БИОЛОГИЯ

ВЛИЯНИЕ РАСТВОРОВ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ОВСА ПОСЕВНОГО

Платон Тихоненко

Средняя общеобразовательная школа No11, г. Обнинск

В работе исследуется влияния удобрений и минеральных веществ, вносимых в почву, на рост и развитие овса посевного. Описываются две серии экспериментов по изучению динамики всхожести и роста проростков овса для разных условий обработки почвы.

1. Цели и задачи исследования
Из книги «Овощные культуры» [1] я узнал, что овёс посевной используется людьми для получения хлебобулочных изделий. Я решил проверить, как влияет нитроаммофоска на рост и развитие овса. Выбирая подходящее удобрение, я остановил свой выбор на нитроаммофоске, так как из литературы [1, 2] мне стало известно, что для ускорения роста растений на ранних стадиях развития необходимы соединения азота и фосфора.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: изучить влияние внесения раствора минеральных веществ в почву, на рост и развитие овса посевного.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1. Изучить влияние на прорастание семян овса посевного внесение в почву удобрения марки «Кемира» и раствора перманганата калия.
2. Определить процент всхожести семян.
3. Проследить динамику развития проростков.
4. Определить морфометрические показатели проростка.
ГИПОТЕЗА: предполагается, что растворы питательных элементов положительно влияют на рост и развитие овса посевного, то есть помогает ему быстрее расти и развиваться.
В ходе исследований было выполнено две серии экспериментов.

2. Объект исследования. Овёс посевной
Овёс. Овёс (лат. Avena)–род однолетних травянистых растений из семейства Злаки, или Мятликовые.
Овёс – однолетние травянистые растения. Листья в почкосложении свёрнутые. Соцветие – метёлка, состоящая из крупных, более-менее повисающих колосков с двумя-тремя цветками, сжатых с боков; колосковые чешуи крупные, на спинке закруглённые, без киля, с 7–11 жилками, по краю плёнчатые. Нижняя цветочная чешуя на верхушке более или менее надрезана, двузубчатая или двуостная, на спинке с крепкой остью, реже без ости. Завязь на верхушке волосатая; перистые рыльца выступают из основания или из середины колосков.
Плод – зерновка, плотно обвёрнут кожистой цветочной чешуёй и снабжён, по большей части, продольным желобком.
К роду относятся до 40 видов, распространённых преимущественно в умеренных странах Старого Света, в Северной и Южной Америке видов очень мало. Самый важный вид овса с хозяйственной точки зрения – Овёс посевной, или овёс кормовой, или овёс обыкновенный.
Овёс посевной. Овёс посевной, или Овёс кормовой, или Овёс обыкновенный (лат. Avena sativa) – однолетнее травянистое растение, вид рода Овёс (Avena), широко используемый в сельском хозяйстве злак. Овёс посевной – неприхотливое к почвам и климату растение со сравнительно коротким (75-120 дней) вегетационным периодом, семена прорастают при +2°С, всходы переносят небольшие заморозки, поэтому культура с успехом выращивается в северных областях.

Однолетнее травянистое растение высотой 50–170 см, всегда с голыми узлами. Корень мочковатый. Стебель – соломина 3-6 мм в диаметре, с 2-4 узлами. Листья очерёдные, зелёные или сизые, линейные, влагалищные, шероховатые, 20–45 см длины и 8–30 мм ширины. Цветки мелкие, собраны по 2–3 в колоски, образующие раскидистую, реже однобокую метёлку до 25 см длиной.
Колоски средней величины, двух-трёхцветные; цветки только нижние с остью, реже все безостые. Чешуя колоска до 25 мм длиной, немного длиннее цветка. Все цветки в колоске без сочленений; ось колоска голая. Нижняя цветочная чешуя ланцетная, около 20 мм длиной, на верхушке двузубчатая, большей частью голая, при осовании с немногими волосками или вся голая; ость немного согнутая, или прямая, или отсутствует. Цветёт в июне – августе. Часто дичает.
Распространение. Родина овса – Монголия и северовосточные провинции Китая. Овёс возделывается в умеренной зоне обоих полушарий с древних времён, однако возделывать его стали позже пшеницы и ячменя. На Руси он был важнейшей из возделываемых культур.
Наиболее крупные посевы овса – в России (около 20% от мирового) и Канаде, это одна из основных зерновых культур в Польше, Финляндии и Белоруссии.
Химический состав. В зерне содержится крахмал (53 %), белок (14 %), жиры (4–6 %), витамины B1, B2, соли, микро- и макроэлементы, а также растворимые растительные волокна. Последние относятся к классу полисахаридов и являются природными полимерами – уникальными сорбентами.
Значение и применение. Овёс используется в качестве зернофуражной культуры, как для скота, так и для человека. Овсяная каша (лат. porridge) – национальное английское блюдо: её традиционно подают на завтрак. Эта каша очень полезна и рекомендуется для лечебного питании, особенно при заболеваниях сердца и печени.
Благодаря содержанию в овсе растительных волокон, он связывает и выводит из организма многие вредные вещества, в том числе холестерин. Именно поэтому овёс способен предотврощать атеросклероз. Больным сахарным диабетом, особенно при осложнении его ацидозом и при высоком содержании холестерина в крови, полезна разгрузочная диета из овсяных круп и геркулеса. Исконно народное лечебное средство – овсяный кисель.
Гомеопатический препарат Avena sativa применяют при нервном истощении. Фармацевтическая промышленность выпускает спиртовую настойку овса, являющейся эффективным успокаивающим средством.
Зерно овса особенно ценится при кормлении лошадей и других рабочих животных, когда нужно поддержать силы и энергию рабочих животных. Солома овса идёт на изготовление грубых сортов бумаги [3].

3. Удобрения и минеральные вещества
Нитроаммофоска (азофоска) – сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение. Применяется на всех видах почв под все сельскохозяйственные культуры для основного предпосевного и местного внесения при посеве, а также в качестве подкормки для растений.
Нитроаммофоска эффективна на черноземных и каштановых почвах при орошении; обладает высокой концентрацией питательных веществ, составляющих не менее 45%, что позволяет значительно сократить расходы на перевозку, хранение и внесение в почву. Все соли, которые содержит нитроаммофоска, растворяются в воде.
Нитроаммофоска эффективна для минерального питания картофеля и других овощных культур, плодово-ягодных и декоративных насаждений. Такое минеральное удобрение, как нитроаммофоска, обеспечивает значительную прибавку урожая и предохраняет почву от внесения лишних удобрений. Нетоксична, невзрывоопасна.
Хранится в закрытых складских помещениях, исключающих попадание осадков и грунтовых вод. Нитроаммофоска не слеживается, обладает 100% рассыпчатостью, не гигроскопична.
Нитроаммофос – азотно-фосфористое удобрение. Содержит около 20% азота и 20% фосфора. Растворяется в воде. Применяют на всех почвах, под все овощные культуры, под основную и предпосевную обработку почвы, а также при посеве и подкормках. Нитроаммофос не содержит калия, и поэтому обычно используют совместно с любым калийным удобрением. Нитроаммофос может применяться как основное, предпосевное (в рядки) удобрение и для подкормки.
Кемира газонная содержит макро- и микроэлементы; растения после применения удобрения имеют высокую облиственность.
Кемира универсальная – комплексное порошковидное удобрение. Растворяется в воде. Содержит все необходимые микро – и макроэлементы. Обеспечивает эффективное питание растений.
Перманганат калия-марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Является сильным окислителем. Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат иона, обеспечивающей антисептическое действие. Огородники его применяют для обезвреживания почвы [4, 5].

4. Первая серия экспериментов
Выполнение первой серии экспериментов. Для первой серии экспериментов я подготовил горшки для растених, землю и нитроаммофоску. Потом положил землю в горшки, утрамбовал её, посадил 14 семян (такое количество семян оптимально соответствует размерам используемых в опытах горшков) в каждый горшочек и полил семена в первом горшке простой водой, а семена во втором горшке полил водой с нитроаммофоской, потом поместил горшки в пакет и поставил напротив окна (рис. 1).

Рис. 1. Первая серия экспериментов (ближний план – экспериментальная посадка, задний план – контрольная посадка)

Вода для полива была пропущена через фильтр, температура воды комнатная –20–22оС. Полив осуществлялся по мере подсыхания земляного кома. Раствор нитроаммофоски был приготовлен в соответствии с рекомендациями в литературе [1, 2].
На третий день первой серии экспериментов семена, которые я поливал фильтрованной водой, дали всходы: взошло 92,86%. Из семян, которые я поливал водой с нитроаммофоской, взошло 42,86% (рис. 2).

Рис. 2. Всходы растений

овса посевного (первая серия экспериментов, слева – контроль посадка, справа – экспериментальная посадка)

При измерении растений на следующий день после всходов выяснилось, что средняя высота проростков из первого горшка в среднем составляет 4.15 см, а средняя высота проростков семян из второго горшка – 3.1 см.
Я измерял длину проростков каждый день. Измерения показали, что в первые три дня в экспериментальной группе проростки увеличивались в среднем на 5 мм, а в контрольной – на 9 мм.
С 1 по 8 февраля измерения ростков отражены в табл. 1. Фазы развития, в которые вступали проростки, совпадали в этот период в контрольной и экспериментальной группах, но темпы роста в двух группах отличались. Проростки, которые я поливал водой из-под фильтра, в течение наблюдаемого периода давали равномерный прирост: 0,43-0,5 см в день.

Таблица 1

Данные о росте ростков в первой серии экспериментов

Результаты первой серии экспериментов.

Темпы прироста ростков экспериментальной группы на начальных этапах развития отставали от контрольной – 0,3 см в день, но на второй неделе темпы прироста сравнялись и составили 0,49 – 0,53 в день (рис. 3).
При сравнении динамики прироста проростков (рис. 3) выяснилось, что внесение питательной смеси на начальных этапах развития овса посевного не дает положительного результата. Поэтому использовать дополнительные ресурсы минерального питания, в том числе и таких необходимых растению, как азот и фосфор, нецелесообразно. Видимо, энергетических и пластических запасов в семенах и почве достаточно для развития проростков на ранних этапах развития.

Рис. 3. Сравнительная динамика прироста проростков овса

5. Вторая серия экспериментов

Выполнение второй серии экспериментов. Для второй серии экспериментов я использовал 5 комбинаций (образцов) разных грунтов и поливок:
– образец No 1: песок, который поливался простой водой; 
– образец No 2: обычная почва, которая поливалась простой водой;
– образец No 3: обычная почва, которая поливалась водой с раствором перманганата калия;
–образец No 4: обычная почва, которая поливалась водой с растворённой в ней «Кемирой универсальной»;
– образец No 5: почва с заложенной «Кемирой газонной», которая поливалась простой водой.
Вторую серию экспериментов я заложил 2 апреля, эта серия длилась 26 суток (с 2 по 27 апреля 2011 г.). В каждую из 5 емкостей я посадил по 14 семян овса.
Первые всходы появились на четвёртый день после посадки, 5 апреля. Динамика всхожести семян представлена в табл. 2 и на рис. 4а.

Таблица 2

Данные о росте ростков во второй серии экспериментов

Хуже всего семена прорастали в песке: они проросли лишь на восьмые сутки, всхожесть составила 36%. 100 –% всхожесть дали семена, посаженные в обыкновенную почвенную смесь и поливающиеся простой водой, хотя динамика прорастания на первых этапах была значительно ниже, чем в образцах с добавлением питательных элементов. Наиболее высокие темпы прорастания были отмечены в образцах почвы с добавлением удобрения «Кемира газонная», однако всхожесть семян в емкостях с добавлением питательных элементов ниже, чем в образце No 2 и составила всего 71 % к 22 суткам эксперимента.
Таким образом, на ранних этапах развития внесение минеральных веществ в составе удобрения «Кемира» ускоряет темпы прорастания семян, однако не способствует полноценной всхожести. Результаты наблюдений за динамикой роста отражены в табл. 2 и на рис. 4б.

Результаты второй серии экспериментов. Темпы роста овса посевного в экспериментах с добавлением удобрений и перманганата калия значительно отличаются от темпов роста проростков, посаженных в песок, что доказывает эффективность вносимых веществ (рис. 4б). Прирост растений в почвенном грунте (образец No 2) на первых этапах сравнительно невысок и уступает темпам роста в образцах с внесенными удобрениями.

Рис. 4.а. Динамика всхожести проростков овса (вторая серия экспериментов)

Рис. 4.б. Динамика прироста проростков овса (вторая серия экспериментов)

Однако на 15 сутки прирост растений значительно увеличивается и далее превышает по показателям сравниваемые образцы (NoNo 3, 4 и 5). На начальных этапах за время эксперимента (26 суток) различий в фазах развития не наблюдалось. Все изучаемые проростки находились в фазе первого листа.

Таким образом, внесение удобрений и перманганата калия оказывает положительный эффект лишь на ранних этапах развития.
Выдвинутая гипотеза подтвердилась частично, определенный положительный результат зафиксирован на ранних этапах развития только во второй серии экспериментов при подкормке растений универсальным удобрением «Кемира» и раствором перманганата калия.

6. Выводы
По результатам работы можно сделать выводы:
1. Внесение раствора нитроаммофоски отрицательно по- влияло на всхожесть семян овса: в контрольной группе она составила – 92,86%, в экспериментальной – 42,86%. Внесение минеральных веществ в составе удобрения «Кемира» ускоряет темпы прорастания семян, однако не способствует полноценной всхожести.
2.Зависимость темпов развития овса посевного от внесения нитроаммофоски не обнаружена. Темпы роста проростков овса посевного, получавшие дополнительный источник минерального питания, незначительно отличаются от контрольного.
3. Внесение удобрений марки «Кемира» и перманганата калия оказывает положительный эффект лишь на ранних этапах развития.
4. Внесение удобрений не отразилось на фазах развития овса посевного.

Литература
1. О.С. Ганичкина. Овощные культуры. – М.: Оникс, 2009. 2. О.С. Ганичкина. Сад и огород. – М.: Оникс, 2009.
3. Сайт «Википедия». http://ru.wikipedia.org/wiki
4. Сайт «Дачный форум». http://www.forumdacha.ru
5. Сайт «Росресурс – Комплект». http://www.agrospb.ru

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

ТИХОНЕНКО Платон Алексеевич

Лауреат XI Всероссийской конференции учащихся «Первые шаги в науку»

Ученик 5-го класса средней общеобразовательной школы No 11 им. Подольских курсантов г. Обнинск

Научный руководитель: Рассказова Марина Михайловна Кандидат биологических наук

Руководитель клуба «Экос»