Вегетационные опыты с песчаной и водной культурами

В опытах с песчаной и водной культурами, т.е. при выращивании растений на питательных растворах с использованием бесплодных сред (чистого кварцевого песка и дистиллированной воды), можно строго контролировать питание растений. Это дает возможность выявить значение отдельных элементов в питании растений (и их оптимальное соотношение), определить влияние формы и дозы удобрения, реакции и буферности среды на рост и развитие растений, изучить явления антагонизма и синергизма различных элементов и т.д.

Для проведения опытов с песчаной культурой используется кварцевый или белый речной песок с частицами от 0,2 до 0,5 мм, отмытый от илистых включений.

Для проведения опытов с песчаными культурами используют такие же сосуды, что и в опытах с почвенной культурой. Аналогична и техника закладки и проведения опытов, с той лишь разницей, что в песчаную культуру питательные элементы вводят с питательной смесью.

В водных культурах обычно используется дистиллированная вода и лишь в специальных опытах бидистиллированная. Вода по сравнению с песком более чистый субстрат, но опыты с водной культурой и более трудоемки.

Опыты с водной культурой проводят в широкогорлых стеклянных или полиэтиленовых сосудах вместимостью 3 – 5 и более литров, закрытых пробками с отверстиями, в которых растения закрепляются с помощью ватных тампонов и других приспособлений, крепится каркас и пропускаются трубки для продува питательных растворов воздухом.

В опытах с водной культурой готовят питательные растворы высокой концентрации (в 100 – 200 раз выше, чем концентрация нормальной питательной смеси) и вносят их пипеткой или мерным цилиндром по схеме опыта. Проростки растений предварительно выращивают в кюветах с песком, опилками или на фильтровальной бумаге.

Растения закрепляют в крышке вегетационного сосуда, когда они имеют высоту ростка 5 – 7 см и корневую систему длиной 6 – 7 см. Во избежание перегрева сосудов и появления водорослей на сосуды надевают двойные чехлы (темные внутри и светлые снаружи).

Уход за растениями в опытах с водной культурой включает аэрацию питательного раствора. Резиновой грушей или воздуходувкой воздух продувают через воду один-два раза в сутки по 5 – 10 мин. В соответствии со схемой опыта 3 – 4 раза за вегетацию питательные растворы меняют. Два-три раза в неделю определяют реакцию питательного раствора и добавляют NaOH или НС1, чтобы значение рН находилось в нужных пределах.

Убирают и учитывают урожай в опытах с водной культурой, как и с почвенной, но кроме основной продукции учитывают массу корней.

Гидропонное выращивание растений

Гидропоника – это выращивание растений на питательных растворах без почвы. Различают три модификации метода в зависимости от используемой культуры (субстрата): агрегатопоника – когда используются твердые, преимущественно инертные субстраты (гравий 2 – 20 мм, щебенка 3 – 150 мм, перлит, вермикулит, ионитные смолы и т.д.), периодически увлажняемые питательным раствором; гидропоника – когда используется водная культура (питательный раствор), в которую постоянно погружены корни растений; аэропоника, или воздушная культура, – когда корни растений находятся во влажном воздухе и периодически опрыскиваются питательным раствором.

Для товарного выращивания растений в гидропонных сооружениях используются поддоны, стеллажи, лотки из бетона, железобетона, покрытые битумом, пластмассами и другими материалами.

Питательные растворы в субстрат могут подаваться одновременно с поливом, дождеванием, способом подпора или разбрасыванием сухих удобрительных смесей по субстрату с поливом водой.

Лизиметрический метод

В лизиметрических опытах с удобрениями используются лизиметрические установки для изучения питательного режима почвы и передвижения минеральных и органических веществ по профилю почвы и баланса питательных элементов. Для исследований почву в лизиметры или насыпают с сохранением естественной последовательности генетических горизонтов или лизиметры заполняют, вдавливая их в почву и сохраняя естественное строение почвенных слоев. Лизиметры могут быть металлическими, бетонными или кирпичными, а также из пластмассовой пленки.

Устанавливают лизиметры обычно вблизи лабораторий, чтобы своевременно доставлять лизиметрические воды для анализа. Их вкапывают в грунт или заполняют грунтом так, чтобы уровень почвы в лизиметрах совпадал с поверхностью прилегающего участка. Плотность почвы в насыпных лизиметрах должна соответствовать естественной. Для многолетних исследований используются лизиметры площадью от 1 до 4 м² и глубиной, как правило, 1 м.

Размещают лизиметры рядами, через каждые два ряда делают подземный коридор, в который выходят трубки каждого лизиметра со сменными приемниками, куда собираются фильтрующиеся воды. Для стока просачивающихся вод дно лизиметра имеет уклон в сторону отверстия с трубкой, ведущей в приемник. Чтобы улучшить сток, на дне каждого лизиметра укладывают дренирующий слой из гравия, песка, щебня и т.п. Для защиты растений от животных и птиц над лизиметрами устанавливают сетки.

Современные лизиметрические бетонные устройства имеют автоматическую измерительную систему для учета в динамике количества просачивающихся вод, а в выводных трубках монтируются специальные устройства, препятствующие заплыванию дренажного слоя. По количеству просочившейся воды и ее химическому составу можно определить возможные потери питательных элементов из разных горизонтов почвы.

В последнее время широкое распространение получили лизиметрические воронки, которые позволяют проводить исследования с почвой естественного сложения, максимально приближенные к естественным. Изготавливаются они из железа, винипласта, плексигласа и других материалов. Для установки лизиметрических воронок роют траншею глубиной на 50 см больше, чем высота воронки, в одной стенке траншеи делают ниши и острым краем врезают в потолок ниши воронки. Расстояние между воронками – 30 – 100 см. Воронки трубками соединяются с приемниками, помещенными на дне траншеи. Траншею накрывают досками, затем изолирующим материалом и засыпают землей. Чтобы спускаться к приемникам, делают люк с крышкой и лестницей.

Е. И. Шилова предложила упрощенную конструкцию лизиметрических воронок-щитков, позволяющих отсасывать из приемников собранную воду через трубки. Благодаря удобству эта конструкция лизиметров получила широкое распространение.

Уровень потерь питательных элементов зависит от степени насыщенности ими почвы, ее гранулометрического состава, количества выпавших осадков, доз удобрений. Большие потери питательных элементов происходят из парующей почвы, чем из почвы, занятой сельскохозяйственными культурами. На разных почвах потери нитратов варьируют от 3 до 160 кг/га, особенно они велики на легких почвах при внесении азотных удобрений в дозах, значительно превышающих потребность в них сельскохозяйственных культур. На суглинистых почвах потери азота при умеренных дозах невелики – 5 – 10 кг/га. Потери фосфора незначительны на всех почвах и обычно не превышают 0,5 – 1,2 кг/га. Вымывание калия из суглинистых и глинистых почв невелико даже при внесении высоких доз удобрений, тогда как на легких почвах оно существенно.

По мнолетним данным лизиметрических исследований проведенных РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси из дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси выщелачивается в среднем азота 16 кг/га, Р₂О₅ – 0,2, К₂О – 11, СаО – 64 кг/га, из дерново-подзолистых супесчаных почв, развивающихся на связных породах – N – 18, Р₂О₅ – 0,1, К₂О – 20, СаО – 65 кг/га, из дерново-подзолистых песчаных почв, развивающихся на песках – N – 39, Р₂О₅ – 0,1, К₂О – 33, СаО – 78 кг/га в год.

Таким образом, лизиметрический метод дает возможность изучать передвижение питательных элементов по профилю почвы, их баланс, не косвенно, а прямо определять потери питательных элементов из почвы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Для чего проводятся полевые опыты с удобрениями и как они подразделяются?

2. Какие размеры и формы делянок используются в полевом опыте?

3. Какие вы знаете способы размещения вариантов опыта в повторениях?

4. Как рассчитываются дозы удобрений на делянку?

5. Каковы особенности ухода и наблюдений за посевами на опытных участках?

6. Для чего и как проводятся производственные опыты с удобрениями?

7. Каковы способы учета урожая в полевых опытах? Как рассчитывается вынос питательных элементов с урожаями?

8. Какие задачи решаются с помощью вегетационного метода?

9. Какова техника проведения вегетационных опытов с почвенной, песчаной и водной культурами?

10.Для чего используется лизиметрический метод исследования? Какие конструкции лизиметров вы знаете?