810

Смесь с исключением фосфора

Соль KH2PO4 заменяем солью KCl. Расчеты проводятся так же, как и в предыдущем случае:

1. KH2PO4 – К

136,2г – 39,1г

0,25г – x г

х 39,1 0,25 0,07г K 136,2

2. KCl – К

74,4г – 39,1г x г – 0,07г

Следовательно, вместо 0,25 г KH2PO4 нужно взять 0,13 г KCl. Состав питательной смеси без фосфора будет следующим (на литр воды):

Смесь с исключением кальция

Соль Ca(NO3)2 заменяется на NaNO3. питательная смесь должна быть уравновешена по азоту.

Состав питательной смеси без кальция будет следующим (на литр воды):

161

Смесь с исключением железа

Ввиду незначительного количества FeCl3 в составе питательной смеси Кнопа эта соль просто исключается, и состав смеси без железа будет следующим (на литр воды):

Приготовление концентрированных растворов солей

При многократном приготовлении питательных смесей удобнее пользоваться исходными концентрированными растворами, содержащими в 5мл или 10 мл такое количество соли, которое соответствует 1л питательной смеси.

Концентрированные растворы готовятся заранее на дистиллированной воде в объеме, необходимом для всего длительного опыта. Например, необходимо приготовить концентрированный раствор Ca(NO3)2 в объѐме 100 мл при условии, что каждые 5мл его будут содержать столько этой соли, сколько должно содержаться еѐ в 1л питательной смеси Кнопа, т.е. 1г/л. Требуемое количество Ca(NO3)2 находим по пропорции:

5 мл раствора должно содержать Ca(NO3)2 – 1г 100мл раствора должно содержать Ca(NO3)2 – x г

Следовательно, для приготовления концентрированного раствора Ca(NO3)2 в соответствии с нашим условием следует взвесить 20 г этой соли и растворить в 100 мл дистиллированной воды.

Аналогичные расчеты проводят и для остальных солей. Для приготовления 100 мл концентрированных растворов

MgSO4 ۰7H2O – 5 г

162

CaCl2۰6 H2О –26,2 г

NaH2PO4∙H2О – 0,25 г

Для составления каждого литра питательной смеси достаточно взять 5мл этого раствора и растворить в 1л дистиллированной воды.

Для создания кислой среды (рН 3 – 5) добавляют серную кислоту, а для щелочной (рН 8 – 9) – NaOH.

В смесь Кнопа доливают в 1л по 1 мл смеси микроэлементов, которые готовятся в расчете на 1л в следующем со-

Выращивание рассады растений. Для опытов с водной культурой необходимо предварительно вырастить рассаду растений до фазы хороших зародышевых корешков и первых 2-х листьев. Для этого берут здоровые одинаковые семена и проращивают их на фильтровальной бумаге. Как только разовьются небольшие зародышевые корешки, проростки высаживают на воду в отверстия парафинированной марли, натянутой на зерновое сито. Через 5 дней воду в поддоне заменяют наполовину разбавленным раствором полной питательной смеси. Когда у проростков появляются первые два листа, рассада готова для высадки в опыте. Для опыта используют одинаково развитые растения.

163

Закладка опыта. В смонтированную литровую банку наливают примерно до половины дистиллированную воду. Затем добавляют по 5 мл концентрированных растворов тех солей, которые входят в состав данной питательной смеси и объѐм доводят до 1л.

Необходимо придерживаться определѐнной последовательности внесения солей. Сначала вносят Ca(NO3)2 и KCl, затем MgSO4 ۰7H2O и далее, помешивая, – NaH2PO4 и в конце – FeCl3. Такая последовательность внесения солей сводит образование осадка к минимуму.

Для лучшего обеспечения корней кислородом на 1л смеси вносят 2-3мл 3%-й перекиси водорода, которая разлагается ферментом каталазой, выделяемой корнями, на воду и молекулярный кислород.

После приготовления питательного раствора в нѐм определяют рН и приступают к посадке растений. При посадке рассады осторожно просовывают надземную часть в отверстия крышки и закрепляют ватой. Крышку с растениями накладывают на горло банки, следя за тем, чтобы корни находились в питательном растворе.

Для того чтобы корни снабжались кислородом нужно ежедневно по 10-20 минут осторожно продувать раствор воздухом, используя резиновую грушу. Через каждые 7-10 суток питательный раствор меняют, т.к. изменяется концентрация солей и рН среды по мере роста растений.

Наблюдения за растениями и ликвидация опыта. В те-

чение вегетации ведут наблюдения за ростом, развитием и состоянием растений, произрастающих на полной питательной смеси Кнопа и с исключением того или иного элемента корневого питания.

В конце опыта отмечают признаки голодания при недостатке минеральных элементов, после чего опыт ликвидируют, заполняя данными следующую таблицу:

164

На основе полученных данных этой таблицы делается вывод о влиянии азота, фосфора, калия, кальция, а также реакции среды на рост и развитие растений.

Вопросы для самоконтроля

1.Что представляет собой метод водных культур?

2.Какие вопросы можно решить, используя метод водных культур?

3.Какие химические элементы по Кнопу обязательно должны входить в состав водной культуры для выращивания растений?

4.Как рассчитать состав концентрированных растворов солей при многократном приготовлении питательных смесей?

Работа 57. Влияние микроэлементов на рост растений

Вводные пояснения. Микроэлементы играют огромную роль в жизни растений. Несмотря на это, значение целого ряда микроэлементов ещѐ мало изучено. Для успешного проведения опытов необходимо подобрать такие растения, которые бы наиболее резко реагировали на отсутствие микроэлементов в питательной смеси. Для опытов могут быть

165

взяты конские бобы, лѐн, гречиха, фасоль, конопля, сахарная свекла, томаты, огурцы.

Опыты по влиянию микроэлементов проводят с водными культурами. В условиях водной культуры можно наблюдать действие микроэлементов на растение в их чистом виде, легко следить за изменениями у растений при отсутствии того или иного микроэлемента. Так, в опыте с конскими бобами отсутствие бора и марганца уже на 8-10 день от начала постановки опыта сказывается на корневой системе: прекращается рост главного корня, точка роста его ослизняется, боковые корни растут ненормальными, вместо них образуются небольшие бугорки, что возможно наблюдать лишь в условиях водной культуры.

Цель работы. Поставить и провести опыт с водными культурами по влиянию микроэлементов на рост и развитие проростков конских бобов, гречихи и кукурузы.

Материалы и оборудование. Хорошо развитые про-

ростки льна, гречихи, конопли, конских бобов. Реактивы для среды Кнопа: (Ca(NO3)2; KH2PO4; MgSO4∙7H2O; KCl; FeCl3; H3BO3; MnSO4∙5H2O), очищенные от следов микроэлементов; все необходимое оборудование и материалы для постановки опытов с водными культурами (см. предыдущую работу).

Ход работы. Для опытов берут химически чистые соли. Реактивы готовят на дистиллированной воде. В смесь Кнопа доливают на 1л по 1мл смеси микроэлементов. Смесь микроэлементов готовится из следующего состава на 1л дистиллированной воды:

166

Для проращивания семян и выращивания рассады используют также дистиллированную воду. Посуда, в которой ведѐтся проращивание семян и выращивание рассады должна быть пропарафинированной. На чистоту опыта обращают самое серьѐзное внимание.

Когда семена прорастут и корешки достигнут длины 1

– 1,5см, проростки переносят в сосуды с большей ѐмкостью и помещают на крышки из парафинированной марли. Когда растения достигнут необходимых размеров, их переносят в сосуды и ставят на различные питательные смеси. Опыты ставят по следующей схеме:

За растениями устанавливают тщательный уход: раствор ежедневно продувают и своевременно меняют, рН поддерживается на необходимом уровне. Продувание сосудов допускается только через стеклянные трубки.

Во время опытов ведутся наблюдения за растениями, отмечаются признаки страданий. В конце опыта замеряют высоту растений, определяют сырую и сухую массу. На основании полученных данных делают вывод о роли микроэлементов в жизни растений.

Вопросы для самоконтроля

1.Как с помощью метода водных культур можно выяснить необходимость того или иного микроэлемента для растения?

2.В чем особенности постановки опытов с водными культурами для выяснения роли микроэлементов в жизни того или иного растения?

167

Работа 58. Влияние рН на рост растений

Вводные пояснения. Концентрация водородных ионов в почве или в питательном растворе оказывает большое влияние на растение. Оптимальная величина рН различна для разных растений. Одни растения как, например, овѐс, картофель - лучше растут при слабокислой реакции раствора, другие - пшеница, свѐкла, репа, турнепс, брюква - при слабощелочной. Есть растения, которые могут расти при широких интервалах рН, другие - в узком интервале.

Изучение влияния рН на рост растений лучше вести в водных культурах, взяв для опыта растения узкого интервала рН, например, бобовые, которые весьма чувствительны к сдвигу реакции среды и растут довольно хорошо лишь при рН, равной 5,5- 6,5.

Цель работы. Поставить и провести опыты с водными культурами с целью изучения влияния рН на рост и развитие рассады конских бобов.

Материалы и оборудование: рассада конских бобов,

выращенная на растворе Кнопа; все оборудование, необходимое для водной культуры (см. работу 56); индикаторная бумага.

Ход работы. Для постановки опыта используют совершенно одинаковые как по величине надземной части, так и по величине корневой системы проростки. Отбор растений проводится очень тщательно.

Опыт может быть поставлен по следующей схеме:

Путем подкисления слабой кислотой и подщелачивания слабым раствором щелочи устанавливают рН питательного раствора в сосудах, согласно схеме опыта. Величину рН определяют с помощью индикатора и проверяют через каждые 3 дня. В случае сдвига реакции рН снова устанавли-

168

вают до нужных пределов. Растворы меняют каждые 8-10 дней. За растениями ведут систематические наблюдения.

В конце опыта устанавливают сырую и сухую массу растений, определяют объѐм корневой системы. Полученные данные вносят в таблицу. Делают вывод о влиянии рН на рост растений, а также дают заключение об оптимальном рН для данного растения, использованного в опыте.

Вопросы для самоконтроля

1.Одинаковое ли влияние на рост и развитие растений оказывает концентрация водородных ионов почвенного раствора?

2.Как с помощью метода водных культур выяснить отношение того или иного растения к концентрации водородных ионов питательного раствора?

Работа 59. Антагонизм ионов

Вводные пояснения. Растения нормально растут и развиваются, если в окружающей их среде имеется оптимальное соотношение различных катионов. Чистые растворы солей одно- и двухвалентных катионов, взятых порознь, оказывают на растение ядовитое действие. Так, если взять чистую соль натрия в количестве, равном его содержанию в морской воде, то в таком растворе растения жить не смогут. В смешанных же солевых растворах, содержащих хотя бы два разных катиона, ядовитое действие солей взаимно смягчается или даже полностью исчезает. Взаимное смягчение или полное удаление вредного действия одного элемента другим называется антагонизм ионов.

169

Растворы, содержащие определѐнное соотношение катионов, благоприятное для роста и развития растительных и животных организмов, называются уравновешенными или физиологическими растворами. К естественным физиологически уравновешенным растворам относятся плазма крови, морская вода, вода рек, озер и других стоячих водоѐмов.

Как правило, в состав уравновешенных растворов входят одно- и двухвалентные катионы в определѐнных количественных соотношениях.

Цель работы. Путем постановки и проведения опытов выяснить значение антагонизма ионов.

Материалы и оборудование: чашки Петри; фильтро-

вальная бумага; семена зерновых, масличных, бобовых культур; пипетки на 10мл; 0,12Н растворы химически чистых солей KCl, NaCl, CaCl2; одномолярный раствор сахарозы.

Ход работы. Опыт 1. Берут 4 чашки Петри. На дно их укладывают в два слоя фильтровальную бумагу, которую в 1- й чашке заливают 10 мл раствора KCl, во 2-й чашке таким же объѐмом раствора NaCl, в 3-й чашке – раствором CaCl2 (все растворы 0,12Н концентрации). В 4-ю чашку Петри наливают также 10 мл смеси указанных солей, которую готовят следующим образом:к 600 мл 0,12Н раствора NaCl приливают 6 мл 0,12Н раствора CaCl2 и 13,2 мл 0,12Н раствора KCl.

Затем отсчитывают по 25 или по 50 штук одинаковых здоровых семян какой-либо культуры, раскладывают их в чашках Петри, чашки закрывают крышками, нумеруют и ставят в термостат. Через неделю или через две опыт завершают, заполняя следующую таблицу:

Полученные данные анализируют и делают выводы.

170