Робота на конкурс «Юний природодослідник»

         Гідропоніка - досить давній спосіб вирощування рослин. Його суть полягає у тому, що корені рослин отримують необхідні поживні речовини не із землі, а з води. Звідси і назва методу від слова «гідро», що означає «вода».           

        Ще у давнину гідропоніка використовувалася досить оригінально. У тих місцях, де придатного для вирощування овочів ґрунту було катастрофічно мало, люди спускали на воду плоти, вкриті мулом, у який і висаджували овочеві культури. Коріння паростків пробивалися крізь колоди і живилися розчиненими у воді поживними речовинами. Зрозуміло, що сьогодні гідропоніка значною мірою модернізована. (Додаток А)

        Актуальність дослідження:

        Цей метод знаходить все більшу популярність як у сільському господарстві, так серед звичайних людей, які хочуть цілий рік мати на своєму столі свіжу зелень, а може, навіть виростити екзотичні рослини.

        Об’єкт дослідження:  овочі, фрукти, зелень, кімнатні високо декоративні, екзотичні, тропічні рослини, що потребують особливих умов та догляду.

         Предмет дослідження: необхідні умови для комфортного росту та адаптації рослин.

        Мета роботи: дослідити умови, найбільш сприятливі для утримання та догляду гідропонних культур і дати практичні рекомендації.

        Завдання:

1. Показати роль рослин у житті людини.
2. Вказати на переваги та недоліки вирощування рослин без ґрунту.
3. Дати рекомендації щодо вибору рослин та умов.
4. Підкреслити важливість урахування екологічних, біологічних та декоративних властивостей рослин.

 Новизна:

        Гідропоніка - спосіб унікальний і дозволяє вирощувати практично всі культури. Вже ні для кого не в новинку вирощування зелені на гідропоніці (салат, кріп, цибуля, м'ята та інше). Завзяті квітникарі застосовують цей метод для вирощування розсади екзотичних рослин - як кімнатних, так і садових. Можна вирощувати плодові рослини.

       Практичне значення одержаних результатів:

        У процесі розвитку технології гідропоніки активно беруть участь різні країни світу. Свою зацікавленість цією системою проявляють такі держави, як Австралія і Нова Зеландія, країни Південної Африки, Італія й Іспанія, Ізраїль і Скандинавські країни. У Європі вже багато овочів і ягід вирощуються за системою гідропоніки. Наприклад, полуниця росте швидше і збір ягід істотно полегшується. Використання ультрасучасних поживних розчинів дає можливість помітно збільшувати врожайність культур, а також скорочувати площі під їх посів.

РОЗДІЛ І

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

         Гідропоніка - це технологія вирощування рослин без ґрунту, на штучних середовищах за допомогою живильних розчинів. При цьому рослина отримує з розчину всі необхідні поживні речовини в потрібних кількостях і точних пропорціях (що майже неможливо здійснити при ґрунтовому вирощуванні). В порівнянні з класичним вирощуванням рослин гідропоніка дозволяє забезпечити екологічну чистоту продукції, різко прискорити зростання рослин і збільшити їх врожайність, оскільки фізіологічні процеси протікають в даному випадку набагато швидше. Можливість використання замінників ґрунту пояснюється тим, що ґрунт поставляє рослинам лише 5 % мінеральних речовин, інші 95 % рослина сама синтезує із вуглекислого газу і води на світлі.[1,3].

        Відмінно росте на гідропоніці фізаліс, він довго і рясно плодоносить. Крім того, цей метод добре підходить для посадки полуниці і суниці. За допомогою гідропоніки можна вирощувати бобові культури, томати, огірки, зелень та багато іншого.

       Чудово ростуть і ліани, які можуть стати справжньою прикрасою інтер'єру . Ті, хто займається вирощуванням квітів на продаж, давно вже переконалися, що гідропоніка - найвигідніший спосіб виростити рослини під зрізання. Вони ростуть значно швидше, ніж у ґрунті. При використанні гідропоніки вирощування цибулі також дає чудові результати: вигонка відбувається дуже швидко. Те ж стосується і безлічі інших рослин. [3,4].

          Цей відмінний метод вирощування рослин має один недолік: з його допомогою неможливо виростити бульбові рослини - картоплю, буряки, моркву, редис. Справа в тому, що сам принцип методу припускає знаходження коренів у воді. І якщо звичайне коріння отримує з води поживні речовини і засвоює їх для росту рослини, то бульби не можуть перенести такої вологості, що призводить до гниття.[5]

          Для решти гідропоніка - відмінний метод, який дозволяє значною мірою прискорити ріст і розвиток рослин, заощадити корисну площу.

1.1. Гідропонна культура як метод вирощування рослин

      Набагато ефективніше вирощувати рослини на гідропоніці. 

У порівнянні з класичним вирощуванням рослин гідропонна технологія дозволяє різко прискорити зростання, збільшити їх урожайність, забезпечити екологічну чистоту і високу якість агропродукції.(Додаток Б).

        Всі існуючі способи застосування гідропонного методу вирощування рослин зводяться до різних варіантів подачі живильного розчину до коріння з якнайкращим дотриманням цих умов. Для цієї мети розроблені різні види спеціальних гідропонних установок і прості пристосування при вирощуванні рослин в різних ємностях.[3,4]

        При безземельній культурі рослин існують два основні способи: культура рослин в субстраті і культура рослин без субстрату.

        При культурі рослин в субстраті, який замінює землю, застосовують керамзит, гравій, торф, вермікуліт, грубозернистий пісок, мох. Із застосуванням цих субстратів виникла навіть відповідна термінологія: гравієва культура, керамзитна культура, піщана культура, торф'яна культура, мохова культура, і так далі. Субстрати легко піддаються дезінфекції, не вступають в хімічні зв’язки з розчиненими у воді мінеральними солями і добре пропускають повітря до коріння.[7]

         Подача живильних розчинів до коріння, що знаходиться в субстраті, проводиться наступними способами:

        1. Субіригаційна подача розчину в спеціально обладнані гідростелажі здійснюється підтопленням субстрату і кореневих систем знизу - через спеціальні дренажні труби. Напуск і злив розчину проводять через певні інтервали. У промисловому квітникарстві цей процес регулюється автоматичною установкою - реле часу.

      2. Зволоження субстрату з висадженими в нього рослинами проводиться або звичайним поливом зверху, або поливом за допомогою спеціальних простих установок, що забезпечують краплинне зволоження малими дозами.    

      3. Стаціонарне разове наповнення ємностей живильним розчином, в який через субстрат і повітряний прошарок проникає частина коріння. Знаходження 2/3 кореневої системи у вологій зоні повітряного прошарку забезпечує рослинам нормальне кисневе живлення.

           При культурі рослин без субстрату коренева система рослин висить в повітряному просторі у спеціальних ємкостях (Додаток В). У верхній частині ємкостей є знімні кришки, в яких рослини утримуються у вертикальному положенні (у спеціальних утримувачах, наприклад в сітках, планках, затискачах, капронових мішечках).

        Подача живильного розчину до кореневих систем проводиться наступними способами:

        1. Зволоження кореневої системи дрібно розпорошеним живильним розчином. Для цього в ящику встановлюють спеціальні розпилювачі, які  подають живильний розчин до коріння у вигляді найдрібніших крапель або туману. Такий спосіб подачі розчину надзвичайно простий, економічний, живильної  рідини витрачається небагато.

        2. Зволоження кореневої системи при вирощуванні рослин без субстрату може також проводитися періодичним її підтопленням знизу. Якщо ж живильний розчин знаходиться в нижній частині ємності стаціонарно, то в цьому випадку частина кореневої системи знаходиться у вологому повітрі (для забезпечення кисневого живлення рослин), а кінчики коріння - в розчині.[5,7]

1.2. Переваги та недоліки вирощування рослин без ґрунту

Рослини, як відомо, отримують живлення з ґрунту, всмоктуючи разом з вологою розчинені в ній мінеральні солі. Проте земельні суміші, що використовуються в квітникарстві, є не найідеальнішим середовищем для вирощування рослин, особливо якщо враховувати складність здійснення контролю за створенням оптимальних умов режиму живлення в земельних сумішах, можливість зараження рослин хворобами і пошкодження шкідниками.                      

В даний час науково обґрунтована і практично доведена висока ефективність безземельної культури декоративних рослин на водних розчинах мінеральних солей.

Живлення здійснюється шляхом зволоження субстрату спеціально приготованим розчином. Спостереження за зростанням і розвитком кімнатних рослин на живильних розчинах показали величезні переваги цього способу порівняно з культурою в земляних сумішах.[8,9]

 По-перше, з'являється можливість встановити якнайкращий режим живлення на всіх фазах розвитку рослини і керувати його розвитком - прискорити зростання, цвітіння, підвищити декоративні якості. (Додаток В).

По-друге, субстрат після обробки стає абсолютно стерильним, тому зменшується можливість появи шкідників і хвороб.

Для успішної культури рослин на водних розчинах кореневим системам необхідно створювати найбільш сприятливі умови їх життєдіяльності. До основних умов відносяться наступні:

       1) кореневій системі повинен бути забезпечений постійний доступ повітря, яке необхідне для кисневого живлення;

      2) коренева система весь час повинна знаходитися в просторі, насиченому частинками води, оскільки, маючи велику всмоктуючу поверхню з ніжними покривами, вона при нестачі вологи швидко висихає;

      3) необхідний хоч би простий контакт кореневої системи з живильним розчином, що забезпечує якнайкраще всмоктування води і розчинених в ній мінеральних солей.

Переваги гідропонного методу вирощування рослин

        При застосуванні цього способу істотно зростає урожайність плодових рослин. Інтенсивне цвітіння декоративних рослин також доводить позитивний вплив гідропоніки на їх зростання. Цей метод допомагає забезпечити рослину всіма необхідними їй корисними речовинами. Вона росте міцною і здоровою, до того ж, набагато швидше, ніж у ґрунті.[10]

        Рослина не накопичує шкідливих елементів, що містяться у ґрунті, які  шкідливі для людського організму. Як правило, це отруйні органічні сполуки, надлишок нітратів, радіонукліди, важкі метали та інше. Особливо це актуально для плодових рослин. Адже при використанні методу гідропоніки рослини отримують тільки корисні речовини.(Додаток И)

          Рослини не потребують щоденного поливу і витрату води при гідропоніці набагато простіше контролювати. Кожна рослина вимагає виключно індивідуального підходу. Залежно від системи вирощування та обсягу ємкості необхідно систематично доливати воду - одній рослині раз на три дні, іншій - раз на місяць.

        При ґрунтовому вирощуванні рослини нерідко страждають від пересихання та нестачі кисню у разі перезволоження. Із застосуванням способу гідропоніки це абсолютно виключено.

Процедура пересаджування багаторічних рослин при використанні технології гідропоніки істотно полегшується. Адже при пересадці їх у ґрунт коріння у будь-якому випадку травмуються тою чи іншою мірою.

        Завдяки гідропоніці можливо запобігти таких проблем, як шкідники та різноманітні види грибів і хвороб, що зустрічаються у рослин, які вирощуються в ґрунті.

     Відпадає необхідність застосування нового ґрунту, що значно зменшує витрати на процес вирощування кімнатних рослин.

       Із практичної точки зору за такими рослинами легше доглядати, немає бруду від землі, відсутні сторонні запахи, шкідники, які можуть завестися у ґрунті, а потім поширитися і в приміщенні.[11,12]

 Недоліки застосування технології гідропоніки  

         Стереотипи і громадська думка дають своє. Багато хто такий спосіб вирощування рослин асоціюють зі штучним методом із застосуванням хімічних добрив, тобто отрутохімікатами, які згубно впливають на здоров'я. Проте судження такого роду виникають виключно від незнання того, що таке гідропоніка.[13]

РОЗДІЛ 2

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

       Хоча деякі квітникарі все ще досить скептично відносяться до методу гідропоніки, він давно вже широко застосовується в домашніх умовах. Ідея, що лежить в основі методу, досить проста: для того, щоб рослини могли рости і розвиватись, їм потрібні світло, повітря, вода, тепло і живильні речовини. Ґрунт не такий вже потрібний, адже коріння може отримувати необхідні для зростання рослини мінеральні речовини з живильного розчину.

      Рослину садять у спеціальний гідрогорщик. Він складається із зовнішньої та внутрішньої декоративної посудини. Внутрішня посудина зазвичай зроблена з пластмаси. Дно і стінки його забезпечені отворами, щоб коріння могло отримати достатньо кисню і мінеральних речовин. Внутрішню посудину заповнюють субстратом, у який висаджують рослину. Як субстрат  використовують керамзит розміром гранул від 2 до 16 мм. Він хімічно нейтральний і завдяки своїй пористій структурі забезпечує гарну водо- і повітропроникність. [13]

        Цей горщик поміщають у зовнішню посудину із живильним розчином. Зовнішня посудина має бути абсолютно водонепроникною, стійкою і зручною. Найбільш поширеними є пластмасові ємкості, але зустрічаються також керамічні та виготовлені з дерева (з пластмасовим чи плівковим покриттям).

        Найпростіший гідропонний посуд можна зробити за дві хвилини із звичайного пластмасового горщика і будь-якої зручної ємності більшого розміру (ця ємність повинна вміщати достатню кількість води, бути хімічно інертною і не пропускати світло). Хорошим прикладом є паперовий літровий пакет з-під соку чи молока тривалого зберігання, покладений на бік з точно прорізаним (з боку шва) отвором під горщик. Горщик з субстратом повинен бути занурений в розчин на 1-2 сантиметри.(Додаток Е)

        Важлива перевага методу гідропоніки полягає у тому, що відпадає необхідність у частому поливі. Адже рослина знаходиться у посудині з деяким запасом води, тому вологи їй потрібно менше, ніж при вирощуванні в ґрунті. 

 2.1. Субстрати

          Тверді субстрати, передусім, повинні мати високу водотривку здатність щоб забезпечувати  стійкий водний режим, оптимальний для рослин. Субстрат не повинен виділяти в поживний розчин шкідливі домішки. У минулому як твердий субстрат використовували гравій, гранітну щебінку, керамзит, вермикуліт, гідрогель. Нині використовується мінеральна вата. Технологія вирощування рослин на мінеральній ваті досить добре відпрацьована і дуже широко поширена в усьому світі. У гідропонному овочівництві 70 % рослин вирощують  на субстраті з мінеральної вати.(Додаток І).

       Перспективним способом є вирощування на мінеральній ваті із подачею живильного розчину системою крапельного поливу. Мінеральна вата - це волокна  з розплавлених мінералів,  нейтральний субстрат із гарними фізичними властивостями (пористість 97%, вологість 82%, повітряємкість 15%, рН водної витяжки близько семи). Мінеральна вата у порівнянні з іншими субстратами має такі переваги: вона пов'язує і звільняє потім живильні речовини, немає збудників хвороб, чудово тримає структуру, бо не розкладається, значно знижує витрати на обігрів теплиць. Проте необхідна особлива ретельність у складанні удобрювальної суміші, оскільки вата не має буферних властивостей. Після вегетації культури мінеральну вату дезінфікують паром. [12].

       Найбільш вигідно вирощувати на мінеральній ваті квіти, томати та огірки, а також швидкорослі листові культури.

2.2. Використання і підбір живильних розчинів

        Не менш важливим досягненням в області гідропоніки стала розробка збалансованого підживлення для рослин. І хоча дослідження у цій сфері все ще тривають, отримані розробки вже широко застосовуються.

      Звичайні добрива за своїм складом не підходять для гідрокультури. По-перше, вони часто містять занадто мало мікроелементів, і, по-друге, занадто велика була б небезпека передозування. Адже ґрунт в якійсь мірі служить амортизатором і може запобігти шкоді, яку завдав би рослині надлишок солей. У випадку ж із гідрокультурою рослина набагато швидше постраждає від занадто високого вмісту солей у живильному розчині.

     У спеціалізованих магазинах є великий вибір рідких або мінеральних гідродобрив, які за складом і дією спеціально призначені для гідрокультури. Важлива перевага цього виду добрив полягає у тому, що іони мінеральних речовин надходять у живильний розчин поступово і надлишку мінеральних речовин при правильному дозуванні практично не виникає.

         Зазвичай склад живильного розчину протягом вегетації рослин постійний, змінюється лише співвідношення між азотом і калієм в літні і зимові місяці (взимку калію додають більше, ніж влітку).

         Велику роль відіграє температура живильного розчину, особливо у нічний час, коли субстрат охолоджується сильніше, ніж ґрунтова суміш. Температуру розчину рекомендується підтримувати  на рівні 25⁰С.

         Частота зрошувальних поливів теж має значення для рослин. Молоді рослини в похмуру погоду рано навесні поливають 2 рази, дорослі добре розвинені рослини, особливо у літню спеку 3-4 рази.[13]