Актуальность данной работы.
Важность сравнительного анализа выращивания растений гидропонным и аэропонным способами обусловлена тем, что в сегодняшнем мире проблема истощения и загрязнения плодородных почв, нехватки продуктов потребления, экологическая безопасность острая проблема.
Практическая значимость работы.
На сегодня такие альтернативные методы выращивания растений широко применяются в домашних условиях и промышленности.
На небольших территориях получают отличный урожай экологически чистых продуктов: грибов, ягод, овощей. Когда начали осваивать методы выращивания растений много веков назад гидропонным и аэропонным методами, человечество не только не утратило к ним интерес, но и активно использует и совершенствует их, расширяя тем самым сферы их применения.
Цель этой работы - усовершенствовать навыки проведения эксперимента и научиться выращивать растения альтернативными методами (аэропоника и гидропоника).
Вместе с тем, в современной науке накоплен значительный материал об альтернативных методах выращивания растений. Необходимо непрерывно искать, исследовать, осваивать и практически применять новые экологически безопасные методы выращивания растений на небольших площадях с применением минимального количества удобрений, воды и человеческого труда.
Методы выращивания растений гидропонным и аэропонным способом являются популярными на сегодняшний день.
Гидропоника – это такой способ выращивания растений без использования почвы. При этом используют искусственный субстрат и питательный раствор. Это является основной особенностью выращивания культур.
На сегодняшний день известно три метода гидропоники:
- субстратная культура;
- водная культура;
- воздушная культура.
Вторая (водная) культура считается доминантным методом гидропоники.
При таком способе растение укореняется в тонком слое какого-либо органического субстрата (мох, торф), который укладывается на сетку. Сетка опускается в поддон, наполненный питательным раствором. Корни растений через субстрат и отверстия в поддоне попадают в раствор, откуда растение и получает все необходимые для развития и роста питательные вещества.
Также этот метод считается достаточно старым и не самым лучшим.
Следующий метод – субстратный метод.
Данный способ выращивания предполагает, что корневая система помещается в толстый слой субстрата, в качестве которого может выступать керамзит, гравий, вермикулит и другие компоненты.
Питание растений при использовании такого метода гидропоники может осуществляться тремя разными способами: принципом подпора, принципом периодического увлажнения и поливом сверху.
Аэропоника – это такой способ выращивания растений вообще без использования какого-либо субстрата. В данном случае используют два метода:
- при первом методе используемые растения прикрепляют специальными зажимами к крышке ёмкости с питательным раствором таким образом, чтобы нижняя часть корневой системы находилась в нем на 1/3. Остальные корни располагаются в воздушной подушке между крышкой ёмкости и питательным раствором, их нужно периодически увлажнять. Во избежание повреждений и утолщения стебля в месте прикрепления используют поролоновые прокладки между зажимом и стеблем;
- при втором способе корневую систему растения помещают в сосуд с туманообразующим распылителем, который 2 раза в сутки на протяжении 3–4 минут распыляет питательный раствор в виде очень мелких капель.
Проблем с обеспечением кислорода при использовании аэропоники не возникает, однако необходимо постоянно поддерживать высокую влажность воздуха, чтобы избежать засыхания корней.
Аэропонный метод не требует большой площади, исключает появление сорняков, а главное - это экологически чистая продукция, в которой нет нитратов и пестицидов.
При аэропонной технологии идет большая экономия воды, удобрений, минимизируются риски потери урожая. Она позволяет заниматься выращиванием продукции круглый год.
Работа включала три этапа проведения:
- черенкование выбранных растений (плющ, традесканция);
- помещение черенков в установки;
- итоговая статистика на основе наблюдений.
Условия эксперимента: исследовательский эксперимент был осуществлен в условиях университета. Растения данных групп были помещены для наблюдения на кафедру. Была обеспечена одинаковая освещенность растений и температурный режим. Посадка растений по всем методам и группам осуществлялась одновременно [1].
Начало эксперимента приходится на 23.04.2019 г., окончание 5.05.2019 г.
1 этап – Черенкование. Для проведения эксперимента были выбраны растения: один вид Плюща обыкновенного (Hedera helix L.) - 9 штук черенков; два вида традесканции – Традесканция миртолистная (Tradescantia fluminensis L.) - 8 черенков и Традесканция белоцветковая (Tradescantia albiflora L.) - 3 черенка (рис.1).
2 этап - Помещение черенков растений в гидропонную и аэропонную установки.
На рисунке 3 можно видеть данные установки.
I. В установке, построенной по принципу «аэропоники», растения выращиваются методом активного кислородного насыщения корней. Это самая технологичная конструкция. В ней корни растений находятся в подвесном состоянии в воздухе. Во всем этом свободном пространстве распыляется питательная жидкость (мелкодисперсные частицы), которая насыщает корневую систему всеми необходимыми для жизни веществами [2].
Преимущества такой установки:
- быстрый рост и развитие растений, благодаря активному насыщению корней кислородом;
- увеличение урожайности (до нескольких раз для некоторых культур) в сравнении с обычными методами выращивания растений;
- возможность получения экологически чистого урожая растений без использования химических удобрений и добавок.
Недостатки:
- довольно сложная система установки аэропоники, требующая покупки специального оборудования и приборов [3].
Устройство установки аэропоники представлено на рисунке 3.
II. Вторая установка гидропонного типа.
Гидропонная установка позволяет выращивать растения без почвы.
Достоинства такой установки:
- небольшой расход воды;
- отсутствие сорняков.
Подобная система имеет и существенные недостатки, которые обязательно следует учитывать.
Гидропоника не является замкнутой системой, для ее функционирования регулярно следует добавлять питательные элементы [4].
Растения в такой установке развиваются не так стремительно, как в других типах систем из-за пассивного способа доставки питательных веществ. Недостатком является также и то, что подобная конструкция является энергозависимой. Если будет отключено электрическое питание, то насаждения могут погибнуть за несколько часов, то есть данное устройство постоянно должно работать. Очень важно постоянно следить за состоянием конструкции.
II. Вторая установка гидропонного типа.
Гидропонная установка позволяет выращивать растения без почвы.
Достоинства такой установки:
- небольшой расход воды;
- отсутствие сорняков.
Подобная система имеет и существенные недостатки, которые обязательно следует учитывать.
Гидропоника не является замкнутой системой, для ее функционирования регулярно следует добавлять питательные элементы [4].
Растения в такой установке развиваются не так стремительно, как в других типах систем из-за пассивного способа доставки питательных веществ. Недостатком является также и то, что подобная конструкция является энергозависимой. Если будет отключено электрическое питание, то насаждения могут погибнуть за несколько часов, то есть данное устройство постоянно должно работать. Очень важно постоянно следить за состоянием конструкции.
Суть гидропонной системы заключается в том, что корни растений всегда находятся в воде резервуара. Вода разбавлена специальным раствором. В данном эксперименте в качестве питательного элемента добавляют раствор 2% гумистара, который представляет собой комплекс натуральных экологически чистых и безопасных элементов, стимуляторов роста и развития растений. Этот раствор постоянно регулируется с помощью компрессора. Устанавливается трубка для подачи воды. Вся гидропонная система строится на том, чтобы вода обогащалась кислородом [5].
Заключительный этап – проведение статистики. Данный этап включает наблюдение за ростом и развитием растений; измерение ежедневного прироста по каждому экземпляру растения; сравнение значений по каждому методу выращивания.
На протяжении всего эксперимента, проводились замеры корневой системы в каждом экземпляре (на 3-ий, 6-ой, 9-ый и 12-ый день) и по каждому методу. Измерения производились в одно и тоже время суток и результаты заносились в соответствующие таблицы (рис.6).
Первый замер был выполнен 26.04.2019 г. Прирост с начала эксперимента составлял:
Аэропоника: традесканция миртолистная - 11,08 см; традесканция белоцветковая – 6,15 см; плющ обыкновенный никаких показателей не имеет;
Гидропоника: традесканция миртолистная - 11,08 см; традесканция белоцветковая – 1,95 см; плющ обыкновенный – 0,5 см.
Кроме того, вычислялся и заносился в те же таблицы прирост каждого растения с начала эксперимента и средний прирост за тот же период по каждому методу.
На рисунке 7 представлены результаты эксперимента каждого метода выращивания.
Рис.1. Растения для эксперимента: а) черенки традесканции; б) черенки плюща обыкновенного
Рис.2. Гидропонная и аэропонная установки (слева направо)
Рис.3. Установка аэропоники
На рисунке 4 можно видеть цветочные культуры, выращиваемые в такой установке.
Рис.4. Традесканция и плющ в аэропонной установке
На рисунке 5 представлена данная установка.
Рис.5. Установка гидропоники
Рис.6. Показатели: а) гидропоники; б) аэропоники
Рис.7. Метод: а) гидропоники; б) аэропоники
В таблицу 1 занесены итоги выращивания цветов данными методами.
Таблица 1. Результаты исследования
|
Аэропоника |
Гидропоника |
|||||
|
Изучаемый показатель/порода |
ТМ |
ТБ |
ПО |
ТМ |
ТБ |
ПО |
|
Количество укоренившихся кустов, шт. |
8 |
3 |
- |
7 |
2 |
1 |
|
Средняя длина корней, см |
3 |
4 |
- |
3 |
2 |
0,7 |
|
Общее количество образовавшихся корней, шт. |
48 |
14 |
- |
25 |
9 |
1 |
|
Среднее количество корней на 1 куст, шт. |
3 |
3 |
- |
2 |
2 |
1 |
|
День появления первых корешков |
3-ий |
3-ий |
- |
3-ий |
3-ий |
3-ий |
|
Процент укоренившихся кустов, % |
80 |
30 |
- |
70 |
20 |
10 |
|
Примечание: ТМ – традесканция миртолистная, ТБ – традесканция белоцветковая, ПО – плющ обыкновенный. |
||||||
Полученные результаты проведенного эксперимента позволили сделать следующие выводы:
- наилучшие показатели роста растений (укоренение) получены при выращивании методом аэропоники, при котором средний прирост за период эксперимента составил: традесканция миртолистная – 17,14 см; традесканция белоцветковая – 8,5 см.
- наиболее эффективным методом выращивания также является аэропоника.