Гидрогель, как самостоятельный субстрат

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №8
V Республиканская научно - практическая конференция
«Экология в современном мире»
Направление работы: Инновации в системе естественнонаучного образования
ТЕМА:
«Гидрогель, как
самостоятельный субстрат»
Автор: Абдулкадырова Джамиля Шамиловна
ученица 9 «а» класса МКОУ СОШ №8
20.01.1997год рождения, паспорт-8211 №169040.
Руководитель: Османова Марьян Магомедовна,
учитель химии и биологии, 1 категории
01.01.1981 года рождения, паспорт 8203 №900471
выдан 07.12.2004 ОВД города Каспийск РД, 052-006
Г. Буйнакск 2012-2013г.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................3
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………………………………………………………………...5
1.1 Общая характеристика выращивания растений методом гидропоники……..5
1.2 Полив растений, выращенных на гидропонике………………………………………………5
1.3 Использование гидрогеля в качестве субстрата ………………..…………………………..6
1.4 Состав и свойства гидрогеля…………………………………………………….………………………6
1.5 Уход за растениями, выращиваемыми методом гидропоники…..………………..6
1.6 Диффенбахия, немного о растении………………………………………………………………….7
ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………….……..8
2.1 Место проведения исследования…………………………………………………………………….8
2.2 Методы исследования……………………………………………………………………………………….8
2.2.1 Метод приготовления питательного раствора……………………………………………….8
2.2.2 Метод приготовления субстрата для выращивания растений………................8
2.2.3 Метод пересадки растений…………………………………………………………………………...8
2.2.4 Метод ухода за растениями………………………………………………………………….………8
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ…………………………………9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………….10
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………………………………………………...11
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………………………………………………….12
3
ВВЕДЕНИЕ
С целым миром спорить я готов,
Я готов поклясться головою,
В том, что есть глаза у всех цветов,
И они глядят на нас с тобою.
Р. Гамзатов
Метод гидропоники давно уже широко применяется в домашних условиях. Идея, лежащая
в основе метода, довольно проста: для того, чтобы растения могли расти и цвести, им
нужны свет, воздух, вода, тепло и питательные вещества. Почва вовсе не так уж нужна,
если корни могут получать необходимые для роста растения минеральные вещества из
питательного раствора. Способ выращивания комнатных цветочных растений без почвы,
на питательных средах, известен давно. В 1896 г. в России на Всероссийской
промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде впервые
демонстрировались растения, которые произрастали в сосудах, заполненных раствором
минеральных солей.
При выращивании растений без почвы
используются искусственные питательные среды, содержащие элементы питания в
необходимых соотношениях и концентрациях. Сущность метода заключается в замене
почвы инертным субстратом, например, гравием, и снабжении растений необходимыми
элементами питания в усвояемой форме. Субстрат служит лишь опорой, в нем
размещаются корни растений, а питание они получают из водного раствора, в котором
содержатся все необходимые соли (Бентли М. Н., 1965) Успешному развитию
цветоводства, так же как и овощеводства, способствует система мероприятий,
направленных на создание условий для лучшего роста и развития растений. Мы в своем
исследовании в виде субстрата взяли гидрогель, в котором будем выращивать
разновидность комнатного растения: Диффенбахию.
Цель исследования: изучить преимущества выращивания цветочных культур в
гидрогеле.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности выращивания культурных растений в гидрогеле.
2. Проанализировать зависимость между субстратом, в котором выращивается растение
и пораженностью растений насекомыми-вредителями.
3. Рассмотреть возможность выращивания комнатных культур в гидрогеле.
4. Выявить экологическое значение метода гидропоники.
Актуальность исследования: В последние годы наблюдается увеличения поражения
растений болезнями и вредителями еще на стадии рассады. Причина этого заключается в
поражении почвы различными бактериальными заболеваниями. Большое количество
цветочных культур погибаетиз за насекомых, которые обитают в почве. Это сказывается
на растительности цветочных культур и на урожае овощных культур. Поэтому возникает
необходимость в поиске субстрата, альтернативного почве. Этим обстоятельством был
обусловлен выбор темы исследования.
Научная новизна исследования: Одной из острых проблем выращивания рассады в
домашних условиях является ограниченность полезной площади на подоконниках, как в
частных домах, так и в квартирах. Метод использования гидрогеля позволяет сэкономить
площадь подоконника и выращивать больше цветочных культур на той же площади.В
работе выявлены преимущества растений, выращенных на гидрогеле. Рассмотрено
экологическое значение этого метода.
Объект исследования:зеленый уголок кабинета биологии СОШ№8
Предмет исследования: комнатное растение (Диффенбахия)
Практическая значимость: данные материалы можно широко использовать в
публикации местной прессы в просветительских, экологических и хозяйственных целях;
на основании проделанной работы можно составить брошюры, как для учащихся школы,
так и для местного населения.
Описание места проведения исследования:исследование проводилось в зеленом уголке
кабинета биологии МКОУ СОШ№8 в течение 9месяцев.
Структура работы: Исследовательская работа состоит из введения, основной части,
состоящей из 3-х глав; заключения, выводов, списка литературы и приложений.Работа
изложена на 11 страницах, содержит 5 рисунка, библиографический указатель содержит
14 источников отечественных авторов.
5
ГЛАВА 1
АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Общая характеристика выращивания растений методомгидропоники.
Гидропоника - это выращивание растений (овощных, цветочных, ягодных и др.) без
почвы. Корни укрепляются в гравии, мхе, песке и другом твердом субстрате (куда
подается вода с растворенными в ней элементами питания), погружаются в питательный
раствор или, находясь в воздушной среде, периодически этим раствором опрыскиваются
(Полозов С. В., 2002). При выращивании растений без почвы используются
искусственные питательные среды, содержащие элементы питания в необходимых
соотношениях и концентрациях.
Сущность метода заключается в замене почвы инертным субстратом, например, гравием,
и снабжении растений необходимыми элементами питания в усвояемой форме. Субстрат
служит лишь опорой, в нем размещаются корни растений, а питание они получают из
водного раствора, в котором содержатся все необходимые соли.
По характеру питательной среды можно выделить:
— водную культуру;
— субстратную культуру (используются твердые заменители почвы
— субстраты, которые постоянно смачиваются питательным раствором);
Для выращивания комнатных цветочных растений применяют субстраты: органические
— торф и мох; минеральные — гравий и щебень, керамзит, крупнозернистый песок,
морская галька; искусственный субстрат — биоластон. Субстраты легко поддаются
дезинфекции, не вступают в химические реакции с растворенными в воде минеральными
солями и хорошо обеспечивают доступ воздуха к корням (Ирвинг Г. В., 2004). Дно и
стенки его снабжены отверстиями, чтобы корни смогли получить достаточно кислорода и
минеральных веществ. Внутренний сосуд заполняют субстратом, в который высаживают
растение. Этот горшок помещают в наружный сосуд с жидким питательным раствором.
Наружный сосуд должен быть абсолютно водонепроницаемым, устойчивым, удобным и
красивым. Причем температура воды должна быть 20 0С (Бедриковская Н. П., 2000).
1.2 Полив растений, выращенных на гидропонике
Важное преимущество метода гидропоники заключается в том, что отпадает
необходимость в частом поливе. Ведь растение находится в сосуде с некоторым запасом
воды, поэтому влаги ему требуется меньше, чем при выращивании в почве. Гидрогели –
это просто и надежно, особенно в зимнее время, когда питание должно быть умеренным, а
испарение невелико. Для большинства комнатных цветов этого вполне хватит для
нормального роста и развития. Их можно использовать и в летнее время, просто придётся
чаще подливать воду и корректировать раствор (примерно раз в месяц зимой, раз в
неделю-две летом).
6
1.3 Использование гидрогеля в качестве субстрата
Гидрогель - в виде шариков или гранул, полимерный материал, который давно и с
успехом используется во многих странах, полимер изменяется в размерах до 10-15 раз от
первоначального размера. Основной особенностью продукта, является способность
впитывать и удерживать в своей структуре большой объем воды и впоследствии отдавать
ее корням растения по мере необходимости. При этом он достаточно экономичен, из
одного пакетика получается – до 400 миллиграмм готового грунта, что более чем
достаточно для небольшого горшка или узкой вазы. Если гель сверху подсыхает,
подсохшие гранулы достают, помещают на 1 час в воду и они восстанавливаются. Когда
полимер исчерпывает свой эстетический ресурс (примерно 5- 8 месяцев), начинает
распадаться и теряет яркость, его вместе с растением можно перенести в горшок с
землей, где он помогает растению расти и развиваться. Добавив в землю гидрогель,
создаётся доступный для корней запас воды и удобрений, при этом сокращается частота
и объём полива, а удобрения не обжигают корни растениям (Полозов С. В.,
2002)Гидрогель — это влагоудерживающее вещество, способное абсорбировать и
накапливать большие количества воды. Грунт в который внесен гидрогель из расчета 30
гр. на 1 м кв., в два раза больше удерживает влагу. Так же гидрогель, за счет
содержащейся в нем сетки полимеров, значительно понижает вымывание удобрений они
дольше остаются доступными для растений. Благодаря этим свойствам Вы можете
оставить без полива комнатные цветы на 2-3 недели и значительно сократить полив
овощных культур на дачном или садовом — участке.
1.4 Состав и свойства гидрогеляСм. Приложение №1.
Строение гидрогеляРис.1,2 Структура гидрогеля
Полимеры содержать набор полимерных цепочек, параллельных друг другу. Они
регулярно соединены сшивающими агентами, образуя сетку. Когда вода контактирует с
одной из этих цепочек, она втягивается в молекулу полимера благодаря осмосу. Таким
образом, вода сохраняется, быстро мигрируя внутрь полимерной сетки. При высыхании
почвы, полимер отдает ей до 95% абсорбированной воды.Изменение количества
сшивающего агента позволяет модифицировать полимерную сетку:Чем больше сшит
полимер, тем более плотная сетка. Это уменьшает емкость, но увеличивает стабильность
полимера во времени.Наоборот, менее сшитые полимеры образуют слабую сетку.
Абсорбция увеличивается, но устойчивость понижается.1.5 Уход за растениями,
выращиваемыми методом гидропоники
У растений, выращиваемых в питательном растворе, потребности такие же, как и у
растений, живущих в почве. Так как при использовании жидких удобрений для гидрогеля
может возникнуть вредный для растения переизбыток минеральных веществ, раз в два-три
года питательный раствор полностью заменяют. При этом сосуды и субстрат тщательно
моют. Для пересадки растения из почвы в гидрогель, необходимо:
7
1. Обильно полить растение, вынуть его из горшка и очистите корни от земли.2.
Промыть корни теплой водой, так чтобы на них не осталось ни малейших частичек
почвы.3. Отрезать поврежденные, загнившие или слишком длинные корни.4. Поместите
растение в гидрогель и полить. При выращивании растений в питательном растворе
необходимо своевременно удалять отмершие части растений и следить за тем, чтобы они
не попадали в раствор.
1.6Диффенбахия, немного о растении.
Семейство: Ароидные (Aroceae).
Родина: тропики Центральной и Южной
Америки.Цветение: редко весной — в апреле-мае. Рост: быстрый.Свет: яркий
рассеянный, может расти в полутени, при искусственной подсветке.Полив: обильный с
весны до осени, умеренный зимой.Влажность воздуха: желательна высокая влажность
воздуха. Листья следует опрыскивать и изредка мыть.Подкормка: с весны до осени
каждые 10 дней, половинной концентрации.Размножение: верхушечными черенками,
частями стебля, а также укоренение дочерних побегов.Диффенбахии дал название Генрих
Вильгельм Шотт (1794-1865) — австрийский ботаник, И названа она была в честь
старшего садовника императорских ботанических садов Шёнбруннского дворца в Вене,
Йозефа Диффенбаха (1796—1863). 30 видов многолетних корневищных трав в тропиках
Южной Америки.Это вечнозеленый кустарник с прямым, крепким, зеленым стеблем.
Крупные, широкие, с изумительным рисунком из светло- и желто-зеленных пятен,
крапинок или полос листья являются отличительной чертой рода диффенбахия.
Великолепие окраски листьев и удивительная симметричность формы листовой
пластинки этого представителя семейства ароидных не имеют себе равных во всем
растительном мире.Систематика диффенбахий крайне запутана, специалистам редко
удается прийти к согласию относительно названия вида.Взрослаядиффебахия может
вырасти до 2 метров и выше, но в обычных комнатных условиях нижние листья опадают и
растение становится похоже на ложную пальму. Это крупное декоративнолиственное
растение любит расти в тепле, при круглогодичной температуре минимум 18°С, лучше
выше.Диффенбахия - не только высокодекоративное растение, но и чрезвычайно
полезное. Диффенбахия очищает воздух от токсинов: формальдегида, ксилена,
трихлорэтилена, бензола. Это растение рекомендуется выращивать на производствах, а
также в домах, расположенных рядом с крупными фабриками, заводами и
автострадами.Декораторы любят диффенбахию за крупные и чрезвычайно красивые
листья и используют крупные экземпляры как одиночные растения, а более мелкие - в
качестве центрального элемента композиций.
8
ГЛАВА 2
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Место проведения исследования
Исследования проводилось в зеленом уголке кабинета биологии школы, в течение 6
месяцев. В качестве растений для эксперимента брали неприхотливое комнатное растение
такое, как Диффенбахиум. Посадка производилась как в обычной почве так и в гидрогеле,
для того чтобы затем можно было провести сравнительный анализ.
2.2 Методы исследования
2.2.1 Метод приготовления питательного раствора
Для приготовления питательного раствора брали удобрение «Bona-Forte», которое
приобрели в специальном цветочном магазине. Добавляли 5мл этого удобрения в воду:
250 мл, взятую из-под крана, подкормку растений данным удобрением производили один
раз в 3 месяца. Питательный раствор добавили и в почву и в гидрогель.
2.2.2 Метод приготовления субстрата для выращивания растений
В качестве субстрата брали гидрогранулы красного и синего цвета. Помещали их в
трехлитровую банку, заливали двумя литрами воды и оставляли на сутки для набухания.
После этого промыли набухшиегидрогранулы водой, помещали в сосуд, в котором в
дальнейшем должен был расти цветок.
2.2.3 Метод пересадки растений
Нужное растение извлекали из почвы, тщательно промывали корни растения от почвы,
сухие корешки удаляли, а длинные корни подрезали.Затем растение помещали в
гидрогель и в почву, купленную в цветочном магазине для комнатных растений.
2.2.4 Метод ухода за растениями
Уход за растениями заключался в поливе водой комнатной температуры один раз в месяц
по мере высыхания верхнего слоя гидрогеля, а обычною почву раз в неделю каждую
пятницу. Кроме этого следили за тем, чтобы температура в помещении была оптимальной.
9
ГЛАВА 3
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Комнатные растения, подходящие для выращивания в гидрогеле
При выращивании комнатных культур гидрогель не используется для всех растений
подряд – применяется он только для потребляющих большое количество воды растений,
требующих частых поливов.
Гидрогель, например, не подходит эпифитам и некоторым растениям с плотными
кожистыми листьями, поскольку при использовании гидрогеля такие растения могут не
требовать полива месяцами. В итоге, земля в горшке долго будет оставаться влажной, а на
поверхности почвы начнут расти грибки и водоросли, перекрывая доступ воздуха к
корням растений.
Зато растения с мягкими листьями, травянистые растения очень хорошо отзываются на
внесение гидрогеля в почву. Они перестают вянуть и реже теряют листья, лучше растут.
Поэтому мы остановили свой выборпри исследовании гидрогеляна комнатном цветке:
Диффенбахии.
В приложение №2вы можете наглядно увидеть, что данные проведенного эксперимента
свидетельствуют о том, что растение хорошо приживается и растет как в гидрогеле, так и
в обычной почве, но в гидрогеле рост растения выражен лучше.
Из приложения №3 видно, что диаграммы свидетельствуют о том, что в среднем новые
побеги образовывались почти одновременно как у растения, выращенного в почве, так и у
растения, выращенного в гидрогеле.
Очень часто комнатные растения поражает щитовка. Согласно данным исследования, в
приложении №4видно, что растение, выращенное в гидрогеле, вообще не подверглось
поражению щитовки, в то время как растение, растущие в почве, оказалось пораженным,
уже в июле и в августе.
10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В результате исследования мы изучили особенности выращивания Диффенбахии на
гидропонике, которое сводится к подбору нужного субстрата, а также удобрений для
получения растением минеральных веществ.
2. Проанализировали зависимость между видом почвы, в котором выращивается
комнатное растение и пораженностью растения щитовкой: растение, выращенное в
гидрогеле, щитовка не поражает.
3. Рассмотрели возможность выращивания комнатного растения в гидрогеле,
растение не только прижилось, но в динамике показало хороший рост и безболезненность.
4. Выявили экологическое значение гидропоники, которое заключается в том, что
применяя данный метод нет необходимости в использовании ядохимикатов при
выращивании цветочных культур.
Комнатные растения можно выращивать, используя в качестве субстрата различный
материал, мы в нашем исследовании использовали гидрогель, который показал себя как
хороший субстрат, применение которого не только экологично и эстетично, но и
положительно сказывается на динамике роста растений и не требует частого внимания по
уходу и поливу за цветком. Необходимым условием для выращивания растений таким
способом является подбор нужного питательного раствора. Необходимо отметить, что не
все цветочные культуры идеально растут в данном субстрате. Наиболее подходящими
являются диффенбахия, бегонии и каланхоэ.
У метода гидропоники есть свои положительные стороны: растения выращенные таким
способом практически не подвержены поражению насекомыми-вредителями,
обитающими в почве, следовательно, отпадает необходимость в использовании
ядохимикатов при выращивании растений. Так как растение всегда получает нужные ему
вещества в необходимых количествах, оно растет крепким и здоровым, и намного
быстрей, чем в почве.
Корни растений никогда не страдают от пересыхания или недостатка кислорода при
переувлажнении, что неизбежно происходит при почвенном выращивании.Нет
необходимости каждый день поливать растение. В зависимости от выбранной ёмкости и
системы выращивания нужно добавлять воду гораздо реже — от раза в три дня до раза в
месяц. Не возникает проблемы недостатка удобрений или их передозировки.
Нет необходимости покупать новую почву для пересадки, что значительно удешевляет
процесс выращивания комнатных растений. Гидрогель может попробовать каждый, и если
все получится, то труд и заботы оправдаются. Та красота, то тепло и тот уют, который нам
дарит гидрогель в интерьере, радует не только наши с вами глаза, но и душу, привнося в
нашу жизнь немного радости и ярких красок!
11
ЛИТЕРАТУРА
1.Александрова М., Александрова П. Комнатное цветоводство / М.: Лабиринт - Пресс,
2004. – 416с. (Серия «Золотая коллекция»).
2. Бентли М. Н. Промышленная гидропоника.- Изд. Колос, 1965 – 367 с.
3. Бедриковская
Н. П.
Гидропоника комнатных цветов. - Наука, 2000–258 с.
4. Громов А. Н. Книга цветовода. – М. – 1983. - 225 с.
5. Ирвинг Г. В. Гидропоника для любителей. – С-Пб, 2004 – 80 с.
6. Киселев Г. Е. Цветоводствоо . – М.:Сельхозгид, 1964
7. Краснова Н. С. Цветочные растения. М.:Сельхозгид, 1959.-144 с.
8. Полозов С.В. Гидропоника. Руководство для начинающих и интересующихся. – С-Пб,
2002
9. Руднев Б. В. Цветоводство – М.:Стройиздат, 1965 – 268 с.
10.Р. Милевская, Ю. Виес. – Мн.: Книжный Дом, 2005. – 608с., ил.
11. Чувикова А. А., Потапов С. П., Коваль А. А. Учебная книга цветовода .– М.
Сельхозгид, 1980
12. Юхимчик Д. Ф. Цветы. – Сельхозгид, 1964. – 212 с.
// Лев Бажутин, специально для сайта http://www.kartoshki.net Клумба и газон
13.http://www.c-form.de/Kunstpflanzen-Hamburg/Kunstblume-HamburgVerleihblumen.html
14.http://atlas.drpez.org/Dieffenbachia_maculata/
Приложение№1
1.4 Состав и свойства гидрогеля
Сшитый сополимер акриламида и акрилата калия
Содержание сухого продукта
85-90%
Кажущаяся плотность
0,85
Удельный вес
1,10 г/см3
pH
8.10
Вид
Сухой - белый порошок
Гидратированный - прозрачный
гель
Может иметь окраску.
Размер частиц
Порошки, микрогранулы, гранулы
Максимум абсорбции, г/г
400 в деиониз. воде
150 в почве
Влагоудерживание при pF1
980 мл/л
Возврат воды при pF4.2
(около точки высыхания)
95%
Емкость катионного обмена
4.6 мэкв/г
Дозировка
Для субстратов: 1-2 г/л
Для почв: 20-50 г/м3
Производительность в почве
До 5 лет
Токсичность в почве
Нет при нормальных условиях
Фасовка
25 кг пластиковый мешок
50 фунтовый бумажный пакет
Температура хранения
0-35°C
Период полураспада сухого продукта
5 лет
Таблица №1 Состав и свойства гидрогеля.
Рис.1,2 Структура гидрогеля
Приложение №2
Рис.3 Диффенбахия рост в гидрогеле.
Март, апрель, май
июнь, июль, август
сентябрь, октябрь
Приложение№3
Март, апрель, май
июнь, июль, август
сентябрь, октябрь
Рис. 4 Диффенбахия рост в обычной почве.
Приложение №4
3.2 Образование новых побегов у растения, выращенного в гидрогеле и в почве.
Март, апрель, май
июнь, июль, август
сентябрь, октябрь
Рис. 5. Диаграмма зависимости роста растений от субстрата.
Приложение№5
3.3 Пораженность комнатных растений щитовкой
Март, апрель, май
июнь, июль, август
сентябрь, октябрь