Научно-практическая конференция по теме "Загадочный источник света для растений

Введение ________________________________________________________ 3

1. Теоретическая часть _____________________________________________ 4

1. Важность освещения для растений _____________________________4

2. Влияние спектрального состава на растение ______________________ 5

3. Правильная подсветка для растений ___________________________ 5

4. Искусственное освещение – стимулятор роста __________________ 6

5. Виды источников для подсветки растений ______________________ 6

6. Освещение светодиодами: равномерно, экономично, выгодно_____ 7

1. Практическая часть проекта ___________________________________ 7

   1. Выбор сорта томата и его характеристика _____________________ 7

   2. Подготовка семян томатов к посеву ___________________________8

   3. Выращивание томатов с последующим наблюдением и сравнением под люминесцентной, светодиодной лампами и дневного света ______ 9

Заключение _____________________________________________________ 10

Список использованной литературы _________________________________11

Приложение ________________________________________________ 12-21

Введение

Актуальность проекта: сейчас найти на рынке либо купить в магазине овощи, которые не содержат вредные для организма вещества настоящая проблема. Чистый и качественный продукт можно отведать, только если потрудиться самому. Мне стало интересно, как томаты у нас в Сибири можно вырастить на подоконнике в самые ранние сроки.

Проблема проекта: многие из любителей-овощеводов, пробовавших выращивать рассаду, сталкивались с таким неприятным явлением, как вытягивание рассады в условиях недостаточной освещенности при посеве ранней весной. Попробуем разобраться в причинах и попытаемся понять, как его предотвратить

Цель данного проекта – создание эффективного досвечивания при выращивании томатов, используя (люминесцентную и светодиодную лампы, а также обычный дневной свет).

Для достижения цели нам необходимо было решить следующие задачи:

• узнать о значении света для выращивания томатов;

• выяснить эффективность использования подсветок;

• опытным путём определить влияние света на рост растений;

• выявить плюсы дополнительной подсветки

Объект исследования: томат горшечный «Черешенка».

Предмет исследования: искусственный свет важное условие для раннего выращивания томатов.

В начале работы мы выдвинули гипотезу - если растение получает необходимое количество нужного им света, то оно хорошо развивается.

Для того чтобы мне было легче работать, я изучила следующие термины и объединила их в словарь. (Приложение 1)

Сроки разработки и реализация проекта: январь-апрель

Ресурсы проекта: http://www.tomat-pomidor.com/, http://www.fazenda-box.ru/

Планирование проекта: для того чтоб приступить к выращиванию экологически чистых овощей в ранние сроки много не нужно. Главное обзавестись нужным количеством информации (изучить теорию), желанием и большим терпением. Для реализации выполнения практической части понадобятся небольшие расходы на покупку семян (1 пакетик), торфяных таблеток (3 штуки), светодиодная лампа (подарена научному руководителю), люминесцентная лампа (имеется в старых запасах). Результаты исследования – разработка полезных советов для овощеводов.

Методы проекта: чтение брошюр «Огородные подсказки», поиск необходимой информации в Интернете, беседа со специалистами Клуба органического земледелия, наблюдение, опыт

1.Теоретическая часть

1.1 Важность освещения для растений

Для начала - немного теории, мы решили начать со знаменитой формулы: Каждый Охотник Желает Знать - Где Сидит Фазан. Ни для кого не секрет, что скрывается за каждой начальной буквой в словах. Это очередность расположения в спектре белого цвета семи основных цветов, если перечислять их в обратной последовательности (справа - налево) (Приложение 2, таблица 1). Количественно цвет или спектральная составляющая характеризуется длиной волны, которая измеряется в нанометрах (нм). Белый свет занимает область длин волн от 400 до 800 нм. При этом фиолетовый расположен в левой (короткие волны) части (400 нм), а красный - в правой (длинные волны) части диапазона (800 нм). В левой части - переход в область ультрафиолетового излучения, в правой - в область инфракрасного (теплового) излучения (Приложение 2 рис. 1).
Для того чтобы понять какую роль играет свет в полноценном развитии растительных культур, стоит более подробно ознакомиться с процессом фотосинтеза: (Приложение 3 рис. 1) преобразование углекислого газа в воду и кислород, где главным элементом выступает особый фотосинтетический пигмент – хлорофилл, благодаря которому и становится возможным поглощать световую энергию. Для зеленой фауны углекислый газ то же самое, что для нас кислород. Но без света этот процесс просто невозможен, к тому же свет нужен растениям еще для получения энергии. Насколько нуждается растение в свете, влияет и температура помещения. И чем в комнате теплее, тем больше света нужно растению. Из чего можно сделать вывод, как тяжело приходится нашим комнатным любимцам в зимнее время. Чем интенсивнее освещение, тем быстрее проходит фотосинтез, а, значит, и растения чувствуют себя более здоровыми, но не менее важную роль играет не только характер света, но и его спектр.

1.2. Влияние спектрального состава на растения

При подсветке растений важно учитывать, что не все цвета спектра имеют одинаковое значение. У каждого луча свое предназначение, одни повышают устойчивость к внешним факторам, другие помогают производить витамины и полезные вещества. В любом случае, при отсутствии освещения или при его недостаточности  растения погибают. Таким образом, можно сделать вывод, что для развития растения необходимы лучи красные и оранжевые (влияют на процесс фотосинтеза, укрепляют корневую систему, продлевают цветение, ускоряют созревание плодов), ультрафиолетовые (повышают холодостойкость, увеличивают количество витаминов), синие (ускоряют рост, помогают наращиванию биомассы), бесполезные лучи (зеленые, желтые) (http://www.fazenda-box.ru/).

1.3 Правильная подсветка для растений

Важно учитывать и то, что каждому виду в растительном мире требуется особая интенсивность свечения. Все растения можно разделить на несколько групп: светолюбивые; тенелюбивые; теневыносливые. Так, светолюбивым представителям требуется большое количество света в течение всего дня, без него они перестают развиваться, а иногда даже погибают. Теневыносливые культуры также нуждаются в хорошем освещении, но при этом способны вполне нормально расти в небольшой тени. Растительность из тенелюбивой группы является наиболее стойким видом, которой для роста достаточно малой освещенности, а прямые солнечные лучи могут наоборот, оказаться губительными. К какой конкретно группе относится растение очень важно знать, так как таким образом легко определить, сколько света понадобиться для развития культур.

1.4 Искусственное освещение – стимулятор роста

Искусственное освещение обеспечивается электрическими источниками, которые помогают стимулировать рост растений. Больше всего искусственной подсветки ждут рассада, черенки, молодые растения. Световой день для них можно удлинять до 15-16 часов, включая лампы вечером и ранним утром. Благодаря этому приему растения вырастают здоровыми и сильными. Именно для обеспечения должного количества света рекомендуется применять дополнительную подсветку комнатных растений.

1.5 Виды источников для подсветки растений

 В качестве осветительных приборов могут выступать множество разновидностей ламп.

Натриевые светильники высокого давления. Обеспечивают стабильный теплый свет, который благотворно влияет на рассаду, но при этом лампы требуют дополнительного оборудования (регуляторы мощности), а также обладают излишне высокой ценой.

Фитолампы. Отличное решение для подсветки – спектр ламп фиолетово-розовый идеален для растений, но очень вреден для человека, поэтому рекомендуется обязательно снабжать такие светильники специальным отражателем.

Натриевые металлогалогенные элементы. Достаточно доступный и эффективный способ дополнительного освещения помещений, но все же в спектре очень мало синего цвета, а потому растения с трудом развиваются и проклевываются.

Люминесцентные лампы. Эти лампы дневного света во многом хороши для выращивания рассады, но все же их свет слишком холодный, а потому бедный красным спектром. Плодоносить растения под ними не будут.

Классические лампы накаливания. Они одни из самых бесполезных для досвечивания. Лампочки больше подходят для нагрева помещения, а не для его освещения.

Светодиодные светильники. Эти виды ламп одни из самых перспективных, доступных и имеют целый ряд особенностей, о которых стоит поговорить отдельно.

1.6 Освещение светодиодами: равномерно, экономично, выгодно

Отличный вариант освещения – применение современных светодиодных светильников. Эти лампы соединили в себе все достоинства осветительных приборов и имеют такие достоинства (Приложение 4).

Светодиоды можно подвешивать на любой высоте, даже прямо над растением: они не нагреваются и не причинят вреда. Световой поток направлен равномерно на всю поверхность, значит, необходимую порцию света получит каждый живой обитатель.

2. Практическая часть

Полученные знания я решила применить на практике и лично убедиться, какая из подсветок наиболее эффективна при использовании выращивания томатов, будет ли получен различный результат, и вот что из этого получилось.

2.1 Выбор сорта и его характеристика

Первым делом необходимо определиться с выбором сорта семян. Поскольку мой преподаватель увлечённо занимается выращиванием различных культур, то и наблюдения мы решили производить над сортом, который уже получил популярность, потому как предназначен для выращивания в горшках на подоконнике, не требует пасынкования и является ультраскороспелым. Им стал сорт «Черешенка» (Приложение 5 рис.1). Краткая характеристика выбранного сорта приведена в таблице (Приложение 6 таблица 1).

2.2 Подготовка семян томатов к посеву

Для того чтобы произвести посев семян необходимо их замочить. Мы решили, что посадку будем производить 22 января (согласно Лунному календарю на 2016 год), поэтому прорастать семена положим 17 января, ведь срок прорастания как раз около недели. Семена поместим в ветхую тряпицу, складываем вчетверо и закрепим канцелярской скрепкой. Первоначально на 20-30 минут поместили мешочки с семенами в розовый раствор марганцовки, затем промыли чистой водой. И в этой тряпочке оставили прорастать на 5- 7 дней, проверяя при этом процесс прорастания. Семена для прорастания поместили в тёплое и тёмное место (Приложение 7 рис. 1). Следует отметить, что результат не заставил себя долго ждать, семена проросли уже на пятый день (21 января). Следовательно, можно сделать вывод, что комфортные теплые условия способствуют скорейшему прорастанию семян (Приложение 7 рис.2). Наступило время приготовить торфяные таблетки. Почему именно в таблетки? Побеседовав со специалистами органического клуба, я поняла, это удобно. Во-первых, не надо подкармливать пока растения не подрастут немного, так как подкормка уже заложена в таблетке. Во-вторых, корни не травмируются при пересадке. Удобно сажать в горшок. В-третьих, занимает мало места и каждое семечко можно сажать отдельно ото всех. Перед использованием ее необходимо погрузить в небольшую тару и залить водой, желательно теплой. Буквально в течении 5-10 минут она превратиться в бочоночек. Необходимо извлечь его из воды и в углубление на верхней поверхности, вкладывается семя, проросшим кончиком вверх. Со временем бочоночек будет подсыхать, чего допускать не стоит, поэтому надо сразу же поливать. Для более благоприятного роста бочоночек лучше поместить в парник или теплое место под солнечными лучами, создав мини-парник (Приложение 7 рис.3).

2.3 Выращивание томатов с последующим наблюдением и сравнением

Для дальнейшего хода эксперимента, когда прорезались единичные всходы (29 января), посевы размещаем отдельно - один экземпляр под люминесцентную лампу (фирмы PHILIPS TL-D 30W/54-765), другой - под светодиодную подсветку (фирмы Агро Lux, состоящую из 225 светодиодов 195 красных и 30 синих) в отдельной комнате, а третий оставляем - для дневного света просто на подоконнике. Через неделю (5 февраля), когда сформировалось 2 настоящих листочка, удаляем с бочоночков плёнку, помещаем томаты в специальные горшочки с заранее приготовленной почвой, так, чтобы оставалась возможность подсыпать землю (Приложение 8 рис.1, 2, 3).

По мере подрастания рассады томатов, мы производили регулярно полив наших растений (1-2 раза в неделю), верхнее рыхление почвы, проветривали помещение, где находились томаты, что необходимо для их закаливания (http://www.tomat-pomidor.com/). К 25 февраля возраст наших томатов составил 35 дней, это ровно половина до плодоношения. Мы произвели подкормку свежим куриным помётом, разведённым в воде в пропорциях (1:15). Произвели очередные фотоснимки (Приложение 9 рис. 1,2,3).

Результат очевиден.

Томат, растущий при дневном свете вытянулся, имеет тусклый вид.

Томат, растущий под люминесцентной лампой невытянутый, но цвет у растения неяркий, ствол некрепкий.

Томат, растущий под светодиодной лампой значительно отличается в размерах, выглядит здоровой и крепкой рассадой.

Наше исследование ещё продолжается. Мы думаем, что к концу марта нам представится возможность показать более продуктивный результат.

Заключение

Проделанная нами работа помогла выявить, что самыми важными спектрами в луче являются красный свет, ответственный за рост и развитие растений, и синий, обеспечивающий правильное развитие клеток. Учитывая это, рекомендуется подбирать световые элементы именно в этих двух спектрах.

Выдвинутая нами гипотеза, если растение получает необходимое количество нужного им света, то оно хорошо развивается, полностью подтверждается.

На основании проведенных нами наблюдений, исследований и изученной литературы по данной теме нам бы хотелось выделить плюсы дополнительной подсветки:

• продление светового дня, что особенно актуально при раннем выращивании рассады (высев семян с января;

• дополнительный свет обеспечивает всестороннее освещение растений, тем самым препятствуя вытягиванию растений и их уродству;

• обеспечение растений необходимым спектром гарантирует их поэтапное развитие до взрослых культур.

Завершая исследование с начатого вопроса, Каждый Охотник Желает Знать - Где Сидит Фазан? - можно дать важный для овощевода ответ:
Каждый Фазан Сидит там, Где Зеленеет Овес. Из которого следует, что Красный, Фиолетовый и Синий цвета очень нужны растениям, а Зеленый и Оранжевый - практически бесполезны.

Список использованной литературы

1. Толковый словарь русского языка, С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова,

2. Берг А., Дин П.// Светодиоды (перевод с англ. под редакцией Юновича А.Э.). М.,1979.Читать полностью: http://www.km.ru/referats/335526-ispolzovanie-svetodiodnykh-svetilnikov

3. Огородные подсказки, всё о рассаде или почти всё, Клуб Органического земледелия. Часть 3,4,5, 2014 г., Иркутск

4. Приусадебное хозяйство, № 1,3,7,8,9, 2009 г., М.

Приложение 1

СЛОВАРЬ

Фотосинтез – это сложный химический процесс, происходящий с непосредственным участием света. Само понятие «фотосинтез» происходит от двух греческих слов: «фотос» - свет и «синтез» - совмещение.

Фотоморфогенез— ростовые изменения растений, возникающие в результате воздействия на них света разного спектрального состава, интенсивности и длительности.

Хлорофи́лл ( «зелёный» «лист») — зелёный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет

Люминесце́нтная ла́мпа — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет.
Помидор – огородное растение семейства пасленовых, а также его округлый сочный плод красного или, реже, желтого цвета, томат.

Сорт – разновидность культурных растений, обладающих одинаковыми свойствами и признаками.

Развитие – процесс закономерного изменения, перехода из одного состояния в другое, более совершенно; переход из старого качественного состояния к новому, от простого к сложному, от низшего к высшему.

Фактор – момент, существенное обстоятельство в каком-либо процессе, явлении.

Качество – совокупность существенных признаков, свойств, особенностей, отличающих предмет или явление от других и придающих ему определенность.

Заболевание – нарушение деятельности организма.

Влажность – наличие влаги в воздухе, почве.

Тепло – нагретое состояние чего-либо.

Удобрение – органическое или минеральное вещество, которым удобряют почву для питания растений.

Пасынок – боковой побег растения.

Почва – верхний слой земной коры.

Семена – органы размножения у растений, зерна.

Росток – стебель растения в самом начале его развития из семени или корневища, клубня.

Рассада – молодые растения, выращенные в защищенном грунте и предназначенные для пересадки на гряды, в открытый грунт.

Теплица – помещение, участок с защищенным грунтом для разведения и выращивания растений.

Всходы – первые ростки посевов.

Рыхление – делать рассыпчатым, неплотным, пористым.

Урожай - количество уродившихся растений, плодов.

Приложение 2

Таблица 1 – Спектральный диапазон волн, измеряемый в нанометрах (нм)

Рисунок 1. График активности спектральных лучей

Приложение 3

Рисунок 1. Процесс фотосинтеза

Приложение 4

Достоинства светодиодных светильников

• оптимальный спектральный световой состав: синие и красные лучи;

• отсутствие опасных веществ;

• низкое потребление электроэнергии;

• работа при невысоком напряжении;

• выделение малого количества теплоты;

• долгий срок эксплуатации – более десяти лет;

• высокая устойчивость к механическому воздействию.

Приложение 5

Рисунок 1 – томат «Черешенка»

Приложение 6

Таблица 1 – Характеристика томата сорта «Черешенка»

Приложение 7

Рисунок 1- Семена для прорастания

Рисунок 2 – Проросшие семена томатов

Рисунок 3 - Мини-парник для посева в торфяных таблетках

Приложение 8

Рисунок 1 – Светодиодная подсветка 5 февраля

Рисунок 2 – Люминесцентная лампа 5 февраля

Рисунок 3 – Выращивание при дневном свете 5 февраля

Приложение 9

Рисунок 1 – Светодиодная подсветка в сравнении

25 февраля

5 февраля

Рисунок 2 - Люминесцентная лампа в сравнении

5 февраля

25 февраля

Рисунок 3 - Выращивание при дневном свете в сравнении

5 февраля

25 февраля

14