Выращивание растений в водной культуре на полной питательной смеси и с исключением элементов питания (вариант без азота)

«Выращивание растений в водной культуре на полной питательной смеси и с исключением элементов питания (вариант без азота)». Содержание Введение 1.Обзор литературы 1.1 Минеральное питание. Классификация минеральных элементов 1.2Выращивание растений на водной культуре в ППС и с исключением элементов питания 1.3 Метаболизм и физиологические значения азота как одного из самых важных элементов питания 4 Значение микроэлементов 2. Материалы и методы 1. Подготовительная работа 2. Постановка опыта 3. Ликвидация опыта 3. Результаты собственных исследований 1. Биометрические показатели и морфологические признаки дефицита элементов питания 2.Статистическая обработка и оформление результатов работы Выводы Список литературы ВВЕДЕНИЕ Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения не могут полностью завершить цикл развития и которые не могут быть заменены другими.

Элемент считается необходимым, если: 1. Его отсутствие исключает нормальный жизненный цикл растения. 2. Недостаток элемента вызывает специфические нарушения жизнедеятельности растения. 3. Элемент непосредственно используется в процессах преобразования веществ и энергии. Всё это можно установить только при выращивании растений на искусственных питательных средах – в водных и песчаных культурах.

Исключение какого-либо из макро- или микроэлементов приводит к нарушению структуры и обмена веществ растений, торможению роста и в будущем – к их гибели.

Целью данной работы является проведение вегетационного опыта с выращиванием растений в условиях водной культуры на полной питательной смеси и с исключением элементов питания (вариант без азота) для определения значения макро- и микроэлементов в жизни растений.

В конце опыта будет получен наглядный пример того, как отсутствие одного из элементов сказывается на развитии растений. Знание о значении минеральных элементов в жизни растений очень полезно и нужно в сельском хозяйстве и растениеводстве. Чтобы повысить урожайность агрономы используют различные удобрения и подкормки. Будь то садовод любитель, будь то коллекционер фиалок и бегоний, каждый из них должен знать, что корневое питание заключается не только в поглощении воды, а еще и в макро- и микроэлементах. 1.

Минеральное питание. Классификация минеральных элементов

Представления о почвенном питании растений начали складываться в связи... Калий служит основным противоионом для нейтрализации отрицательных зар... Именно присутствие калия в значительной степени определяет коллоидно-х... При недостатке этого элемента задерживается формирование и рост корней... Избыток кальция отрицательно сказывается на поглощении железа, цинка, ...

Метаболизм и физиологические значения азота как одного из самых важных элементов питания

Если некоторые микроорганизмы способны усваивать атмосферный азот, то ... Он осуществляется гетеротрофными микроорганизмами (питаются готовыми о... Среди бактерий, осуществляющих это превращение, различают три рода: Ni... Таким образом, в почве накапливаются ионы NH4+ и NO3–, азот которых до... В почвах, богатых глинистыми минералами, содержание азота в форме NH4+...

Значение микроэлементов

Значение микроэлементов. Взаимодействие марганца с фосфатными группами и с гуанином, структурир... Под влиянием бора в растениях увеличивается сумма флавинов за счет фла... Листья растений с недостаточностью бора содержат обычно много сахаров ... Гош и Даггер высказали предположение, что основная функция бора заключ...

Материалы и методы

Объект исследования: Опытные растения кукурузы и гороха. Ход работы: О... Задание: Провести вегетационный опыт по выращиванию растений в условия... Необходимо его проводить весной (апрель, май). Каждый студент ведет свой определенный вариант опыта, в данном случае ... .

Подготовительная работа

3. . Наблюдения и уход за культурами: 1. 2. Закладка опыта: 1.

Ликвидация опыта

Ликвидация опыта : 1. Оценка морфологических признаков недостаточности элементов минерального питания у растений всех вариантов питательных смесей, которые выполнялись в группе. 2. Последнее определение биометрических показателей растений. 3. Статистическая обработка и оформление результатов работы. Д. Обсуждение результатов работы и выводы. 1.Монтирование посуды.

Оборудование и материалы. Две банки емкостью 1 л; картон и марля для крышек, белая и черная бумага для чехлов; нитки или шпагат; бумага для этикеток; ножницы; клейстер; парафин; водяная баня; пинцеты. а) Приготовить крышки для банок таким образом: парафин до начала работы расплавить на водяной бане; из картона вырезать круг диаметром шейки банки, положить его между двумя слоями марли; погрузить в расплавленный парафин с помощью пинцета, вытащить и дать парафину стечь.

Положить крышку на шейку банки и закрепить таким образом, чтобы марля, которая пропиталась парафином, охватила шейку банки. Сделать на крышке три симметрично расположенных отверстия для растений и одну в середине для палочки. б) Приготовить чехлы для банок: отрезать две одинаковые полоски из черной и белой бумаги шириной, которая равна высоте банки; обе полоски склеить таким образом, чтобы с внутренней стороны к банке прилегала черная бумага, а с внешней стороны белая.

Верхний край чехла собрать и туго обвязать нитками вокруг шейки банки, нижний край надрезать сложить ко дну банки и заклеить бумажным поддонником из темной бумаги. Наклеить на банки этикетки с информацией о варианте опыта, дату, фамилию студента и № группы. 2 – 3. Определение качества посевного материала и выращивание рассады для водных культур студентами не проводилось.

Выращенные культуры предоставили уже готовыми. 4. Расчеты и приготовление растворов для питательных смесей. Оборудование и материалы. Соли: Ca(NO3)2 (безводный); KH2PO4; NaH2PO4*H2O; KCl; CaSO4*2H2O; NaCl; MgSO4*7H2O; KNO3; FeCl3; весы, гири; шпатели; мерные стаканы и цилиндры на 0,5 л; 1 л; посуда для концентрированных растворов на 0,5 и 0,25 л с пробками; этикетки; клейстер; стеклянные палочки, лакмусовая бумага.

Каждая питательная смесь должна содержать не только все необходимые для растения элементы в нужных количествах и соотношениях, но и быть оптимальной по концентрации водных ионов. Для большинства растений оптимальное значение рН раствора находится между 5,5 и 7,8. Приготовление концентрированных растворов солей. Таблица 1. Состав концентрированных растворов солей, г/100 мл. Показатели Основные соли Замещенные соли Название соли Ca(NO3)2* 4 H2O KH2PO4 MgSO4*7H2O KCl CaSO4*2H2O NaH2PO4*H2O NaCl KNO3 Масса соли на 100 мл р-ра, г 14,4 2,5 2,5 1,25 10,5 2,5 1,0 1,23 Объем р-ра на весь опыт, мл 500 500 500 700 200 200 200 200 По данной таблице приготовить концентрированные растворы солей (каждая группа студентов готовит свой раствор, ППС и без N) в мерной посуде, перелить в темную посуду, которую хорошо закрыть.

Наклеить этикетки с указанными названиями солей, концентрацией раствора, № 1. Приготовление питательных смесей для разных вариантов опыта.

Оборудование и материалы: два вегетационных сосуда на 1 л,; мерные цилиндры на 0,5 и 1 л; посуда для приготовления питательного раствора на 3 л; концентрированные растворы; индикаторная бумага, по 3 проростка кукурузы и гороха; линейка, фильтровальная бумага, веревка. а) измерить объем той посуды, в которой будет выращиваться растение. б) рассчитать, какое количество миллилитров концентрированного раствора нужно взять для данного объема. Первую неделю использовать питательную смесь половинной концентрации. г) проверить значение рН с помощью индикаторной бумаги, довести до нужного состояния с помощью растворов гидроксида натрия, соляной или лимонной кислоты. 2. Первые измерения растений и высадка растений в посуду. а) отобрать из рассады 3 одинаковых растения, произвести измерения. б) произвести первое определение биометрических параметров каждого растения. в) снять крышку с посуды, ввести корневую систему растения через отверстие сверху.

Пронумеровать растения. г) крышку вместе с растениями поставить на банку, закрепить так, чтобы все корни были погружены в раствор.

Если понадобится, закрепить растения с помощью деревянной палочки, которую вставляют в центральное отверстие. 3. Составление таблиц для ведения записей в тетрадях. Для ведения записей результатов наблюдений подготовить отдельные таблицы по каждому варианту и виду растения. 2.3 Через 28-35 суток после высадки растений опыт можно ликвидировать. 1. Оценка морфологических признаков недостатка элементов минерального питания у растений всех вариантов опыта питательных смесей, которые выполнялись в группе. а) провести сравнительный анализ внешнего состояния растений между разными вариантами опыта. б) выявить и отметить визуально у растений морфологические признаки недостатка элементов минерального питания. в) обсудить наличие у растений тех или иных признаков в связи с физиологической функцией минерального элемента. г) нарисовать внешний вид растений. д) Результаты занести в таблицу 7. 2. Последнее снятие биометрических показателей растений. а) Провести последнее наблюдение по тем же параметрам, что и раньше. б) Определить массу надземной части и корней растений, объем корней. в) Данные последнего наблюдения занести в таблицу 8. Параметры № растения Даты наблюдений Примечания 03.04.09 10.04.09 17.04.09 24.04.09 1. Длина надземной части, см 1 5,4 18,2 23 29,2 Растения по всем параметрам опережают в развитии другие варианты растений.

Патологий не наблюдается. 2 4,5 12,5 20 22,1 3 3,7 10,0 25 37 Среднее 4,53 13,56 22,6 29,4 2. Количество листков, шт. 1 0 2 3 3 2 0 2 3 3 3 0 2 3 4 Среднее 0 2 3 3 3. Длина корней, см 1 26 37 39 41,3 2 20,5 19 24 23,1 3 16,4 32 34 36,9 Среднее 20,96 29,3 32 33,8 4. количество поглощенного раствора, см3 1 - 9 12 20 2 3 Среднее 5. рН 5 5 5 5 Таблица 3. Биометрические показатели растений (кукуруза). ППС Параметры № растения Даты наблюдения Примечания 03.04.09 10.04.09 17.04.09 24.04.09 1. Длина надземной части, см 1 4,4 16 27 29,5 Растения по всем параметрам опережают в развитии другие варианты растений.

Патологий не наблюдается. 2 4,5 20,5 28,5 33,5 3 5 22 27 36,6 Среднее 4,3 19,5 27,5 33,2 2.Количество листков, шт. 1 0 6 6 7 2 0 5 6 7 3 0 5 6 7 Среднее 0 5 6 7 3. Длина корней, см. 1 10,5 15 17 28 2 8,1 13 16 18,7 3 8,5 13 15 16 Среднее 9 13,6 16 20,9 4. количество поглощенного раствора, см3 1 - 30 44 55 2 3 среднее рН 5 5 5 5 Таблица 4. Биометрические показатели растений (горох). Вариант без азота.

Параметры № растения Даты наблюдения Примечания 03.04.09 10.04.09 17.04.09 24.04.09 1. Длина надземной части, см 1 3,6 12,3 22 26,5 У растений заметны отклонения в росте, отстают в развитии от варианта с ППС. 2 2,5 8,1 8,5 Погибло 3 3 11,4 15 19,9 Среднее 3 10,6 15,1 23,2 2.Количество листков, шт. 1 0 2 3 3 2 0 2 2 - 3 0 2 2 3 Среднее 0 2 2 3 3. Длина корней, см. 1 16 17,7 19,5 20,2 2 14 18,2 19 - 3 9,5 12,5 13 17 Среднее 13,2 16,1 17,1 18,6 4. количество поглощенного раствора, см3 1 - 27 42 55 2 3 среднее рН 5 5 5 5 Таблица 5. Биометрические показатели растений (кукуруза). Вариант без азота.

Параметры № растения Даты наблюдения Примечания 03.04.09 10.04.09 17.04.09 24.04.09 1. Длина надземной части, см 1 3,5 11,7 23 31,5 У растений заметны отклонения в росте, отстают в развитии от варианта с ППС. Листья более бледные, чем у варианта с ППС. 2 5 19,5 28 31 3 3 17,2 27 32,4 Среднее 3,8 16,1 26 31,6 2.Количество листков, шт. 1 0 4 5 6 2 0 5 6 7 3 0 5 6 7 Среднее 0 5 6 7 3. Длина корней, см. 1 8 8,3 9 10,6 2 8 7,3 8 8,5 3 5,6 9 10 10 Среднее 7,2 8,2 9 9,7 4. количество поглощенного раствора, см3 1 - 33 49 60 2 3 Среднее рН 5 5 5 5 Таблица 6. Биометрические показатели растений (горох). Элемент (вариант опыта) Физиологическая роль элемента Морфологические признаки недостатка описание рисунок ППС В ППС входят все необходимые минеральные элементы.

Недостатков нет. Растения в хорошем состоянии.

Азот Участвует как органоген – строитель.

Отставание в росте.

Нижний ярус листьев желтеет и отмирает. Фосфор Входит в состав белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, особо важная роль в энергетике растения Сизоватый цвет листьев, затем отмирание (засыхают) Калий Влияет на тургор, осмотическое давление Растения вялые, нет тургора, ожог края листовой пластинки Железо Участие в процессе дыхания, входит в состав цитохромов Жилковый хлороз, отставание в росте Кальций Нужен для построения меристем, стимулирует точки роста Страдают точки роста, корни ослизненные Таблица 7. Морфологические признаки недостатка элементов минерального питания. Кукуруза Параметры ППС -N -P -K -Fe -Ca Длина надземной части, см 29,4 23,2 25,8 19 2,66 22,4 Длина корней, см 33,8 18,6 10,5 34,75 3 16,4 Количество листков, шт. 3 3 3 3 3 2 Масса надземной части, г 1,10 0,73 1,310 1,0 0,67 2 Масса корней, г 0,3 0,235 0,340 0,790 0,750 0,830 Объем корневой системы, см3 3,33 0,20 0,3 2,0 1,5 0,5 Количество поглощенного раствора 20 55 35 30 15 20 рН 5 5 5 5 5 5 Горох Параметры ППС -N -P -K -Fe -Ca Длина надземной части, см 33,2 31,6 16,9 20,3 25,6 6,5 Длина корней, см 20,9 9,7 12,2 10,2 1,0 9 Количество листков, шт. 7 7 4 6 5 1,0 Масса надземной части, г 1,223 1,0 2 2,47 1,0 0,502 Масса корней, г 60 0,383 0,830 1,4 0,57 0,480 Объем корневой системы, см3 0,66 0,4 0,5 0,6 2 0,3 Количество поглощенного раствора 55 60 30 49 - 20 рН 5 5 5 5 5 5 Изучив все полученные графики и диаграммы, можно сделать следующие выводы: 1. Динамика роста надземной части и кукурузы и гороха в варианте с ППС более прогрессивна, начиная с первой недели после закладки опыта.

Но в опыте с горохом отсутствие азота не так сказалось на длине надземной части как в опыте с кукурузой, на последних неделях два варианта практически сравнялись. Однако, если сравнить цвет листьев и побегов, то конечно можно сразу увидеть существенную разницу.

В случае с горохом, отсутствие азота дало пожелтение нижних ярусов листьев.

А вот в случае с кукурузой, одно растение вообще погибло. 2. По динамике роста корней мы можем наблюдать огромный отрыв в росте и длине корней в варианте с ППС и у гороха и у кукурузы.

Без азота корни плохо растут, так как этот элемент является органогеном – строителем. 3. На графике динамики образования листьев видно, что отсутствие азота никак не повлияло на их образование ни у гороха, ни у кукурузы. Да, листья образовались, но в варианте без азота они к концу опыта желтеют и начинают сохнуть. 4. Как видно из графиков на рис. 4 и 5, отсутствие в питании гороха и кукурузы азота приводит к затруднению поглощения питательного раствора. 5. рН на протяжении всего опыта не менялся, питательные растворы были стабильны, что никак не отразилось на развитии растений.

Получив все данные о других вариантах опыта, составив диаграммы роста и развития растений можно провести сравнительный анализ между ними: 1. На рис. 6 видно, что длина надземной части кукурузы почти одинакова у всех вариантов, хуже лишь в варианте с азотом и калием и это очевидно, ведь без калия у растений плохой тургор, снижается интенсивность фотосинтеза.

В случае с горохом дело обстоит практически также, только вариант без кальция дает очень плохие показатели. Кальций в жизни бобовых играет очень важную роль (они кальциефилы). 2. На диаграмме длины корней видно, что лучше всего себя чувствует вариант без калия, это связанно с тем, что растению не хватает воды, оно пытается восстановить тургор, поэтому видим такой усиленный рост корней (превысил ППС). 3. Массу надземной части хорошо набрали варианты без фосфора, без калия (у гороха) и кальция (у кукурузы), их масса превысила массу растений выращенных на ППС более чем в два раза! Возможно недостоверные данные! 4. То же и с массой корней, вариант без калия, без железа и без кальция у кукурузы тяжелее корней кукурузы, выращенной на ППС, в полтора раза 5. Количество листьев у всех вариантов в случае с кукурузой одинаково, кроме варианта – без кальция.

Количество листьев у гороха в разных вариантах почти на ровне, лишь смесь без кальция лишний раз доказала, насколько этот элемент важен для бобовых. Проведенный опыт дал хорошие результаты, где наглядно можно было увидеть пример и согласиться с литературными источниками.

Литература 1) Полевой В.В. Физиология растений. М Высшая школа, 1989, с. 216-218, 220-232, 236,238, 242,244, 247, 249, 253-257. 2) Брэй С.М. Азотный обмен в растениях. М.: Агропромиздат, 1986. 200 с. 3) http://him.1september.ru 4) http://referats.net.ua/ru/view/1814 5) http://www.rifpark. ru/enc/index.php?id=3 0.