательных растворов. В результате опытов, он получил урожай в 5 раз больше, чем в грунтовых теплицах. Большая работа по выращиванию растений без почвы была проведена известным советским ученым Д. Н. Прянишниковым и его учениками. С 1936 года методом гидропоники начали выращивать овощные и цветочные растения в оранжереях у нас в стране.

Если гидропоника — это новая технология, то она новая уже тысячи лет. Гидропоника — не новинка — она просто отличается от всех. В настоящее время гидропоника обширно используется во всем мире. Для успешного жизненного цикла растению необходим целый комплекс питательных элементов. Особо важно наличие основных питательных макроэлементов: азота, калия и фосфора. Второстепенные элементы, без которых так же невозможно формирование здорового растения, это кальций, магний и сера. При выращивании растений данным методом используются определенные субстраты, которые выступают в качестве заменителей почвы. Они используются не для питания, а лишь для создания опоры корневой системе. В зависимости от среды, в которой развиваются корни растения выделяют методы гидропоники:

− субстратный (опорой служит керамзит, мох, минеральная вата);

− водный (корни находятся в сосуде с питательным раствором);

− воздушный (аэропоника — корни висят в воздухе затемненной камеры).

Исследователи отмечают, что гидропоника имеет преимущества перед выращиванием в земле: экономия воды, меньшие трудозатраты, всесезонность, высокая скорость, отсутствие сорняков, паразитов, заболеваемости растений.

Метод выращивания без почвы в теплицах применяется во многих областях.

Мы узнали, что гидропоника может с успехом применяться в домашних условиях. Она довольно проста, а гидропонное оборудование не требует больших затрат, его можно собрать самостоятельно.

Мы взяли большую пластиковую бутылку и разрезали ее пополам, вырезали отверстия, поставили насос для циркуляции воды и приготовили питательный раствор, который был куплен в магазине и разведен в необходимых пропорциях. Алгоритм создания гидропонной установки представлен в приложении 1.

Итак, мы выяснили, что такое «гидропоника» и сделали гидропонную установку в домашних условиях. Практика выращивания перьев лука в гидропонную установке включает ряд последовательных шагов: эксперимент по выращиванию в почвенной и беспочвенной среде, сравнение образцов на клеточном уровне, по затратам, скорости роста, вкусовым качествам. Рассмотрим данные шаги.

2. Из истории возделывания лука репчатого.

Репчатый лук известен человечеству вот уже около пяти тысяч лет. Его родиной считают Среднюю Азию и Афганистан. За несколько столетий до нашей эры репчатый лук выращивали в Древней Греции, Египте, Индии.

Знаменитый врач древности Гиппократ успешно использовал его для медицинских целей. Лук в обязательном порядке входил в суточный рацион римских легионеров. Древние греки и римляне считали, что пища, приправленная большим количеством лука, порождает храбрость, придает силу и энергию солдатам.

Так же думали и германцы. Обычай носить под панцирем на груди луковицу, якобы предохраняющую воина от смертельных ран, сохранялся с древних времен до средневековья.

У простых людей Франции, Испании, Португалии в 10–12 веках лук составлял ежедневную пищу.

Испания вообще является центром возделывания лука. В Англию лук попал поздно, около 1700 года, и быстро стал любимой приправой к различным кушаньям.

На территории нашей страны лук распространен очень широко — от Крайнего Севера до субтропиков. На Руси он появился в 12–13 веках.

3. Практические аспекты выращивания перьев репчатого лука в гидропонной установке.

3.1. Подготовка лука к посадке.

Для этого мы взяли луковицы и погрузили их в воду, температура которой 26–28 градусов. Для быстрого и одновременного роста листьев лука острым ножом обрезали шейку луковицы по плечики. Затем луковицы необходимо оставить на трое суток для подсыхания, что повысит интенсивность дыхания клеток растения и облегчит доступ кислорода.

3.2. Подготовка посуды для посадки.

Для посадки лука приготовили цветочный горшок с почвой с приусадебного участка, аквариум, простейшую гидропонную установка.

3.3. Изготовление простейшей гидропонной установки. (Приложение 1)

3.4. Посадка луковиц.

1 проба: гидропонная установка из бутылки, заполненная керамзитом;

2 проба: аквариум с кислородом;

3 проба: почва с огорода;

4 проба: питательный раствор (2 шт.).

3.5. Приготовление питательного раствора.

Купили в магазине универсальное удобрение «Идеал».

3.6. Наблюдение за ростом лука.

Мы взяли репчатый лук одного размера и одного сорта и посадили его одновременно в почву и в гидропонную установку. Мы проводили наблюдение и контрольные измерения с 1 по 20 декабря 2016 года и занесли их в таблицы 1 и 2. Дневник наблюдений представлен в приложении 2.

Таблица 1

Параметры перьев лука, выращенных впочвенной среде

Дата	Высота перьев	Количество перьев одной луковицы
1–2 декабря	0	0
3–4 декабря	5 мм	1
5–6 декабря	7–25 мм	2–3
7–8 декабря	10–41 мм	2–3
9–10 декабря	20–60 мм	2–3
11–12 декабря	30–95 мм	3–4
13–14 декабря	35–120 мм	3–4
15–16 декабря	40–170 мм	3–4

Таблица 2

Параметры перьев лука, выращенных вбеспочвенной среде

Дата	Высота перьев	Количество перьев одной луковицы
1–2 декабря	0	0
3–4 декабря	5 мм	1
5–6 декабря	7–40 мм	2–3
7–8 декабря	30–100 мм	2–3
9–10 декабря	55–120 мм	2–3
11–12 декабря	80–150 мм	3–4
13–14 декабря	120–190 мм	3–4
15–16 декабря	120–210 мм	3–5

Мы сравнили максимальные и минимальные показатели высоты перьев репчатого лука, выращенного в почвенной и беспочвенной среде. На рис. 1. видно, что минимальная высота перьев лука, выращенного в гидропонной установке больше, чем максимальная высота перьев лука, выращенных в грунте.

Можно сделать вывод, что перья лука, выращенного в гидропонной установке выше перьев луковиц в грунте и их больше. А одинаковы ли эти перья? Чтобы выяснить это, мы решили сравнить их на клеточном уровне.

Для проведения сравнения мы использовали Микроскоп «Levenhuk D2L NG» с цифровой камерой. Полученные фотографии с увеличением 40 представлены ниже.

Из книги «Занимательная ботаника» мы узнали, что основными элементами клетки растения являются ядро, оболочка и цитоплазма. Мы можем их видеть в каждом из образцов.

Таким образом, изменений на клеточном уровне не выявлено.

Для того, чтобы сравнить вкусовые качества перьев лука, мы предложили нашим одноклассникам их попробовать (фото 5). 13 человек из 20 выбрали образец 2 — лук, выращенный в установке. Они сказали, что он слаще и сочнее.

ВЫВОДЫ.

Мы изучили книги, получили информацию в сети Интернет, узнали, что гидропоника — это метод выращивания растений на искусственных средах без почвы. Данный метод применяется как в промышленных масштабах, так и в домашних условиях.

Мы построили гидропонную установку и провели эксперимент по выращиванию перьев репчатого лука в почве и в беспочвенной среде. Наша гипотеза подтвердилась:

Выращивание перьев лука методом гидропоники в домашних условиях является незатратным.

Перья лука, выращенного в гидропонной установке выше перьев лука, выращенных в грунте в один и тот же промежуток времени и их больше.

При сравнении на клеточном уровне изменений не выявлено.

Сравнение вкусовых качеств показало, что перья лука, выращенного в беспочвенной среде вкуснее.

Мы планируем не останавливаться на полученных результатах и продолжить эксперименты по выращиванию и сравнению других растений (салат и помидоры черри), выращенных в почве и в гидропонной установке.

Литература:

1. Зельцер Э. «Гидропоника для любителей». Москва; «Колос», 1965.
2. Небесный С. «Юным овощеводам». Москва; «Детская Литература», 1987.
3. Вахмистров Д. Б. Растения без почвы / Д. Б. Вахмистров. — М.: Детская литература, 1965. — 112 с.
4. Домашняя гидропоника. Пособие по гидропонике. [Электронный ресурс].
5. Режим доступа: http://gidroponika.by/urok-1-chto-takoe-gidroponika/
6. Зальцер Э. Гидропоника для любителей / Э. Зальцер [Электронный ресурс].
7. Режим доступа: http://www.flowersweb.info/
8. Растения / Пер. с англ. Ю. Соколова. — М.: ООО «Издательство АСТ», 2002. 33 с.
9. Лаврова С. А. Занимательная ботаника / С. А. Лаврова. — Белгород: Белый город, 2008. — 144 с.