Наукова робота. Порівняння врожайності полуниць вирощених гідропонним шляхом із рослинами відкритого ґрунту

Роботу виконав:
Іванов Владислав,
учень 5-Б класу
Марганецької спеціалізованої природничо-
математичної школи І-ІІІ ступенів № 11
Марганецької міської ради
Дніпропетровської області

Науковий керівник:
Іванова Оксана Ярославівна,
вчителька біології, хімії
Марганецької спеціалізованої природничо-
математичної школи І-ІІІ ступенів № 11
Марганецької міської ради
Дніпропетровської області,
лауреатка IV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ–2019” за версією
науково-популярного природничого журналу
„КОЛОСОК” у номінації „Біологія”

Вступ

Люди у всі часи цікавились різними способами вирощування рослин та вибирали для себе більш ефективні, економічно вигідні, зручні , дієві, доступні, екологічно чисті та результативні.

Останнім часом з’являється багато інформації про нові способи вирощування рослин, а саме про вирощування рослин без ґрунту – гідропоніку.

Перші письмові роботи та роздуми цього роду належать, очевидно, грецькому філософу Аристотелю (384 -322 рр. до н. е.), роботи якого пронизані твердженнями, що проблема харчування рослин уже вирішена.[8]

Використання культур для виробництва продуктів харчування, в першу чергу пов’язані з ім’ям американського фітофізіолога професора Уільяма Ф. Герікке, доцента Каніфорнійського університету в Берклі, що про свої досліди повідомив у 1929 році. Ним розроблена теорія «гідропоніки», або водних культур по аналогії з «геопонікою» грецьким терміном для ґрунтових культур і він стверджував, що можливе і дійсно дієве вирощування рослин без ґрунту.[2,8]

На сьогоднішній час гідропоніка вже вийшла із стадії дослідів та дуже поширена як на виробництвах так і в домашніх умовах, що свідчить про її ефективність та переваги над вирощуванням рослин у відкритому ґрунті. Але все ж таки в ряді випадків, коли тільки починали застосовувати даний спосіб вирощування, допускались помилки як під час створення гідропонікумів, так і під час їх експлуатації. [3, 13]

Перевагами гідропоного способу вирощування рослин є те, що за короткий період часу можна отримати хороший врожай, а живлення рослин відбувається завдяки поживному розчину, у якому присутні всі необхідні поживні речовини для росту, розвитку рослинного організму (мінеральні солі, мікроелементи та ін.), що забезпечує безтурботний, швидкий та результативний спосіб отримання гарного врожаю за короткий період часу, в будь яку пору року та в необхідних кількостях.[1, 9]

 Мета: дослідити особливості росту та розвитку рослин полуниці в гідропоніці та у відкритому ґрунті;

визначити та порівняти терміни появи квіток, плодів їх дозрівання на дослідних рослинах;

визначити розміри та масу плодів полуниці у рослин вирощуваних гідропонним шляхом та у рослин відкритого ґрунту;

порівняти отриманий врожай від рослин полуниць з гідропоніки та від рослин вирощуваних у відкритому ґрунті

Методи дослідження: спостереження, описовий, статистичний, порівняння.

Об^‘єкти дослідження: рослини полуниці сортів «Чамора» і «Гігантела»

Терміни дослідження: з 10 березня – по 30 червня 2017 року

Місце проведення дослідження: м. Марганець – дослідна ділянка та кімната

Розділ 1. Вибір сорту полуниць та виготовлення власної гідропонної системи.

Рисунок 1.1. Сорти рослин для висаджування

Об’єктами нашої дослідної роботи були 12 рослин полуниці двох сортів (6 рослин сорту «Чамора» та 6 рослин сорту «Гігантела»). Ці сорти полуниці були обрані не випадково, тому що найбільше для вирощування полуниці на гідропоніці підходять ремонтантні сорти, які володіють високою врожайністю.[4, 6] 

Для того, щоб виготовити свою власну гідропоніку, ми придбали герметичну ємність з кришкою, в якій буде в подальшому поживний розчин для наших дослідних рослин, два мінеральних розпилювача (системи аерації), шланг – 2м, акваріумний компресор, маленький фітинг – перехідник (для з’єднання двох розпилювачів), аерозольний балон з чорною фарбою, термометр для контролю температури води нашого поживного розчину. Також для висаджування рослин було придбано 6 однакових садових горщиків з отворами.

Дотримуючись правил техніки безпеки, було з’єднанні всі елементи гідропоніки, пофарбована ємність у чорний колір (захист від сонячного проміння поживного розчину). (рисунок 1.2.)

Рисунок 1.2. Поетапне складання системи гідропоніки

Розділ 2. Приготування розчину для гідропоніки та система його використання

Наступним етапом було приготування розчину. Розчин для гідропоніки можливо готувати самостійно, змішуючи необхідні мінеральні речовини, а можливо використовувати вже готові суміші.[14] Ми скористались вже готовими комплектом для гідропоніки Flora торгівельної марки GHE. Перевагою цього комплекту те, що до складу входять: готові розчини для різних етапів росту рослин, рідина для визначення pН-розчину, суміш для зниження pН, потижнева таблиця-схема використання даних розчинів. (рисунок 2.2.)

Рисунок 2.1. Комплектом розчинів для гідропоніки Flora торгівельної марки GHE

 Для приготування поживного розчину ми використовували звичайну не фільтровану воду, яку попередньо відстоювали три доби.

Рисунок 2.2.Потижнева таблиця-схема використання розчинів

Використовуючи необхідні пропорції речовин поживної системи, що вказані в інструкції ми готували розчин необхідний для наших рослин.[8] Кожні три тижні ми замінювали повністю розчин на новий, з додаванням необхідної кількості поживних речовин у відстояну та раніше підготовлену воду.

Рисунок 2,3. Комплект для контролю рН розчину

Також для перевірки рН води, ми придбали спеціальний засіб з пробіркою для відбирання проб води з гідропоніки та перевірки її кислотності. У пробірку ми набирали 1 – 2 мл нашого підготовленого розчину і додавали 1 – 2 краплі цього засобу, дивились на колір води в пробірці, якщо колір відповідав значенню рН – 5,5 – 6,5 (жовтий колір в пробірці), то таке середовище благоприємне для росту наших гідропонних рослин (рисунок 2.3.)[10]

Розділ 3. Дослідження процесів росту та розвитку полуниць гідропоніки та полуниць відкритого ґрунту

3.1 Висаджування рослин полуниць в гідропоніку та відкритий ґрунт.

Рисунок 3.1.1. Підготовлений керамзит

Висаджували рослини 10 березня 2017 року. Для висаджування розсади полуниці у відкритий ґрунт було обрано та підготовлено ділянку ще восени. Для висаджування рослин полуниць в гідропоніку необхідно підготувати субстрат: вермикуліт, перліт, керамзит, мінеральна вата, кокосове волокно тощо.[5, 7] Наш вибір зупинився на керамзиті, який спочатку ми ретельно промили в проточній воді, а потім прокип’ятили його у воді 10 хвилині і стабілізували його нашим поживним розчином протягом двох діб до рН – 5, 5. (рисунок 3.1.1.)

Рисунок 3.1.2. Висадження полуниці в гідропоніку

 Коли показники кислотності були оптимальними – рН 5,5 – ми поживний розчин вилили в ємність гідропоніки, а стабілізований керамзит використовували для висаджування наших дослідних рослин. Рівень рН дуже важливий показник при вирощуванні рослин в системі гідропоніки, тому лише коли показник рН понизився до 5,5 ми почали висадження рослин полуниць. Головною умовою було щоб корінчики полуниці потрапили в отвори на дні горщика. (рисунок 3.1.2.) Для цього ми використовували гачок, яким і розмістили рівномірно корені рослини, притримуючи двома пальцями її на певному рівні.

Перший ряд рослин полуниць (3 горщика), ми висадили сорт «Гігантела», а другий ряд рослин (ще 3 горщика), ми висадили сорт «Чамора». (рисунок 3.3.)

Рисунок 3.1.3. Висаджена розсада полуниці: верхній ряд – сорт “Гігантела”, нижній ряд – “Чамора”

Горщики розмістили так, щоб дно ледве торкалось води (перші 5 – 6днів), для поглинання керамзитом розчину та появі нових коренів, а потім знизили рівень розчину на 2 см нижче від дна горщика, щоб для коренів залишалось повітря та не допустити їх загнивання. Коли всі рослини були висадженні в гідропоніку, ми виміряли рН поживного розчину гідропоніки.[17]

Того ж самого дня, 10 березня 2017 року, ми висадили у відкритий ґрунт 6 рослин полуниці, двох сортів рослин, у два ряди, дотримуючи особливостей при висаджуванні полуниці, відстань між рядами була 90 см, а в рядках між рослинами 25 см. [5, 11] В перший ряд ми висадили 3 рослини сорту «Гігантела», а в другий ряд 3 рослини сорту «Чамора». (рисунок 3.1.4.)

Рисунок 3.1.4. Сажанці полуниці у відкритому ґрунті (10 березня 2017 р.)

3.2. Спостереження за процесами росту та розвитку дослідних рослин полуниці

Після висаджування рослин полуниці вже через 5 днів у рослин які були висаджені у систему гідропоніки вже можливо було спостерігати перші зміни: листки рослини почали збільшуватись в розмірах та набувати насичено – зеленого кольору (рисунок 3.2.1.), в той же час у саджанців полуниці на ділянці змін не було.

Рисунок 3.2.1. Рослини через 5 днів після висаджування (15 березня 2017р.)

Вирощування рослин на гідропоніці дає можливість спостерігати і за розвитком кореневої системи рослини. Скориставшись цією можливістю, вже через 5 днів, ми могли спостерігати появу перших нових, молодих, білих корінчиків у гідропонних рослин, які занурювались в поживний розчин. Це було сигналом, що процес укорінення рослин проходить добре і тому рівень поживного розчину був знижений на 2 см, для покращення процесу аерації розчину.[3, 8]

Рисунок 3.2.2. Перша квітка на гідропонних саджанцях

На 11 день після висаджування, 21 березня, на першій нашій рослині гідропоніки (сорт «Чамора»), з’явилась перша квітка. (рисунок 3.2.2.) В цей же час на саджанцях на присадибній ділянці тільки почали з’являтися перші молоді листочки. Це було показником того, що укорінення у цих рослин проходить непогано, але через, не зовсім, сприятливі погодні умови цей процес відбувався повільніше.[6, 7]

Дуже швидко відбувались зміни з нашими дослідними «гідропонними» рослинами й надалі і через 17 днів на одній із рослин ми спостерігали появу ще 11 квіткових бруньок. Ще через три дні квітки розкрились.

Рисунок 3.2.3. Запилення квіток полуниці штучно

Так як квітки полуниць мають запилюватись комахами, а можливості такої в приміщенні немає, то потрібно було штучно запилювати всі квітки.[4] Для цього використовували м’яку кісточку, з допомогою якої обережними рухами проводячи від периферії до до центру квітки, штучно її запилювали.

Рослини гідропоніки дуже швидко набирали масу та розміри, завдяки нашому ретельному контролю за всією рослиною, а особливо за коренями полуниць в системі гідропоніки. Бо розвиток рослини напряму залежить від стану її коренів. Гарний розвиток кореневої системи рослин у системі гідропоніки залежить від багатьох факторів – pH розчину, рівня розчину у системі та неперервності його аерації.[16] Тому ми щодня контролювали рівень кислотності нашого поживного розчину в гідропоніці і мали змогу спостерігати за змінами рН поживного розчину, які відображені у таблиці 1.

Таблиця 1

який знижує значення рН до потрібних показників – від 5,5 до 6,5. (рисунок 3.2.4. – 3.2.5.)

Рисунок 3.2.4. 1 квітня (рН вищий норми – 7, 5)

Рисунок 3.2.5. .1 квітня, знизили показники рН до 5,5

Через місяць після висаджування на рослинах полуниць було багато зелених плодів, які мали великі розміри. На рослинах сорту «Чамора» (рисунок 3.2.6.) плодів було більше, ніж на рослинах сорту «Гігантела», а розміри були більшими в рослин сорту «Гігантела».[15]Завдяки постійному контролю молоді нові корені розростались досить швидко та були дуже густими.

Рисунок 3.2.6. Зелені плоди . Сорт “Чамора”

Появу ж першої квітки на рослинах відкритого ґрунту ми спостерігали лише 22 квітня – це пізніше, майже на один місяць, від появи першої квітки на дослідній рослині в нашій гідропоніці.

У третій декаді квітня на гідропонних рослинах достигли перші плоди.

3.3. Порівняння врожайності рослин полуниць вирощених в гідропоніці та рослин полуниць відкритого ґрунту

Рисунок 3.3.1. Дозрівання полуниці. Гідропонна система.

Плоди полуниці з дослідних рослин ми відрізали ножицями, щоб не пошкодити ріст наших рослин. Під час збирання врожаю з дослідних рослин полуниць нашої гідропоніки, ми визначали вагу кожного плоду за допомогою електронних вагів. При цьому навіть візуально можливо було помітити, що плоди на рослинах вирощених гідропонним способом були досить великі та більш-менш однакові за розмірами, а плоди з дослідної ділянки – були різними. Переважали, в основному, середні розміри, а великих плодів було небагато. Така врожайність рослин відкритого ґрунту, можливо була пов’язана з несприятливими погодними умовами в квітні 2017 року (різке зниження температури повітря до мінусових позначок протягом двох днів).

Рисунок 3.3.2. Зважування врожаю

Порівнюючи врожайність рослин полуниць вирощених в гідропоніці та росли полуниць вирощених у відкритому ґрунті ми визначили такі особливості:

• шість рослин полуниць двох сортів («Чамори» та «Гігантели») висаджених в гідропоніку всі добре прийнялись та почали рости;
• шість рослин полуниць двох сортів («Чамори» та «Гігантели») висаджених у відкритий ґрунт залишались без видимих зовнішніх змін протягом 6 днів;
• квітки на рослинах полуниць в гідропоніці з’явились на 11 день після висаджування, тобто на 29 днів раніше, ніж на рослинах полуниць відкритого ґрунту з урахуванням, що вони були висадженні одночасно;
• на кожній рослині полуниць в гідропоніці квіток було більше (на 7 – 11), в порівнянні з рослинами відкритого ґрунту;
• плоди полуниць на рослинах гідропоніки дозрівали за коротший період часу (від 3 до 6 днів), порівняно з рослинами відритого ґрунту, де вони поспівали за період від 6 до 10 днів, в зв’язку з низькими температурними показниками повітря для дозрівання плодів даних рослин;
• розміри кожного плоду та їх вага була більшою у рослин полуниць вирощених у гідропоніці (вага – від 6 до 23 г), а у рослин відкритого ґрунту розміри були меншими та вага кожного плоду була від 1 г до 7 г;
• загальна вага врожаю зібраного з рослин полуниць висаджених в гідропоніку склала – 3 кг 735 г (в середньому, на кожну рослину припадає приблизно – 622 г), а врожай зібраний з рослин полуниць висаджених у відкритий ґрунт склав 1 кг 291 г (в середньому, на кожну рослину припадає приблизно – 215 г);
• врожай рослин гідропоніки був, майже, втричі більшим, ніж врожай полуниць відкритого ґрунту.

Висновки

В сучасному світі існують різні способи вирощування рослин. Виконуючи свою дослідну роботу, ми використали два з них: спосіб вирощування рослин полуниці у відкритому ґрунті та вирощування в гідропонній системі. Порівнюючи, ці два абсолютно різні способи ми визначили як переваги, так і недоліки кожного з них.

Гідропонний спосіб вирощування, на перший погляд, є більш ефективнішим та результативнішим, тому що гідропонічна система займає меншу площу, при цьому ми маємо можливість: контролювати розвиток рослин на всіх етапах росту; за допомогою розчинів стимулювати більш активніше цвітіння та періоди дозрівання плодів; врожай можна отримувати за коротші терміни, в будь яку пору року, з більшою масою плодів та в більшій їх кількості; економно використовувати воду. При цьому рослина не витрачає сили на пошук поживних речовин, вони потрапляють відразу до коренів, а вся збережена енергія іде на ріст, цвітіння та розвиток плодів рослини.

Але у той же час гідропоніка потребує постійного контролю:

– показник зміни рН та об’єму поживного розчину у системі;

– робота повітряного компресора (аерація розчину),

– виникнення хвороб і шкідників рослин.

Необхідно пам’ятати, що подібна система повністю енергозалежна. Якщо буде відключена електрична енергія, рослини можуть загинути протягом всього декількох годин.

Одним із недоліків гідропонного вирощування рослин є те, що не всі сорти полуниць можуть бути вирощені таким способом. В ґрунті ж ми можемо вирощувати будь які сорти, потрібно лише підготувати для цього ділянку та внести добрива.

Під час застосування способів вирощування рослин полуниць прийшли до такого висновку, що врожай отриманий з рослин у відкритому ґрунті можливо спрогнозувати, але несприятливі погодні умови у будь який час можуть негативно вплинути на його якість та кількість. При гідропонному способі вирощування на всіх етапах ми маємо змогу контролювати та за потреби коригувати кількість поживних мінеральних речовин, які відразу надходять до коренів рослин, і тим самим впливати на кількість, якість та темпи дозрівання нашого врожаю.

Перелік посилань

1. Алиев Э. А. «Выращивание овощей в гидропонных теплицах», второе издание, переработанноъ и дополненное, Киев «Урожай» -1985г
2. Бентли М. «Промышленная гидропоника» , перевод с английского Чебановой Т. Л.,издательство «Колос» Москва -1965 г
3. Вахинстров Д. «Растения без почвы», издательство «Детская литература» Москва 1965
4. Вилле Матала «Выращивание земляники», 2016
5. Джура Н., кандидат сельскохозяйственных культур «Всесезонная земляника без подводных камней», приусадебное хозяйство №9 2017
6. Драгар Анатолий Клубника круглый год, практическое руководство, 2015
7. Драгун О. М., Козак В.В. «Інтенсивні технології вирощування полуниці, ожини, малини, смородини та аґрусу» Київ 2012
8. Зальцер Эрнст «Гидропоника для любителей», перевод с немецкого Чумакова М. Б., издательство «Колос» Москва – 1965 г
9. Кириллова Елена « Современное комнатное цветоводство», гидропоника, Москва «РОСМЭН» 2005
10. Прищеп Л. Г. «Эффективная электрификация защищенного грунта», Москва «Колос» 1980 г
11. Сырицо О., научный сотрудник лаборатории плодоводства «Самые вкусные, самые новые», приусадебное хозяйство №6 2017
12. Сырицо О., научный сотрудник лаборатории плодоводства «9 вопросов о землянике Фриго», приусадебное хозяйство №4 2017
13. Тексье Уильям «Гидропоника для всех», все о садоводстве на дому, перевел с английского Арам Оганян
14. Тигранян Р. Э. «Микроклимат. Электронные системы обеспечения оформление. Издательство Предприятие радио Софт, 2005г
15. https://rastenievod.com/gidroponika-v-domashnih-usloviyah.html
16. https://www.youtube.com/watch?v=K1sfgLAw6uM
17. http://gryadki.com/klubnika/gidroponika-svoimi-rukami-9570/

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!