МКОУ «Кетовская средняя общеобразовательная школа имени контр-адмирала Иванова В.Ф.»

Исследовательская работа

тема «Опыт применения  гидрогеля»

Автор Чудинов Илья, ученик 6 в класса

Руководитель Пахомова С.А., учитель биологии

Кетово 2015

Содержание

Введение _________________________________________________________________ 3

Глава 1 Анализ литературных источников по теме исследования ______________ 5

Глава 2 Организация и методика исследования ______________________________ 7

Глава 3 Выводы и рекомендации ___________________________________________ 10

Приложение ______________________________________________________________ 11

Источники информации ____________________________________________________16

Введение

Комнатными и садовыми растения увлекаются многие. Практически все мои знакомые имеют приусадебный участок, на котором выращивают овощи, однолетние и многолетние цветы. При выращивании растений большую роль играют такие факторы, как состав почвы, температура, освещение и обеспечение водой. В среднем растение на 80 процентов состоит из воды. При участии воды в живом организме происходят все реакции. Поэтому для растения регулярное снабжение водой составляет одну из жизненно важных проблем. Не так давно в продаже появился гидрогель – полиакриламидные шарики, которые при контакте с водой во много раз увеличиваются в размере, таким образом, запасают воду.

Интересно, что о возможности применения гидрогеля мало кто знает. Мы провели анкетирование среди местных жителей и выяснили, что о том, что такое гидрогель знают только четыре человека из сорока пяти опрошенных, диаграмма см. Приложение №1.

Цель работы: Изучить возможность применения гидрогеля при выращивании растений.

Задачи:

1. Используя ресурсы Интернета, изучить информацию о применении гидрогеля.
2. Провести анкетирование среди садоводов о том знают ли они, что такое гидрогель.
3. Экспериментальным путем проверить безопасность гидрогеля для растений.
4. Изучить ассортимент гидрогеля, представленного на рынке.
5. Проверить влияние гидрогеля на проращивание семян овощных культур, выращивание рассады цветов и комнатных растений.

Гипотеза: Гидрогель может быть хорошим средством для запасания влаги при выращивании растений.

Предмет исследования: всходы овощных культур, рассада цветочных культур, комнатные растения кабинета биологии.

Объект исследования: влияние гидрогеля  на прорастание семян огурца, рассаду георгин и комнатное растение герань.

Практическая значимость: данные материалы можно широко использовать в публикации местной прессы в просветительских, экологических и хозяйственных  целях; на основании проделанной работы можно составить брошюры как для учащихся школы, так и для местного населения.

Описание места проведения исследования: исследование проводилось в кабинете биологии МКОУ «Кетовская СОШ имени контр-адмирала Иванова В.Ф.» и дома в течение  2 месяцев.  

Материалы и оборудование для исследований: Гидрогель «Агрикола», чашки Петри, семена кресс-салата, семена огурцов, рассада цветочных культур, черенки герани, емкости для  рассады и черенков, грунт универсальный.

Методы и приемы, используемые в исследовании: анкетирование, эксперимент, морфологические,  фенологические наблюдения, контрольно-измерительный и сравнительный методы.

ГЛАВА 1

АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО   ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Свойства гидрогеля.

Проблема выращивания растений в гидрогеле появилась не так давно. В нашей стране работы по созданию сильно набухающих полимерных гидрогелей были начаты в начале восьмидесятых годов XX века в Институте химической физики АН СССР под руководством профессора К. С. Казанского.

Гидрогель - это водопоглощающий полимер в виде порошка или гранул, обладает уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании до 2-х л дистиллированной воды на 10 г гидрогеля или около 0,11 л питательного раствора на 1 г препарата. Наиболее распространены гидрогели на основе полиакриламида. Когда гидрогель находится в сухом состоянии, полимерные цепочки находятся в "свернутом" состоянии, при добавлении воды они расходятся и вода проникает внутрь. Происходит набухание гранул с образованием гидрогеля. Степень набухания гидрогеля зависит от природы макромолекул, главным образом от их сродства к воде, степени сшивания, доли ионогенных групп, а также от внешних условий (температуры, давления, рН и ионной силы раствора).

 Гидрогели созданы на основе экологически безвредных полимеров, содержит необходимые для роста растений макро и микроэлементов и имеет оптимальную для развития кислотность. Гидрогель не токсичен, сохраняет свои свойства при высоких и низких температурах в почве в течение пяти лет. В конце концов, гидрогель распадается на углекислый газ, воду и азот. Гидрогель впитывает в себя воду, не давая ей уйти в грунт, а затем медленно отдает влагу растениям в соответствии с их потребностями. И в саду, и в огороде гидрогель позволяет экономно расходовать воду и удобрения. Добавив в землю гидрогель, вы создаете доступный для корней запас воды и удобрений. При этом Вы сократите частоту и объем полива, а удобрения больше не будут обжигать корни растениям и загрязнять грунтовые воды.

 Применение гидрогеля пока не столь велико в настоящий момент, ведь гидрогель появился в продаже не так давно. Пока ещё не все знакомы с этой полезной новинкой, которая помогает ухаживать за различными видами растений. Гидрогель можно использовать в различных целях. Во-первых, как дополнительный полив для растения. А также гидрогель не только позволяет обеспечивать растение водой, но также способен впитывать излишки воды при чрезмерном поливе, создавая оптимальный режим водоснабжения растений и позволяя тем самым исключить такую проблему, как «перелив».

 Ещё одно преимущество гидрогеля – в нём можно перевозить растения с меньшей травматичностью для них и большим удобством для людей. Гранулы геля прилипнут к корням растений и предохранят их от высыхания на несколько дней. Также преимуществом гидрогеля является его нейтральность – а потому его могут использовать люди с аллергической реакцией на землю. Ещё можно сказать, что растения в гидрогеле выглядят более эстетично, чем в земле.

 Использование гидрогеля имеет большое количество преимуществ, но, к сожалению, гидрогель, как и все инновации, содержит и отрицательные стороны. Например, следует помнить, что гидрогель не может полностью заменить растению естественной питательной почвы, хотя он и обладает отличными характеристиками в качестве заменителя субстрата, так как гранулы гидрогеля не пропускают воздух к корневой системе растения. Ещё одним недостатком является ограниченный срок выращивания растений в чистом гидрогеле, т.е. без использования удобрений. Гидрогель нейтрален, в этом его преимущество и недостаток: он не содержит никаких нужных растению веществ, кроме воды. Поэтому растения не могут долго и полноценно существовать только в гидрогеле. Декоративный гидрогель на солнечном свету может «зацвести» через 6 месяцев после создания композиции в стеклянном горшке, требуется его промывка или замена.

 Таким образом, нельзя сказать, что во всех случаях можно заменить почву гидрогелем. Но в то же время гидрогель можно использовать частично, т.е. для каких-то определённых целей. Например, добавлять к комнатным растениям в почву для дополнительного источника воды. Но и, конечно же, не добавлять к растениям, которые не привыкли к влаге (кактусы).

1.2 Использование гидрогеля в качестве субстрата садоводами-любителями.

 Гидрогель - в виде шариков, полимерный материал, который давно и с успехом используется во многих странах, полимер изменяется в размерах до 10-15 раз от первоначального размера. Основной особенностью продукта, является способность впитывать и удерживать в своей структуре большой объем воды и впоследствии отдавать ее корням растения по мере необходимости. При этом он достаточно экономичен, из одного пакетика получается – до 400 миллиграмм готового грунта, что более чем достаточно для небольшого горшка или узкой вазы.  Если гель сверху подсыхает, подсохшие гранулы достают, помещают на 1 час в воду и они восстанавливаются. Когда полимер исчерпывает свой эстетический ресурс (примерно 5- 8 месяцев), начинает распадаться и теряет яркость, его вместе с растением можно перенести в горшок с землей, где он продолжает помогать растению расти и развиваться. Добавив в землю гидрогель,  создаётся доступный для корней запас воды и удобрений, при этом сокращается  частота и объём полива, а удобрения не обжигают корни растениям.

Используя ресурсы Интернет, я изучил опыт применения гидрогеля садоводами-любителями, выяснил, что гидрогель применяют при проращивании семян, выгонке луковичных культур, выращивании комнатных растений, добавляют на овощные грядки и в лунки при посадке плодовых деревьев. Основные рекомендации я обобщил и оформил в качестве приложения (Приложение №2).

ГЛАВА 2

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Изучение ассортимента гидрогелей.

Существует три основных вида гидрогеля для растений:

  - гранулированный – по виду подобен крупной соли, такие же различные по размеру и неправильные по форме кристаллики, только более прозрачные, впитывают до 400 весовых частей, не теряя форму;

  - жидкий – то же самое, но при большом количестве воды превращается в жидкость;

  - декоративный – чаще называемый аквагрунт, выпускается довольно крупными гранулами одинаковой правильной формы – круглые, кубические и т. д., имеют различные цвета, однако для агротехнических нужд он малопригоден.

Рынок России в основном завален декоративным гидрогелем. В цветочных магазинах города Кургана встречается гидрогель «Агрикола» Производитель: ТЕХНОЭКСПОРТ ГРИН БЭЛТ Россия и «Счастливый дачник»  так же российского производства.

В интернет-магазинах представлены те же производители, но встречается товар французского и германского производства. Примеры качественных кристаллических адсорбентов - «Аквасорб» - Франция и «Штокосорб» - Германия. Эти фирмы выпускают также и декоративные аквагрунты. Хорошо себя зарекомендовали торговые марки «Аквалайф» и «Эвабеона». В их ассортименте присутствует как жидкие, так и кристаллические суперадсорбенты самых различных фракций.

У всех производителей имеются специальные сорта для проращивания семян, для рассады, для комнатного и балконного цветоводства, а также для улучшения агротехнических параметров грунтов в сельском хозяйстве. Приложение №3

Мы использовали цветной гидрогель Агрикола (декоративная экопочва)  в виде цветных сухих гранул (шарики 5-7 мм).

2.2 Проверка токсичности гидрогеля.

Для проверки токсичности грунта мы использовали семена кресс-салата. Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы. Этот биоиндикатор отличается  быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются  заметным морфологическим изменениям.                Задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян.

Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессов можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места. Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс- салата прорастают уже на третий день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить в течение 10-15 суток.

Методика работы.

1. Чашку Петри заполняют  разбухшим гидрогелем. В другую чашку кладут такой же объем грунта, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу.
2. Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.
3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 30 семян кресс- салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.
4. Увлажняют верхние слои субстратов.
5. В течение 10-15 дней следят за прорастанием семян, поддерживая влажность примерно на одном уровне.

Оценка результатов.

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения

Результаты эксперимента:

Всхожесть составили от 92% до 94% в контрольном образце и в опытном.

Вывод: Гидрогель не токсичен, загрязнение отсутствует.

2.3 Использование гидрогеля при проращивании семян огурцов.

16 апреля на разбухший гидрогель были посеяны семена огурцов. Всходы появились через 4 дня.  В течении 4-х дней проростки погибли.

Таким образом, мы сделали следующие выводы: заглублять семена в гель не следует, чтобы не лишить их доступа воздуха, использовать лучше мелкие гранулы геля или гелевую массу, в фазе семядольных листочков проростки лучше пересаживать в грунт.

Результаты наблюдений см. Приложение №4

2.4 Использование гидрогеля при выращивании рассады георгин.

21 апреля посадили рассаду георгинов.

Приготовили гидрогель согласно инструкции. Четыре опытных образца посадили в чистый гидрогель, четыре - в смесь универсального грунта с гидрогелем, четыре контрольных образца – в универсальный грунт.

Результаты опыта  см. фото Приложение №5.

Вывод: Рассада цветочных культур хорошо развивается и не требует частого полива с применением гидрогеля.

2.5 Использование гидрогеля при выращивании комнатных растений.

Два черенка герани со слабо развитыми придаточными корнями были посажены 20 апреля.

Контрольный образец – в универсальный грунт, опытный  образец – в смесь универсального грунта с гидрогелем (на 1 литр грунта 20 гр. разбухшего гидрогеля).

Полив контрольного образца производился 1 раз в два дня, опытного – первые два раза через день, далее 1раз в неделю.

Через три недели оценили развитие корневой системы опытного и контрольного образца.

Растение, которое росло в грунте с добавлением гидрогеля, имеет более мощную корневую систему.

ГЛАВА 3

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 В чистом виде гидрогель не содержит питательных веществ, а лишь запасает воду.

2 Гидрогель можно использовать при проращивании семян,

с последующим пересаживанием ростков в грунт.

3 Гидрогель можно добавлять в грунт при выращивании растений для

уменьшения полива.

4 Гидрогель можно использовать в декоративных целях для сохранения букетов.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Диаграмма «Информированность местного населения о значении гидрогеля»

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

Рекомендации по использованию гидрогеля

1. Гидрогель неэффективно использовать на поверхности почвы, содержащие воду гранулы при контакте с воздухом быстро сохнут.
2. Чтобы гидрогель снабжал растение влагой, его корни должны прорасти в эти набухшие кристаллы.
3. В горшок с комнатными растениями при их пересадке добавлять гель ниже уровня почвы на 2-3 см. Ведь в самом верхнем слое обычно размещается не много корней (кроме поверхностной корневой системы у почвопокровных и других растений).
4. При посадке растений в саду  предварительно насыпать немного геля на дно ямок, и лишь затем засыпать ямку почвой, уплотняя её по бокам земляного кома рассады.
5. Смешивать гидрогель с субстратом для растений в соотношении 1:5. 
6. Мелкие гранулы гидрогеля обычно используют для проращивания семян, - но никак не в чистом виде, а в смеси с землёй и песком (1:3:1).
7.  Ни в коем случае нельзя заливать гидрогель водой, так как это препятствует поступлению воздуха между гранулами и ухудшает условия аэрации.
8. Гидрогель не может полностью заменить растению естественной питательной почвы, хотя он и обладает отличными характеристиками в качестве заменителя субстрата.

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

Таблица «Ассортимент гидрогелей»

ПРИЛОЖЕНИЕ №4

Таблица «Результаты наблюдений за прорастанием семян огурцов»

ПРИЛОЖЕНИЕ №5

Фотографии «Развитие рассады георгинов»

1 Опыт – растения в гидрогеле

2 Опыт – растения в смеси универсального грунта и гидрогеля

3 Опыт – растения в универсальном грунте

Развитие корневой системы контрольного и опытного образца

Источники информации

1 сайт «Сажаем сад»

2 сайт «Гидрогель»

3 http://www.gardenia.ru

4 http://www.kartoshki.net