Отчет по практике в лесопитомнике

Сосуды Кирсанова (см. рис. 2,г). Отличаются от сосудов Митчерлиха тем, что в дне их сделана продольная щель шириной 1 см, длиной 8—10 см. Сосуд имеет три ножки высотой 9— 10 см, под него ставят поддон. Размеры сосудов Митчерлиха и Кирсанова: 20х20; 30х25; 35х30 см.

При проведении вегетационных  опытов широко применяют сосуды из оцинкованного железа, глиняные с  глазурованной внутренней поверхностью (их полезно внутри покрывать даммаровым лаком), полиэтиленовые и ведра. Полиэтиленовые сосуды очень удобны, легки, но быстро портятся (трескаются, ломаются) под действием низких температур. Кроме того, применяют вегетационные сосуды с регулируемой температурой в ризосфере. Сосуд с почвой и корнями растения погружают в другой (внешний) сосуд большего размера, иногда с двойными стенками. Между сосудами или между стенками внешнего сосуда циркулирует жидкость, имеющая нужную температуру.

Дренаж в сосудах необходим  для создания свободного пространства для вливания воды, откуда она могла бы всасываться почвой или песком и поступать к растениям. В качестве дренажа можно использовать гравий (диаметром 3—4 см), битое стекло (слой 3—4 см), керамзит, крупную щебенку, специально изготовленный железный гребешок.

Гравий, керамзит, стекло насыпают в виде горки под углом примерно 30° (см. рис. 3, б), которая должна занимать не более 2/3 площади дна сосуда. Это  необходимо для того, чтобы вода могла впитываться непосредственно  песком или почвой, что невозможно, если гравий покрывает все дно  сосуда. В горку гравия вставляют  стеклянную трубочку (до дна сосуда) диаметром 1,2— 1,7 см и выше сосуда на 3—5 см. После этого сверху на гравий кладут марлю, полотно, вату, чтобы свободные промежутки между частицами гравия не заполнялись песком или почвой. В противном случае роль гравия как дренажа сводится к нулю.

Масса битого стекла должна составлять 200—350 г, чтобы не приходилось  ждать полного впитывания воды при  поливе.

В металлических сосудах  роль дренажа выполняет желоб  из оцинкованного железа с пилообразно  вырезанными краями, который кладут на дно сосуда. Он образует своими краями канал, где собирается вливаемая вода ( см. рис. 3). Длина желоба 19,5см и высота 3см. Из желоба благодаря зазубренным краям вода может распределяться по всему дну. Для того чтобы почва или песок не попадали внутрь желоба, необходимо снаружи его по обе стороны положить слой гравия, который будет прикрывать отверстия, образованные зазубринами.

В качестве дренажа можно  использовать также фарфоровый или  металлический полуконус или  усеченный конус узким отверстием вниз ( см. рис. 3). В пустом кольцеобразном пространстве, которое остается между дном, стенками сосуда и полуконуса, собирается вода. Чтобы она поступала вверх, внутрь полуконуса насыпают плотным слоем песок, который не будет просыпаться, если полуконус изнутри закрыть полотном или марлей в несколько слоев. Песок будет соприкасаться с дном сосуда и впитывать воду, которую вливают через трубку.

 

1.5 Модификации вегетационного метода.

 

Объектами изучения вегетационного метода являются почва, растения и удобрения. В зависимости от темы научного исследования, среды, в которой выращивают растения, вегетационный метод применяют в следующих модификациях: I) почвенные культуры; 2) песчаные культуры; 3) водные культуры; 4) разделенные культуры (метод изолированного питания); 5) стерильные культуры; 6) гидропоника; 7) агрегатопоника; 8) аэропоника; 9) пластопоника.

В почвенной культуре средой является почва; в водной — вода; в песчаной — песок; в стерильной — вода, песок; в разделенных культурах  — вода — песок; вода — почва, песок — почва.

Наиболее распространенной разновидностью вегетационного метода являются почвенные культуры. Поэтому  подробнее, чем на других разновидностях, остановимся на порядке и технике  закладки опытов с почвенными культурами.

Почвенные культуры наиболее распространены в агрохимических исследованиях. Это самая простая модификация вегетационного метода, когда растения выращивают в сосудах с почвой, что приближает условия их питания к естественным (полевым). Этот метод применяют для изучения взаимодействия удобрений и почвы, почвы и растений, а также для изучения свойств почв и удобрений. Сама почва в данном методе также может быть объектом исследования (тип, структура, гранулометрический состав и т.д.).

Существенный недостаток вегетационного метода с почвенной  культурой — ограниченность объема почвы, в которой выращивают растения. Поэтому корневая система в сосудах располагается более скученно, чем в полевых условиях. Небольшое количество почвы в вегетационных сосудах — причина того, что выращиваемые в них растения значительно сильнее отзываются на недостаток того или иного элемента, чем растения, выращиваемые в полевых условиях. Поэтому полученные вегетационным методом данные о потребности в удобрениях нередко завышены.

Другой существенный недостаток вегетационного метода — разрушение естественного сложения почвенной  структуры при просушивании почвы  перед набивкой в сосуды. Поэтому  получаемые вегетационным методом результаты следует рассматривать как предварительные и очень осторожно переносить на полевые условия.

Песчаные культуры — широко распространенный в агрохимических исследованиях по изучению питания метод выращивания растений. Разработка техники применения метода песчаных культур и широкое использование его в практике агрохимических исследований принадлежат Г. Гельригелю.

При постановке опытов с  песчаными культурами изучают значение отдельных элементов и их форм в питании растений, действие корневых выделений культур на труднодоступные для растений соединения, способность бобовых культур усваивать азот воздуха и т. д.

Простейший метод песчаных культур — выращивание проростков по методу Нейбауэра в чашках Петри, Коха, в кристаллизаторах на 100—200 г песка.

Водные культуры — это метод выращивания растений на жидкой питательной среде. Водные культуры позволяют наиболее строго регулировать состав, концентрацию, осмотическое давление, реакцию (рН) и другие свойства питательного раствора. В водных культурах можно легко наблюдать за ростом корневой системы растений и периодически менять питательный раствор.

Водные культуры широко используют для изучения корневого питания  растений в контролируемых условиях; для установления элементов питания, необходимых для нормального  роста и развития растений и их соотношения; для выявления роли отдельных элементов, влияния концентрации питательного раствора на рост и развитие растений в различные периоды; для изучения развития корневой системы растений при различных условиях питания, . влияния реакции и буферности среды на рост и развитие растений, а также влияния различного уровня питания в разные периоды роста растений.

Разделенные, или  изолированные, культуры используют при изучении значения отдельных корней в питании растений, передвижения элементов питания по корневой системе, выделения питательных веществ корнями в окружающую среду. Метод изолированной культуры, или изолированного питания, применяют при изучении взаимодействия двух или нескольких питательных солей и влияния взаимодействия этих солей на рост и развитие растений.

Метод разделенной культуры (метод «всадника») может быть водным, песчаным, водно-песчаным, водно-почвенным  и песчано-почвенным. Растения помещают на ребро стеклянного вегетационного сосуда, вставленного в другой сосуд большего размера (рис. 4). Корни проростков при их посадке разделяют на две части, из которых одну направляют во внутренний сосуд, а другую — в наружный.

Рис. 4. Вегетационные сосуды для опытов с разделением корней:

1 — размещение по Цинцадзе; 2 — поДемолону и Бастису

Особо важную роль эта разновидность  вегетационного опыта играет при  изучении влияния внешних условий (температуры, аэрации, рН и др.) на поглощение элементов питания (рис. 5, 6). Для выращивания растений методом разделенной культуры используют нормальные и измененные питательные смеси.

Стерильные культуры используют для выяснения роли микроорганизмов в питании растений, изучения корневых выделений и возможности питания растений органическими соединениями. Из многих вариантов этого метода наиболее подходит разработанный И. С. Шуловым и усовершенствованный М. В. Федоровым метод стерильных водных культур, обеспечивающий нормальное развитие растений в условиях, когда их корни находятся в стерильной среде, а надземные органы — вне этой среды, т. е. растут свободно (рис. 7).

Стерильность корнеобитаемой среды достигают обработкой сосудов, посуды и питательных растворов горячим паром в автоклаве при давлении 1 —1,5 кгс/см-2 (10—15 МПа).

 Рис. 5. Вегетационный метод изолированного питания (схема)

Стеклянную посуду и песок  можно сделать стерильными, прокаливая в течение 2 ч при температуре 15СГС. Питательные растворы иногда нагревают до 100 °С, несколько дней хранят при комнатной температуре и снова нагревают," достаточна трехкратная обработка. Сосуды из полиэтилена, перлоновую марлю, пено-пласты и другие не выдерживающие нагревания материалы, которые используют для монтажа стерильных культур, погружают на

 

Рис. 6. Способ изолированных  температур (по Дадыкину); корни находятся в растворах с различной температурой.

 

Рис. 7. Стерильная культура: сосуда (а — емкость с питательным раствором, б— приспособление для '); 2— упрощенный способ для проростков (« — складчатый фильтр) 20 ч в раствор хлорной извести, ополаскивают 50%-ным метанолом и стерильной дистиллированной водой.

Семена стерилизуют растворами различных препаратов, но обязательно  промывают стерильной дистиллированной водой. Для лучшего смачивания перед  стерилизацией семена погружают  на несколько минут в 96%-ный этиловый спирт для обезжиривания поверхности. Зерновки пленчатых культур (ячмень, овес, рис) перед стерилизацией рекомендуется освободить от пленок. Для этого семена намачивают в течение 1 ч в 30%-ной серной кислоте, промывают водой и высушивают.

Существует несколько  способов стерилизации семян: 1) помещение на 12—15 мин в 12—15%-ный раствор пероксида водорода и промывка; 2) погружение на 15—20 мин в 0,1%-ный раствор формальдегида и промывка; 3) встряхивание в течение 5 мин в растворе, состоящем из 3 частей 90%-ного метанола и 1 части 1%-ного HgCl2, посев проводят после подсушивания; 4) встряхивание в фильтрате в течение 45 мин и посев в сосуды без прополаскивания и высушивания (фильтрат готовят, растворяя 10г Са(ОС1)2 или NaOCl в 150 мл воды, затем фильтруют).

После завершения опытов со стерильной культурой необходимо проверить стерильность растворов с помощью микробиологических тестов.

Гидропоника, агрегатопоника и аэропоника — разновидности вегетационного способа. При гидропонике растения выращивают в сосудах и траншеях без почвы на субстрате (керамзит, гравий, гранитная щебенка, вермикулит, перлит, верховой сфагновый торф, опилки, поровинил), который периодически увлажняют питательным раствором, обычно 1—3 раза в сутки в зависимости от расхода воды на транспирацию. Иногда корни находятся в воздухе и их периодически опрыскивают раствором — тогда это аэропоника, или воздушная культура. Наконец, есть и третий, главный на сегодняшний день способ: выращивание на твердых сыпучих материалах, которые смачивают время от времени питательным раствором — агрегатопоника.

В XIX в., когда создавалась  теория минерального питания растений, многие исследователи выращивали объекты своих экспериментов не в почве, а на искусственных питательных средах.

К. А. Тимирязев, Д. Н. Прянишников  и их ученики широко использовали гидропонную культуру при изучении минерального питания растений. Применяемый в течение долгого времени способ выращивания на искусственной питательной среде в научных целях теперь приобрел практическое (производственное) значение. Во многих хозяйствах используют гидропонный способ выращивания овощей.

Первые производственные опыты по гидропонике относятся  к 20-м годам XX в. Тогда же был введен в обиход термин «гидропоника».

В полевых условиях растению все время чего-то не хватает. Идет дождь — и к корням не поступает  кислород. Когда сухо, кислорода достаточно (конечно, если проведено рыхление), зато нет воды. Все время возникают «ножницы» между потребностями растения и их удовлетворением. Только в некоторых «счастливых» точках поля растение оказывается в наиболее благоприятных условиях.

Совсем иное дело в гидропонике. Верхний слой гравия сухой, так как  раствор по трубам подают снизу, не доводя до поверхности на 4—5 см (чем  значительно сокращается испарение  влаги). Кроме того, раствор подается не постоянно, а периодически. Таким  образом, корни находятся в трехфазной системе: твердый наполнитель, питательный раствор, воздух. Растения получают постоянное питание, поскольку питательный раствор покрывает шероховатую поверхность гравия, щебенки и других твердых материалов пленкой воды с питательным элементом (питательная смесь).

Для выращивания растений без почвы используют широкий  ассортимент искусственных сред (субстратов) и их модификаций.

Для нормального роста  и развития растений субстрат должен обладать определенными свойствами. Во-первых, он не должен содержать ядовитых для растения веществ, быть относительно химически инертным и нейтральным, чтобы не изменять химических и физико-химических свойств питательного раствора. Во-вторых, субстрат должен обладать водоудерживающей способностью и быть хорошо аэрируемым (измельченные вермикулит, перлит и керамзит обладают высокой водоудерживающей способностью, а морской гравий и гранитный щебень —низкой). В-третьих, субстрат должен быть достаточно прочным. Вермикулит, перлит непрочные и со временем крошатся, вследствие чего уменьшается размер частиц и ухудшается аэрация корневой системы растений.

В России используют субстрат из смеси базальтовых волокон  диаметром 0,5—5,0 и 5,0—20,0 мкм при следующем  соотношении компонентов по массе, %: базальтовое волокно диаметром 5— 20 мкм - 70—98; базальтовое волокно диаметром 0,5—5 мкм — 2— 30. Субстрат полностью заливают питательным раствором, который затем сливают; промежутки между частицами субстрата заполняются воздухом. Растения хорошо обеспечиваются влагой, имеют отличную аэрацию и субстрат для закрепления.