Влияние фосфатов на скорость роста вегетативных органов у крестоцветов
творческая работа учащихся по биологии (11 класс) на тему

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №7

ВЛИЯНИЕ ФОСФАТОВ НА СКОРОСТЬ РОСТА ВЕГЕТАТИВНЫХ ОРГАНОВ У КРЕСТОЦВЕТОВ

Исследовательская работа по биологии

Выполнили:

Росляков Максим Игоревич, Ивашов Никита Алексеевич

                                                 ученики 11А класса

Руководитель:

Ситникова Л.В.

Липецк – 2018

                                              Оглавление

Введение……………………………………………………………………………...3

Историческая справка…………………………………………………………….....5

Глава 1. Кресс-салат…………………………………………………………………6

Глава 2.Влияние удобрений на растекания………………………………………..8

Глава 3. Для чего нужен фосфор растениям?.........................................................10

Глава 4. Фосфатные удобрения……………………………………………………12

Глава 5. Дефицит фосфора в почве………………………………………………..15

Экспериментальная часть………………………………………………………….17

Заключение………………………………………………………………………….19

Используемая литература………………………………………………………….20

Ведение

Наша планета покрыта ковром зеленых растений. Растения встретишь в любом уголке земли: в жаркой безводной пустыне и в холодной арктической тундре. И везде, где бы ни вырос зеленый росток, он своими корнями углубляется в почву и добывает оттуда питательные вещества.

Почва является основным источником обеспечения растений питательными веществами. Растения своей корневой системой поглощают из почвенных растворов и затем усваивают необходимые ему питательные вещества. Для всех растений необходимы 13 элементов, которые принимают участие в обмене веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, медь, цинк, молибден, бор, хлор. Азот, фосфор, калий, кальций, сера и магний содержатся в растениях в значительных количествах, и называются макроэлементами, остальные в ничтожных количествах и называются микроэлементами, но и они очень важны для растения.

Мы решили изучить влияние одного из этих веществ на скорость роста корней. За объект исследования  взяли семена кресс-салат.  

Проблема: выяснить какое влияние оказывают удобрения на растения.

Цель  работы: выяснить как влияют фосфатные удобрения на ростовые процессы вегетативных органах крестоцветов.

Для этого необходимо решить задачи:

- Высадить две группы семян кресс-салата в почву.

-Поливать одну из групп фосфатными удобрениями.

-Сравнить вегетативные органы у побегов.

- Проанализировать эксперимент.

Объект исследования: семена кресс-салата.

Предмет исследования: длина подземной части побега.

Основные методы исследования:

- работа с литературными источниками;

            - исследование;

- наблюдение;

- статистическая обработка данных опыта;

- сравнительный анализ результатов;

- обобщение полученной информации.

Историческая справка

В 1563 г. во Франции опубликовано сочинение Палисси, где он высказывает мысль о том, что почти во всех растениях и животных находятся соли, поэтому именно они необходимы для питания растений. По некоторым причинам Палисси был заточен в Бастилию, где и скончался в 1589 г. На два с половиной столетия его труды были забыты.

В XVII в. ученые полагали, что для питания растений нужна только вода, а вещества, образующиеся в процессе роста, растение создает само внутри своего тела загадочной и мистической «силой жизни», вложенной в него творцом.

Весомый вклад в учение о питании растений внес немецкий ученый-химик Юстас Либих (1803–1873) В 1840 г. Либих ввел в науку понятие «лимитирующие факторы». Он изучал влияние содержания различных химических элементов в почве на рост растений и сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Сформулированный им закон хорошо иллюстрируется «бочкой Добенека», клепки которой условно обозначают факторы жизни растений Фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, т.е. количеством фактора, находящегося в минимуме. Если заменить данную клепку (например, восполнить недостающий элемент питания), то уровень воды в бочке (урожай растений) будет определять другая клепка, оказавшаяся в изменившихся условиях самой короткой.

В плеяде имен русских исследователей минерального питания растений особое место занимает академик Дмитрий Николаевич Прянишников (1865–1948) Его исследования показали, что каждый вид растения предъявляет специфические требования к количествам и сочетаниям отдельных элементов. Кроме того, потребность растения в отдельных элементах изменяется на разных фазах его развития.

Глава 1. Кресс-салат

Кресс-салат – представитель рода Клоповник, однолетнее овощное растение, которое широко используют в кулинарии и медицине. Кресс-салат имеет тонкий стебель с множеством зеленых листьев (см. фото). Цветы салата бывают белого либо бледно-фиолетовых оттенков. Молодые листья кресс-салата употребляют в пищу, стебель растения должен быть белого цвета.

Зеленый овощ родом из Ближневосточного региона. Благодаря высоким вкусовым качествам и неприхотливости в уходе эту траву выращивают практически по всему миру. Во многих странах Африки выращивают специальные сорта овоща, которые содержат много масла, из них готовят лекарственное масло, которое применяется в косметических и медицинских целях.

Полезные свойства кресс-салата объясняются его составом. Практически на 90% он состоит из воды, чем обусловливается низкая калорийность растения и его ценность в диетическом питании. Калорийность продукта составляет всего 32 килокалории на 100 грамов. Кресс-салат содержит необходимые организму витамины, что делает его важным дополнением к весеннему рациону.

Витаминный состав кресс-салата представлен витаминами А, В, С, Д, К, РР. Растение содержит многие необходимые минералы, среди них фосфор, магний, железо, кальций. Употребление зеленого овоща возбуждает аппетит, выводит шлаки из организма, приводит в норму давление.

Народная медицина рекомендует использовать сок из растения с целью профилактики анемии. Сок кресс-салата считается эффективным протицинготным, общеукрепляющим средством. Применяют этот овощ и при заболеваниях сердца. Сок растения хорошо помогает при простудах, в некоторых рецептах рекомендуется полоскать им больное горло. Салат выводит токсины и очищает организм. Полезные вещества кресс-салата действуют как антиоксиданты, замедляют процессы старения.

Глава 2. Влияние удобрений на растекания

Внесение минеральные удобрений - существенно повышает урожаи овощных культур, повышают устойчивость растений к вредителям и болезням, а также губительно действуют и на самих вредителей, например, калийная соль и суперфосфат — на слизней, аммиачные удобрения — на проволочников.
Все удобрения усваиваются в год внесения. Но тут важно и не переборщить. Судить о результате можно по внешнему виду растений.

Глава 3. Для чего нужен фосфор растениям?

Фосфор, элемент из троицы наиболее важных и нужных растениям. Фосфор уникален тем, что осуществляет контроль над обменными процессами, происходящими в организме растений и является одновременно источником энергии для них. Уникальность фосфора, помимо прочего, заключается в том, что этот компонент входит в состав РНК и ДНК и множество иных веществ, которые выполняют ключевые роли в жизни растительного организма.

При достатке фосфора в почве все обменные процессы растительного организма протекают лучше, происходит нормальный рост, развитие, плодоношение, а вот при его дефиците все эти процессы нарушаются, и часто нехватка фосфора для растений становится настоящей катастрофой. Даже небольшой дефицит фосфора в почве может привести к остановкам развития семенных камер, замедлению роста, изменению цвета растений, формы их листовых пластинок, их досрочному опадению. Листовые пластинки, расположенные на нижних частях растений, при сильной нехватке фосфора в почве начинают отмирать, на них появляются тёмные пятна. У овощных культур полностью прекращается рост, растения становятся низкими, начинают куститься.

При острой нехватке фосфора в почве, либо невозможности поглощения его корневой системой, начинают отмирать удерживающие растение корни и деревья часто падают.

Всех этих неприятностей можно избежать путём своевременного внесения фосфорных удобрений в почву, причём интересен тот факт что «перекормить» почву фосфором практически невозможно. Отмечено что даже на тех участках, где количество фосфора в несколько раз превышало норму, растения выглядели полностью здоровыми и давали ежегодные стабильные урожаи. Всё дело в том, что растения поглощают из почвы фосфор в необходимом им количестве и не черпают лишнего.

Однако прежде чем приступать к удобрению почвы фосфором нужно выяснить истинную причину его нехватки, ведь бывает так, что фосфор в почве есть, но он находится в недоступной для растений форме. Причин того довольно много, это и чрезмерное внесение калийных удобрений и отсутствие микрофлоры почвы и повышенная влажность грунта.

Только после того как причина найдена, можно приступать к внесению удобрений содержащих фосфор, кстати знать сколько его содержится в том или ином удобрении для того чтобы как можно скорее устранить дефицит, также нужно обязательно.

                                   Глава 4. Фосфатные удобрения

Фосфор, как азот и калий, необходимые для нормального развития растений. Источником фосфора для растений является фосфаты почвы, главным образом фосфат кальция Са3(РО 4)2. Но в большинстве почв фосфата кальция мало. Кроме того, в связи с его нерастворимость в воде он практически недоступен для растений. Поэтому внесение в почву растворимых фосфатов, так называемых фосфорных удобрений, имеет чрезвычайно большое значение для повышения урожая сельскохозяйственных культур. Приведу краткую характеристику важнейших фосфорных удобрений. 

Обычный суперфосфат (Ca(Н2РО4)2 + 2CaSO4) является наиболее распространенным фосфорным удобрением. Недостатком его является то, что значительную часть его массы составляет балласт – сульфат кальция, который сильно удорожает транспортировку удобрения. 
Обычный суперфосфат добывают путем обработки фосфорита или апатита рассчитанной количеством разбавленной серной кислоты. При этом нерастворимый нормальный фосфат кальция Са3(Р4)2 переходит в легко растворимый дигидрофосфат кальция Са(Н2РО4) 2 по реакции: 
Двойной суперфосфат (Ca(Н2РО4)2), как и обычный, содержит фосфор в виде хорошо растворимого дигидрофосфата кальция. Но в нем, в отличие от обычного, нет сульфата кальция, и содержание фосфора в нем значительно выше. Поэтому производство двойного суперфосфата развивается большими темпами, чем обычного. Двойной суперфосфат дороже обычного, поскольку производство его сложнее и при этом тратится много тепла на выпаривание воды. 

Двойной суперфосфат производят тоже с фосфоритов или апатита обработкой разбавленной серной кислоты. Однако кислоты при этом берут больше, чтобы полностью вытеснить из фосфата кальция фосфатную кислоту: 
Сульфат кальция как практически нерастворимая вещество выделяется в осадок, а фосфатная кислота остается в растворе. Осадок отфильтровывают, а раствор упаривают и потом им обрабатывают новые порции фосфорита или апатита. При этом количество ортофосфатнои кислоты рассчитывают так, чтобы получить дигидрофосфат кальция: 
Преципитат по составу представляет собой дигидрат гидрофосфата кальция CaHPO4 • 2H2O. Его добывают нейтрализацией раствора фосфорной кислоты рассчитанной количеством известкового молока (суспензией C(OH)2 в воде) до образования гидрофосфата кальция по реакции: 
Получаемая соль нерастворимая и выпадает в осадок, который затем выделяют и осторожно высушивают. Преципитат – ценный концентрированный фосфорное удобрение и дешевле двойного суперфосфата. Но он очень мало растворим и поэтому его с успехом можно применять только на слабокислых почвах (содержащие органические кислоты). 

Фосфоритная и апатитна мука – тонко размолотый фосфорит или апатит, ее используют как фосфорное удобрение только на кислых почвах, так как фосфор в ней содержится в виде нерастворимого нормального фосфата кальция Са3(PO4)2. Фосфоритная муку лучше вносить в почву вместе с кислыми удобрениями, например с сульфатом аммония (NH4)2SO4 или животным навозом. 

Томасшлак – уход металлургического производства. Он образуется при переработке чугуна с большим содержанием фосфора в техническое железо томасовских способом. Состав томасшлак выражается такой приблизительной формулой: Ca3(PO4)2 • CaO. Следовательно, он отличается от нормального фосфата кальция тем, что содержит в своем составе избыток CaO, благодаря чему отмечается сильно основным характером. Томасшлак применяют в виде тонко размолотого порошка на сильно кислых почвах (например, торфянисто и болотистых), где он нейтрализует избыток кислот и одновременно обогащает почву фосфором. 

Сложные и смешанные фосфорные удобрения содержат не один, а два или и все три необходимых для питания растений элементы, т.е. азот, фосфор и калий. Важнейшими из них являются так называемые аммофоса и азофоска. 

К аммофоса принадлежат дигидрофосфат аммония NH4H2PO4 и гидрофосфат аммония (NH4)2HPO4. Аммофос получают нейтрализацией раствора фосфорной кислоты раствором аммиака с последующим упаривания и кристаллизацией соли. Аммофос представляют собой очень ценное сложное удобрение, содержащее азот и фосфор. 

Азофоска – это смесь гидрофосфата аммония (NH4)2HPO4 и нитрата калия KNO 3 ее получают кристаллизацией из раствора смеси двух солей. В зависимости от соотношения исходных веществ получают различные сорта азофоска, отличающихся между собой процентным содержанием азота, фосфора и калия. 

                                     Глава 5. Дефицит фосфора в почве

За энергетику в зелёном мире «отвечает» фосфор, который запасается на «электростанциях» живых клеток – митохондриях, а затем расходуется на деление клеток, образование новых соединений при фотосинтезе, передачу генетической информации и других процессах.

Главные симптомы недостатка фосфора таковы: растения низкорослые, с тонким стеблем, листья тускнеют и нередко приобретают лиловый, фиолетовый или бронзовый оттенки, особенно заметные на обратной стороне листьев. Дефицит также проявляется в задержке цветения, слабом завязывании плодов, удлинении созревания тех, что смогли завязаться. Следует отметить, что при хронической нехватке фосфора растения просто не успевают созреть до конца вегетации.

В чём причины дефицита фосфора? Нередко он возникает уже на стадии высадки рассады. Если это делается достаточно рано, то фосфор, даже если его содержание в почве достаточное, не усваивается растениями, — этот процесс нормализуется при температуре грунта выше 13 градусов. Поэтому решением проблемы будет являться повышение температуры грунта. Растения поливают тёплой водой и устанавливают плёночные укрытия.

Нехватка фосфора может быть вызвана и несбалансированным питанием. Так, в растворе коровяка, который огородники нередко используют для подкормок, этого элемента очень мало. Поэтому данное удобрение не подходит для подкормок культур, требовательных к фосфору. Дефицит, который вызван несбалансированным питанием, можно устранить внесением двойного суперфосфата. Удобрение высыпают полосой и растворяют при поливе. Такую коррекцию проводят только между плановыми подкормками, а не вместо них.

Ещё одна причина нехватки фосфора заключается в его переходе в нерастворимые, а значит недоступные для растений соединения. Причём такая фиксация внесённого с удобрениями фосфора наблюдается и на кислых, и на щёлочных почвах, при этом образуются разные соединения. Избежать этого явления можно, если вносить удобрения малыми дозами, а также использовать готовые смеси, содержащие фосфор. Неплохой профилактикой является также поддержание слабокислой реакции почвы.

                                      Экспериментальная часть

1.Нами были взяты семена кресс-салата и фосфатное удобрение.

2.Мы посадили 2 группы семян. (1 – без удобрения, 2- с фосфатным удобрением)

3.Одну группу в течении всего эксперимента мы удобряли фосфатными удобрениями.

4.Когда семена проросли, мы выдернули их из земли и измерили корни у первой и второй группы.

Заключение

В ходе работы нам удалось выяснить как влияют фосфатные удобрения на ростовые процессы вегетативных органах крестоцветов. Мы высадили две группы семян кресс-салата в почву, поливали одну из групп фосфатными удобрениями, сравнили вегетативные органы у побегов, проанализировали эксперимент. В ходе эксперимента мы выяснили, что при недостатке фосфора наблюдается задержка в развитии растительных культур: цветение и созревание наступает позже, цветов и плодов становится меньше, резко снижается урожайность. Таким образом,  сделаем вывод, что для развитее сельского хозяйства норма фосфора и других растений необходима.

                             Используемые источники информации

1.http://lukogor.ru/SOPage8.htm

2.https://good-tips.pro/index.php/house-and-garden/orchard-and-garden/fruit-and-berries/deficiency-of-phosphorus-and-potassium-in-fruit-trees

3.http://www.yara.ru/crop-nutrition/crops/wheat/crop-nutrition/deficiencies/p/13488---/

4.http://chemlib.ru/books/item/f00/s00/z0000001/st106.shtml

5.http://www.gicpv.ru/soilchem47.html