Міністерство освіти та науки України

Школа І-ІІІ ступенів №5 Печерського району міста Києва

   

НАУКОВА РОБОТА

«ВПЛИВ СОЛЕЙ НАТРІЮ ТА КАЛІЮ НА РІСТ РОСЛИН»

 

 

   

Виконала: учениця 7 класу

Гончаровська В.

Керівник: Чібріков В.В.

 

 

 

 

 

Київ 2020 ВСТУП.............................................................................................. 3

РОЗДІЛ І. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ...................................................................... 4

1.1. Роль рослин в природі та житті людини..................................................... 4

1.2. Позитивні та негативні ефекти впливу сполук Натрію та Калію на ріст .....

рослин................................................................................................................ 6

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СПОЛУК НАТРІЮ ТА КАЛІЮ НА ПРОЦЕС РОСТУ РОСЛИН............................................................................................... 8

2.1. Матеріали та методи проведення експерименту......................................... 8

2.2. Результати спостереження за ростом рослин.............................................. 9

2.2 Результати дослідження клітин рослин..................................................... 15

ВИСНОВКИ.................................................................................................... 17

 

ЗМІСТ

ВСТУП

Дослідження впливу різних хімічних речовин на ріст рослин є актуальною сферою досліджень у зв’язку із розширенням використання сільськогосподарських земель, ускладнені умови росту рослин через неякісну воду та необережне використання природних ресурсів землі.  Відповідно до цього, метою роботи є дослідження впливу води із високим вмістом сполук Натрію та Калію на процес росту рослин. Для досягнення мети необхідно було виконати наступні завдання:

-         Вивчити літературу щодо впливу сполук Натрію та Калію на процес росту рослин;

-         Дослідити залежність процесу росту рослин від вмісту сполук Калію та Натрію;

-         Відпрацювати методики приготування препаратів зрізу клітин та навчитися аналізувати отримані дані.

Об’єктом дослідження стала рослина цибулі ріпчастої. Дана рослина була обрана завдяки невеликій тривалості процесу росту рослини, наочності зміни зовнішніх характеристик цибулі та простоті дослідження будови клітин цибулі. Предметом дослідження став вплив сполук Йоду на процес росту рослини.

Сформовано гіпотезу дослідження – наявність високого вмісту сполук Калію та Натрію у воді для зрошування рослин може впливати на ріст рослин.   У роботі було використано декілька методів дослідження: вивчення літератури, спостереження за ростом рослин, опис, порівняння із контрольною рослиною, мікроскопічне дослідження клітин цибулі, вивчення отриманих результатів.   Робота є практичною, результати дослідження можна використати при підборі води для зрошення рослин на сільськогосподарських угіддях та присадибних ділянках. Обсяг роботи - 18 сторінок, використано 4 джерела інформації.

 

 

 

                 

РОЗДІЛ І. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1.Роль рослин в природі та житті людини

Вивченню складних явищ, що відбуваються в зелених рослинах, присвятив своє життя вчений Климент Аркадійович Тімірязєв. Він з'ясував важливу роль сонячного світла і хлорофілу в освіті органічних речовин. У своїй книзі «Життя рослин» К. А. Тімірязєв розповідає про це дуже просто і поетично: «Колись, десь на землю впав промінь сонця, але він впав не на безплідну грунт, він упав на зелений паросток пшеничного зерна, або, краще сказати, на хлорофілову зерно. Б'ючись об нього, він потух, перестав бути світлом, але не зник».  Зелені рослини засвоюють сонячну енергію в процесі фотосинтезу. Харчуючись, рослини ростуть, цвітуть; у них дозрівають плоди і насіння. З органічних речовин побудовано тіло рослини, все його клітини і органи.

Органічні речовини, що утворюються в рослині, використовуються для життєдіяльності всіх органів, а також для побудови нових клітин рослини. Тварини і людина споживають готові органічні речовини. Без зелених рослин на Землі не було б їжі, необхідної для життя всіх живих істот. Але цим не обмежується значення зелених рослин. Вони збагачують атмосферу киснем, необхідним для дихання живих організмів, і поглинають з повітря вуглекислий газ. Поки на Землі досить зелених рослин, запаси кисню в атмосфері не вичерпаються. Ліси, луки, степи служать і місцями проживання тварин. Тварини знаходять тут їжу, притулок, умови для розмноження.

Велике значення зелених рослин і в житті людини. Рослини служать джерелом палива, будівельних матеріалів і сировини для промисловості. Ними харчуються тварини і людина. В якості сировини і палива людина використовує не тільки рослини, що оточують його в даний час, але і залишки рослин, що існували тисячі, сотні тисяч і мільйони років тому. Ці рослини утворили поклади кам'яного вугілля і торфу.

Рослини, якими озеленюють наші міста і селища, захищають повітря від забруднення. Сади, парки, сквери, ліси навколо міст необхідні людині. Рослини виділяють кисень, поглинають вуглекислий газ, затримують дрібні частинки пилу і інші шкідливі домішки, які можуть потрапити разом з повітрям в наші легені при диханні, зволожують повітря, приглушують шум на міських вулицях, протистоять сильним вітрам і пилові бурі. Тому людина садить рослини в містах та населених пунктах. Озеленювачі прагнуть створювати в містах багатоярусні насадження з дерев, чагарників, трав. Там поселяються і знаходять корм і притулок комахи, птахи, дрібні ссавці.

Але рослини, як і інші живі організми Землі, піддаються впливу різних шкідливих факторів, особливо в містах і їх околицях. Особливу небезпеку становлять забруднення види, повітря, грунту шкідливими речовинами. Наприклад, гази, які викидають в атмосферу промислові підприємства і транспорт, викликають захворювання і загибель рослин: листя втрачають зелене забарвлення і обпадають, відмирає коріння. Фахівці шукають шляхи оздоровлення навколишнього середовища: встановлюють фільтри на промислових підприємствах, знешкоджують дію вихлопних газів транспорту.

На жаль, не всі люди розуміють значення зелених рослин: рвуть дикорослі трави, ламають дерева і чагарники, рубають дерева в лісах, забуваючи про те, що погубити рослину – справа недовга, а виростити його - справа багатьох років.

Деякі школярі неакуратно звертаються з підручниками, рвуть їх, бруднять, не піклуючись про те, що за цими книгами на наступний рік будуть вчитися їх молодші товариші. Папір для підручників роблять з деревини. Щоб виготовити 60 кг паперу, доводиться зрубати доросле дерево. Зберігаючи папір і збираючи макулатуру, ми зберігаємо лісу.

Необхідно берегти і охороняти зелені рослини в природі і в штучних насадженнях, озеленювати міста і села і доглядати за лісовими посадками найближчого лісництва.

 

 

1.2. Позитивні та негативні ефекти впливу сполук Натрію та Калію на

ріст рослин

Натрій - елемент, який входить до групи умовно необхідних для рослин мікроелементів, його вміст в них становить в середньому 0,02%. Натрій бере участь в транспортуванні корисних речовин через клітинні мембрани, будучи одним з компонентів т.зв. натрій-калієвого насосу. Крім того, він регулює доставку вуглеводів в рослинах. Натрій здатний активізувати деякі ферменти, але механізм цього впливу не вивчений повністю. Відзначено, що при гарній забезпеченості культур натрієм підвищується їх зимостійкість. Недолік елемента сприяє погіршенню утворенню хлорофілу. Можливо також поява хлорозу і некрозу в листі рослин, уповільнення розвитку квітів.

За своїми фізіологічними і хімічними властивостями натрій близький до калію, але якщо калій здатний майже повністю замінити натрій, то сам він натрієм не замінює. Аналіз хімічного складу рослин показав, що кількість натрію в культурах приблизно дорівнює кількості калію, тому слід визнати натрій таким же повноправним мікроелементом як калій, кальцій, сірка, фосфор, азот і магній.

Серед макроелементів, найбільш значущих в житті рослин, калій (К) займає особливе місце. Він сприяє синтезу білків і цукрів, пересуванню і накопиченню вуглеводів в продуктивних частинах рослин, нормалізує процес фотосинтезу, збільшує осмотичний тиск клітинного соку, завдяки чому підвищується посухостійкість і зимостійкість культур. Достатня кількість калію в харчуванні рослин підсилює їх захисні властивості проти деяких захворювань, покращує лежкість плодів і овочів. Цей елемент сприяє підвищенню механічної міцності тканин. У зернових культур це проявляється в підвищенні стійкості до вилягання.

На відміну від азоту і фосфору, які знаходяться в рослинах в органічних сполуках, що представляють собою малорухливі і важкорозчинні форми, калій присутній у вигляді іонів в сольових розчинах переважно в клітинному соку (80%), в вакуолях. Менша його частина адсорбується колоїдами, і зовсім незначна кількість (близько 1%) утримується мітохондріями в цитоплазмі рослинних клітин. Через виняткової рухливості іонів калію він легко вимивається з листя. Цей процес втрати елемента більш активний в нічний час, так як вдень калій зберігається завдяки тому, що відбувається біохімічних процесів, до того ж відбувається зворотне його поглинання з грунту кореневою системою (у злаків). Особливо гостро рослини потребують повноцінного калійному живленні перші 15 днів після сходів, а максимальне споживання елемента відбувається в період найбільшого зростання та інтенсивного нарощування вегетативної маси.

Калій розподіляється в різних органах рослин нерівномірно: в старому листі його запаси мінімальні, а в пилку вони досягають значних показників. Найбільша кількість калію як учасника ростових процесів зосереджено в наймолодших вегетативних частинах (ембріональні тканини, що ростуть клітини), де вміст його в 3 - 5 разів вище, ніж в старих тканинах. Але в період дозрівання культур відбувається переміщення елемента. У овочевих спостерігається накопичення калію в коренеплодах і бульбах (до 96%), а у злаків він переміщається в нетоварний частини (стебла, листя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СПОЛУК НАТРІЮ ТА КАЛІЮ НА ПРОЦЕС РОСТУ РОСЛИН 

2.1. Матеріали та методи проведення експерименту

Дослідження проводилося в період з 23 січня по 13 лютого 2020 року. В якості дослідної рослини використовували цибулю ріпчасту, яку вирощували у водопровідній (порівняльний зразок) воді та 1% -му розчині йоду. Підкормлювання та заміну води проводили раз на тиждень. Максимально можливий вміст дослідних елементів у водопровідній воді наведено у Таблиці

1.

Табл.1 Гранично допустимий вміст дослідних речовин у водопровідній воді [4].

Тип речовини	Вміст, г/л	Вміст, %
Загальна мінералізація	0,1 - 1,0	0,01-0,1
Солі Натрію	0,0002	0,00002
Солі Калію	0,012	0,0012
Солі Феруму (заліза)	0,0003	0,00003
Солі Йоду	0,000125	0,0000125
Солі Купруму (міді)	0,001	0,0001
Солі Нікелю	0,0001	0,00001

 

Під час спостереження за ростом рослини на 1,7, 14 та 21 день експерименту відзначали наступні спостереження:

-         Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса;

-         Поява коренів та стебел. Їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні);

-         Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду);

-         Інше (поява запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/плісняви, гниття цибулини та інші).

Після спостереження за ростом рослини дослідні зразки були препаровані, приготовлено препарат зрізу клітин цибулі, препарат розглянуто на світловому мікроскопі при збільшенні в 64, 160 та 640 разів. При спостереженні дослідні зразки було описано та порівняно із контрольним зразком за такими показниками клітин цибулі:

-         Форма клітин (овальна, кругла, прямокутна, витягнута, наявність пустот між клітинами);

-         Колір клітин (світлий, темний, однорідний, неоднорідний, забарвлення клітин у інший колір);

-         Розмір та кількість клітин на дослідній площі препарату (великий, дрібний); - Інше.

2.2. Результати спостереження за ростом рослин

Рис.1. Контрольний (1) та дослідний (1а) зразок на час  початку експерименту (1 день). 

Рис.2. Контрольний (2) та дослідний (2а) зразок на 7 день експерименту

Рис.3. Контрольний (3) та дослідний (3а) зразок на 14 день експерименту

Рис.4. Контрольний (4) та дослідний (4а) зразок на час  закінчення експерименту (21 день).

Результати, отримані під час спостереження за ростом рослин, приведено у Табл.2. 

Табл.2 Спостереження за ростом контрольного  та дослідного зразків

№ п/п	Характеристика	Контрольний зразок (водопровідна вода)	Дослідний зразок
1 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блідого оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень	Круглої форми, довжина 7 см, ширина 5 см, вага 66 г, шкірка насиченого жовто-оранжевого кольору,  хвостик

 

		шкірки, вага 68 г, хвостик сухий, денце сухе, наявний відмерлий корінець.	сухий, денце чисте, сухе.
7 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блідого оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень шкірки, вага 68 г, хвостик сухий, денце набрякле.	Шкірка насиченого оранжевого кольору,  хвостик сухий, денце набрякле.
2	Поява коренів та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина               (діаметр), структура	10 корінців, довжиною від 0,5 до 4 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі, міцні.	Поява     1     корінця, довжиною до 1,5 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклий.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Не змінився.	Розчин сильно помутнів, об’єм зменшився на 13 мл, поява бульбашок..
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі,                  проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Невелике помутніння шкірки в районі денця.	Запах відсутній.
14 день
1	Забарвлення, структура та	Форма              овальна,	Не              змінились,

 

	розміри       тіла           цибулини, маса	довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блискучого оранжевого кольору, гладка на дотик, нерівномірне покриття, вага 68 г, хвостик відлущився, денце набрякле.	відлущування шкірки.
2	Поява коренів та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні)	23 корінці, довжиною від 0,5 до 5,5 см, білого кольору, діаметр 2-2,5 мм, набряклі, міцні.	2 корінці, довжиною від 0,5 до 2 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі, стебло відсутнє.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике    помутніння, поява          бульбашок повітря.	Розчин помутнів, колір коричневий, об’єм зменшився на 14      мл,     поява бульбашок.
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Втрата пружності тіла цибулини.	Поява неприємного «цибуляного» запаху, розтріскання луски, незначне гниття зі сторони денця.
21 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5 см, шкірка блискучого оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень шкірки, вага	Не              змінились, відлущування шкірки.
		68 г, поява зеленого звостику довжиною 3,54 см, , денце набрякле.
2	Поява коренів та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні)	23 корінці, довжиною від 0,5 до 5,5 см, білого кольору, діаметр 2-2,5 мм, набряклі, міцні.	2 корінці, довжиною від 0,5 до 2 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі, стебло відсутнє.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике помутніння, утворення незначного осаду лусок цибулини.	Розчин помутнів, колір коричневий, об’єм зменшився на 14      мл,     поява бульбашок.
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Втрата пружності тіла цибулини,              поява «цибуляного» запаху, початок гниття цибулини в районі денця, утворення чорного осаду в районі денця.	Поява неприємного «цибуляного» запаху, розтріскання луски, незначне гниття зі сторони денця.

 

 

 

2.2 Результати дослідження клітин рослин

Рис.5. Клітини контрольного (5) та дослідного (5а) зразків за збільшення в 640 разів 

Рис.6. Клітини контрольного (6) та дослідного (6а) зразків за збільшення в 160 разів 

Рис.7. Клітини контрольного (7) та дослідного (7а) зразків за збільшення в 64 рази 

Результати дослідження клітин рослин  приведено у Табл.3. В якості еталонних значень розмірів клітин, їх форми,кольору та кількості взято контрольний зразок.

Табл.3 Дослідження клітин контрольного та дослідного зразків

№ п/п	Характеристика	Контрольний        зразок (водопровідна вода)	Дослідний зразок
1	Форма клітин (овальна, кругла, прямокутна, витягнута, наявність пустот між клітинами)	Витягнута, прямокутна, пустоти між клітинами є, їх кількість незначна.	Така     ж,     як      у контрольного зразка пустоти між клітинами незначні.
2	Колір клітин (світлий, темний, однорідний, неоднорідний,	Світло-зелений, однорідний, насичений.	Прозорий, із синім відливом, однорідний.
	забарвлення клітин у інший колір)
3	Розмір та кількість клітин на дослідній площі препарату (великий, дрібний)	Еталон        –         клітини середнього розміру та із середньою щільністю розташування.	Клітини          тонкі, видовжені, характерно сплющені.
4	Якість         приготування препарату	Наявність   повітряних пухирців.	Значна           кількість повітряних пухирців.

 

ВИСНОВКИ

Внаслідок проведення наукової роботи було встановлено вплив солей Натрію та Калію на процес росту рослин. Виявилося, що за низьких концентрацій кальцій, магній, калій і натрій конкурують один з одним за поглинання клітинами коренів. Тому вносити їх необхідно в збалансованих пропорціях.

Рослини з доступних поживних речовин переважно поглинає сполуки калію. При надмірному внесенні калію різко скорочується поглинання, перш за все магнію і кальцію. Тому на грунтах із надлишком калію, плоди часто страждають від дефіциту кальцію, а на листках з'являються ознаки нестачі магнію. Коли калій знаходиться в надлишку, утрудняється також і поглинання рослиною мікроелементів. Такі фізіологічні порушення, як побуріння м'якоті, побуріння серцевими і згнивання шкірки, а також передчасне опадання листя тощо. Особливо небезпечною є надлишкові кількості калію на тлі нестачі нітрогену і фосфору.

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.     Артамонов    В.И.   Занимательная     физиология          растений     –

М.:Агропромиздат,1991.

2.     Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь. – М., 1996.

3.     Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. – Киев: Наукова думка, 1998.

4.     ГОСУДАРСТВЕННЫЕ   САНИТАРНЫЕ   НОРМЫ     И       ПРАВИЛА

"Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком" (ГCанПиН 2.2.4-171-10) [Електронний ресурс] // Приказ Министерства здравоохранения Украины 12.05.2010 N 400

Зарегистрировано в Министерстве юстиции Украины 1 июля в 2010 г. за

N       452/17747. –        2010. –        Режим         доступу      до      ресурсу: https://tinyurl.com/ueuealn.