Вегетационный опыт в сосудах
Вегетационный метод широко используется в растениеводстве, физиологии растений, селекции, земледелии, почвоведении, агрохимии при изучении самых разных проблем. Вегетационные опыты с удобрениями проводятся в искусственных условиях (в сосудах) с целью изучения питания растений и обмена веществ в них.
Первый вегетационный опыт был проведен в 1629 г. голландским естествоиспытателем Ван Гельмонтом. Основоположником вегетационного опыта в области агрохимии является Ж. Буссенго (1837 г.). Первое использование вегетационного метода в России, где в 1896 г. впервые был построен вегетационный домик, связано с именем К. А. Тимирязева.
Вегетационный метод позволяет отделить и выявить роль отдельных факторов в жизни растений при регулируемых условиях влажности, освещенности, температуры и питательного режима. С помощью вегетационного метода в агрохимии были определены необходимые для жизни растений элементы, проводилось сравнение аммиачного и нитратного питания растений, различных форм фосфатов, решены другие кардинальные проблемы. Вегетационный метод незаменим при изучении физиологической роли микроэлементов, новых форм удобрений, особенностей питания растений, оптимальных условий их питания и т.п. В последнее время в вегетационных опытах широко применяют радиоактивные и стабильные изотопы.
Вместе с тем такие проблемы агрохимии, как использование удобрений в севообороте, сочетание их с системой обработки почвы, ухода за растениями и т.д., можно исследовать только в полевых опытах. В вегетационном опыте влияние отдельных факторов на растения изучается в искусственных условиях и его результаты могут не совпадать с данными полевого опыта. При углубленных агрохимических исследованиях необходимо сочетание полевых, вегетационных и лабораторных методов.
Рис. 15.8. Вегетационные сосуды:
а – эмалированные сосуды для различных культур; б – сосуд Вагнера;
в – сосуд Митчерлиха (с поддоном); г – сосуд Кирсанова (с поддоном).
В зависимости от темы исследования в вегетационном опыте в качестве искусственной среды (субстрата) используются: почвенные культуры; водные культуры; разделенные культуры; стерильные культуры; гидропоника; аэропоника. Для проведения вегетационных опытов применяются вегетационные домики, сетчатые павильоны, фитотроны (лаборатории искусственного климата) и другие сооружения.
Вегетационные домики (теплицы) – самые распространенные сооружения для проведения вегетационных опытов. Их делают из деревянного или железного каркаса и стекла. Для проветривания устраиваются жалюзи внизу и форточки на крыше. Вегетационные домики оборудуются стеллажами или вагонетками, на которых размещаются сосуды.
Сетчатый павильон защищает растения от птиц и повреждений. Для его сооружения используется сетка с ячейками 1,5×1,5 и 2×2 см, при меньших размерах ячеек снижается освещенность растений, при больших – она не защищает от птиц. Условия выращивания под сеткой приближены к естественным.
Для вегетационных опытов используют сосуды двух типов, различающиеся по способу полива – без отверстий и с отверстиями в дне (рис. 15.8). Сосуды без отверстий поливают по массе, а с отверстиями – по объему. Первые применяют в более точных опытах. Сосуды с отверстиями в дне имеют поддоны, их можно использовать в сетчатых павильонах. После дождя воду из поддона, в которую перешли питательные элементы из сосуда, вливают обратно. В вегетационных опытах используются пластмассовые, стеклянные и металлические сосуды. Металлические для предотвращения коррозии должны быть эмалированными или покрытыми консервантами (внутри – асфальтовым лаком, снаружи – белой краской). Стеклянные сосуды обычно используются в опытах с водной, стерильной и разделенной культурой.
Рис. 15.9. Виды дренажа для вегетационных опытов:
а – дренаж (желоб) для вегетационных сосудов Кирсанова; б, в – дренаж в вегетационных сосудах для почвенных и песчаных культур.
Размер сосуда зависит от выращиваемой культуры. Для зерновых культур, льна, гороха, гречихи используются сосуды диаметром 15 или 20 см и высотой 20 см, для растений с глубоко растущей корневой системой (клевер, люцерна) соответственно 15 и 30 см, картофеля, корнеплодов, кукурузы – 25×30 или 30×30 см. Для нормального развития зерновых и зернобобовых культур сосуды должны вмещать 5–7 кг почвы, картофеля и капусты – 25–30 кг, сахарной свеклы и других корнеплодов – 15–25 кг. Сосуды должны иметь дренаж – свободное пространство для воды, откуда она могла бы всасываться почвой или песком и поступать к растениям. Для создания дренажа используют битое стекло, гравий (диаметром 3–4 см), специально изготовленный железный гребешок или желоб (рис. 15.9). Битое стекло или гравий насыпают на дно горкой со склоном 30°, они должны занимать не более 70% площади дна сосуда. На один сосуд берут 200–350 г стекла. В горку дренажного материала вставляется трубочка диаметром 1,2– 1,7 см и длиной на 3-5 см выше сосуда. В металлических сосудах роль дренажа выполняет пилообразный желоб.
Основные принципиальные подходы к разработке схем опытов, а также стандартные схемы опытов с удобрениями были рассмотрены в разделе 15.1 «Полевой опыт». Схемы вегетационных опытов могут быть более детальными, а дозы удобрений значительно выше, чем в полевых опытах.
Источник
1.1. Отбор почвы.
Почва для вегетационного опыта может быть взята с контрольных делянок полевого опыта или его запольных участков, при этом экспериментатор должен хорошо знать тип, подтип, гранулометрический состав, агрохимические показатели почвы.
На поле почву берут лопатами с пахотного слоя, а на целинных участках — с дернового горизонта.
С опытных делянок почву берут из разных мест небольшими порциями так, чтобы не нарушить строение пахотного слоя делянки и не образовать ям и западин.
Недопустимо брать почву с делянок, на которые удобрения были внесены недавно. Брать ее можно по истечении двух месяцев после внесения и если удобрения хорошо перемешаны в пахотном слое.
1.2. Упаковка почвы.
Почву помещают в чистые бумажные, полиэтиленовые или матерчатые мешки. В мешки кладут этикетки с обозначением номера делянки и агрохимических показателей.
1.3.Транспортировка почвы.
Перевозят почву к вегетационному домику навалом в тракторной тележке или в кузове автомобиля, подложив под нее полиэтиленовую пленку, бумагу или брезентовый полог. Сверху почву укрывают таким же материалом. . Привезенную в мешках почву можно не вываливать, а оставить ее в них до дальнейших операций.
1.4. Хранение почвы.
Хранить почву длительное время нежелательно, так как в ней могут происходить аммонификационные, нитрификационные и другие процессы и она будет значительно отличаться по агрохимическим показателям от почвы, взятой в поле. К тому же при длительном хранении почва может сильно высохнуть, и ее придется увлажнить при подготовке и набивке в сосуды.
Почва с оптимальной влажностью не должна пылить и мазаться, а должна хорошо распадаться в руках на мелкие комочки. Переувлажненную почву следует подсушить на открытом воздухе, в весеннее время для этого достаточно всего несколько часов.
1.5. Подготовка почвы к набивке сосудов.
Почва перед набивкой в сосуды должна быть тщательно перемешана и просеяна через сито с отверстиями 3—5 мм(грохот).
Просеянную почву еще раз перемешивают, отбирают среднюю пробу в трехкратном повторении — в заранее просушенные и взвешенные бкжсы на влажность, в цилиндры для определения полной влагоемкости, а также в коробку или пакет для агрохимического анализа. Влажность и влагоемкость должны быть определены не ранее чем за 1 сут до закладки опыта. Эти показатели необходимы для определения абсолютно сухой массы почвы и установления поливной массы сосудов.
Просеянную почву можно оставить в ларях, ящиках, кучах, но обязательно прикрытой бумагой и пленкой.
При достаточном количестве рабочей силы подготовку почвы и набивку 80—100 сосудов можно провести за один рабочий день.
1 Подготовка сосудов
Для постановки вегетационных опытов с почвенной культурой можно использовать сосуды Митчерлиха и Вагнера.
Сосуды Митчерлиха изготавливают из жести. Их можно покрывать эмалью или красить краской. Сосуд Митчерлиха состоит из двух частей: собственно сосуда и поддона. Сосуды могут быть различных высоты и диаметра: 15 х 20 см, 15 х 30, 20 х 20 см. В такие сосуды вмещается 5—7 кг почвы. В днище сосуда имеется отверстие (прорезь) для стока просочившейся воды. Просачивание воды возможно при обильных осадках, когда сосуды находятся на открытой площадке. Воду, попавшую в поддон, нельзя выливать — она должна идти на полив повторно.
В сосудах Митчерлиха можно проводить опыты с зерновыми культурами, гречихой, горохом, льном, столовыми корнеплодами.
Перед набивкой сосуды тщательно моют водопроводной водой, а при постановке опытов с микроэлементами — дистиллированной. Для каждого опыта сосуды подбирают одинаковой массы, высоты и диаметра. По диаметру и высоте они могут различаться не более чем на 0,5 см, а по массе — не более чем на50 г. Разные по массе сосуды подгоняют к одной массе (тарируют) с помощью чистого битого стекла, гравия или песка. Для этого на дно сосуда над прорезью или отверстием кладут кусочек марли так, чтобы битое стекло или другой материал не проваливались через него. После установления нужной массы на стекло кладут второй кусочек марли и все прикрывают небольшим конусообразным колпачком.
В сосудах Вагнера битое стекло может служить в качестве дренажа и покрывать около 2/3 дна сосуда под углом примерно 30°. При диаметре 30—40 см потребуется около 500 г стекла. Стекло, как и в сосудах Митчерлиха, покрывают марлей. Так как сосуды
Вагнера более высокие, вмещают значительно больше почвы, то для подачи воды в нижний слой почвы вставляют стеклянные трубочки диаметром 1,5—2,0 см. Их ставят на расстоянии 2—3 см оттенки сосуда на вершину стеклянной горки, по высоте они должны быть выше краев сосуда на 2—4 см.
2 Набивка сосудов
При набивке сосудов почву взвешивают на чашечных или площадочных весах, навески переносят в таз, вносят удобрения и тщательно перемешивают руками.
Количество почвы, вносимой в сосуд, устанавливают пробной набивкой. Почву из таза переносят в сосуд в три-четыре приема горстями, каждый раз уплотняя ее согнутыми пальцами. Уплотненная в сосуде почва не должна высыпаться при опрокидывании сосуда. Недостаточно уплотненная почва оседает в летнее время, при поливе размывается, а в жаркие дни растрескивается.
При правильно выбранной навеске почвы и после набивки поверхность ее в сосуде должна находиться на 2—3 см ниже края сосуда.
Если же пробная набивка показала, что взятая масса почвы не помещается или оказалась недостаточной, проводят перенабивку, уменьшая или увеличивая плотность почвы в сосуде. Если после неоднократной перенабивки почва в сосуде не занимает нужного положения, то приходится уменьшать или увеличивать навеску.
Чтобы плотность почвы во всех сосудах была одинаковой, набивать ее должен один человек, недопустимо, чтобы одна часть сосудов уплотнялась сильнее, а другая — слабее.
Если сосуды были одинаковые по массе и размерам, то при равномерном уплотнении почва должна находиться во всех сосудах на одинаковом расстоянии от их краев.
Набивать сосуды следует начиная с контрольных вариантов, т. е. с тех, в которые не вносят удобрения. Если варианты отличаются видами, формами, дозами удобрений, то, приступая к набивке новой серии сосудов, следует тщательно очищать тазик и мыть руки. Перемешивание почвы с удобрениями надо проводить в течение 3—5 мин; чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем длительнее перемешивание.
Источник
Тема и задачи вегетационного опыта
Вегетационный метод – один из методов агрономического исследования, позволяющий более детально выявить значение отдельных факторов, влияющих на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур. Вегетационные методы классифицируются по субстрату, на котором выращивается растение. Это может быть почвенная, песчаная или водная культура. Выбор модификации метода, т.е. субстрат, определяется тем, в какой мере для исследования важен учёт условий корневого питания растений. Проведение вегетационных опытов с почвенной культурой позволяет глубоко изучить естественное и искусственное плодородие почвы, дать сравнительную оценку плодородия типов, подтипов, их разновидностей, изучить эффективность видов и форм удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенных условий, решать и другие вопросы агрохимии.
В почвенных культурах раскрывается сущность взаимодействия удобрений с почвой, выясняется значение особенностей почвы, при этом индикатором на эти процессы остается растение. Только оно дает объективную картину в оценке негативных и позитивных процессов, происходящих в той или иной почве.
В данной работе используется почвенная культура, т.к. идёт изучение влияние применения фосфоритной муки и суперфосфата на слабокислой почве при возделывании овса.
Схема вегетационного опыта
Варианты Содержание вариантов
1 0
2 Nа 0,1 Kс 0,1
3 фон+РС 0,15
4 фон+РФ 0,15
Подготовка почвы и сосудов
На поле почву берут лопатами с пахотного слоя, а на целинных участках — с дернового горизонта. Перевозят почву к вегетационному домику навалом в тракторной тележке или в кузове автомобиля, подложив под нее полиэтиленовую пленку, бумагу или брезентовый полог. Сверху почву укрывают таким же материалом.
С опытных делянок почву берут из разных мест небольшими порциями так, чтобы не нарушить строение пахотного слоя делянки и не образовать ям и западин. Недопустимо брать почву с делянок, на которые удобрения были внесены недавно. Брать ее можно по истечении двух месяцев после внесения и если удобрения хорошо перемешаны в пахотном слое.
В мешки кладут этикетки с обозначением номера делянки и агрохимических показателей. Переувлажненную почву следует подсушить на открытом воздухе, в весеннее время для этого достаточно всего несколько часов.
Почва перед набивкой в сосуды должна быть тщательно перемешана и просеяна через сито с отверстиями 3–5 мм. Для просеивания изготавливают деревянный ящик прямоугольной формы с высотой бортов 30–40 см. К одной из сторон ящика гвоздями прибивают сито. Ящик ставят на стойки на расстоянии 40–50 см от поверхности площадки, подкладывают под него полиэтиленовую пленку, после чего приступают к просеиванию, растирая почву на сите лопатой, изготовленными из деревянных дощечек мастерками. Крупные комки раздавливают, пропуская их через сито, отбрасывают гальку, пожнивные остатки, корни и червей. Просеянную почву еще раз перемешивают, отбирают среднюю пробу в трехкратном повторении — в заранее просушенные и взвешенные бюксы на влажность, в цилиндры для определения полной влагоемкости, а также в коробку или пакет для агрохимического анализа. Влажность и влагоемкость должны быть определены не ранее чем за 1 сутки до закладки опыта. Эти показатели необходимы для определения абсолютно сухой массы почвы и установления поливной массы сосудов.
Просеянную почву можно оставить в ларях, ящиках, кучах, но обязательно прикрытой бумагой и пленкой.
Для овса используются сосуды Митчерлиха, вмещающие 5 кг почвы. Эти сосуды представляют собой цилиндрические банки из жести, их либо покрывают эмалью, либо красят. Сосуд Митчерлиха состоит из двух частей: собственно сосуда и поддона. Размер таких сосудов различен: 15:20, 15:30, 20:20 см. В днище сосуда имеется отверстие (прорезь) для стока просочившейся воды. Перед набивкой сосуды нужно как следует промыть чистой водой и проверить, чтобы они имели одинаковый диаметр, одинаковую массу и высоту. В случае несоответствия масс их тарируют с помощью чистого битого стекла, гравия или песка. Для этого на дно сосуда кладут кусок марли, а на него высыпают материал, который, после установления нужной массы, снова покрывают марлей и конусообразным колпачком.
Источник
ВЕГЕТАЦИОННЫЙ МЕТОД, выращивание р-ний в спец. сосудах, для решения ряда агрохимических и физиологических вопросов. Этим методом изучают физиологическую роль отдельных питательных элементов, значение реакции среды (рН) для р-ний, поступление питательных веществ в р-ния, уровень потребления р-ниями различных элементов питания (по фазам развития р-ний), взаимодействие удобрений с почвой, отношение р-ний к темп-ре, влаге, свету и т. д. Вегетационные опыты ставятся в сосудах с почвой, песком или водой (почвенные, песчаные и водные культуры) и заключаются в том, что изучаемый фактор (в отдельности или совместно с одним или неск. др. факторами) изменяется согласно цели опыта, в то время как все пр. условия (свет, тепло, влага, питательные вещества) остаются неизменными и благоприятными для нормального роста и развития растений.
В. м. широко использован К. А. Тимирязевым и его учениками Д. Н. Прянишниковым и П. С. Коссовичем.
В. м. позволил установить роль отдельных элементов в питании р-ний, найти объяснение способности бобовых использовать азот воздуха, вскрыть причины неодинакового усвоения различными р-ниями фосфорной кислоты трудно растворимых фосфатов (хорошо используют люпин, гречиха, горчица, плохо – злаки, картофель, сахарная свёкла) и т. д. Применение В. м., наряду с полевым методом, позволяет гораздо точнее решать многие вопросы земледелия. С помощью В. м. получают ценные указания об эффективности удобрений в полевых условиях. Однако, чем менее изучена почва, чем больше имеется (в обл. или р-не) различных почвенных разностей, тем более необходимо увязывать показатели по эффективности удобрений, установленные В. м., с результатами полевых опытов и агрохимическими исследованиями почв.
В. м. исключительно важен для разработки вопросов питания р-ний и применения удобрений: он позволяет “вскрыть существо процессов и уяснить значение отдельных факторов” (Д. Н. Прянишников) в сложном комплексе естественных условий.
Почвенные культуры применяют при изучении взаимодействия удобрений с почвой и р-ний с удобрениями и почвой и влияния этих взаимодействий на урожай. Для постановки опытов используют стеклянные и металлические сосуды ёмкостью в 1 – 30 кг почвы (в зависимости от вида растений).
Техника постановки опытов с почвенными культурами след.: почву, взятую с поля или из-под леса, просеивают через сито диам. в 0,5 см. На дно сосуда кладут куски стекла (для дренажа) и устанавливают вертикально стеклянную трубку (для полива р-ний снизу); закрыв стекло марлей (чтобы не просыпалась почва), сосуд наполняют почвой, предварительно перемешанной, в зависимости от цели опыта, с соответствующими удобрениями, согласно схеме опыта. Под сахарную свёклу в сосуд на 16 кг почвы обычно вносят N 2 г, Р2О5 1,0 г и К2О 2,5 а; под пшеницу в сосуд на 6 кг почвы вносят N 0,5 г, Р2О5 0,3 г, К2О 0,3 – 0,5 г. Влажность почвы доводят до 60 – 80% её полной капиллярной влагоёмкости и поддерживают на этом уровне периодической поливкой (по весу) дестиллированной или же (когда условия опыта это позволяют) водопроводной водой. При благоприятных условиях питания р-ния в почвенных культурах хорошо развиваются (рис. 1) и дают высокий урожай.
Рис. 1. Люпин в почвенной культуре
При постановке опытов в песчаных культурах (рис. 2) сосуды наполняют кварцевым песком. Песок берут возможно более чистый. Предварительно песок просеивают, затем (если требуется по условиям опыта) промывают соляной кислотой, для удаления питательных веществ, и отмывают от кислоты сначала водопроводной, а затем дестиллированной водой.
Рис. 2. Табак в песчаной культуре
Песок перед набивкой тщательно перемешивают с питательным раствором, к-рый приготовляют из хорошо растворимых солей и разбавляют до перемешивания с песком дестиллированной водой. Трудно растворимые соли перемешивают с песком в сухом виде. Внесённые в песок питательные соли составляют питательную смесь. Чаще всего применяют питательные смеси Гельригеля, Кнопа и Прянишникова (табл.), иногда с изменениями в зависимости от цели опыта. В питательные смеси, кроме того, прибавляют MnSО4 ок. 0,002 – 0,005 г и Na2B4О7 ок. 0,002 – 0,005 г на 1 кг песка или на 1 л воды.
Состав питательных смесей (в г на 1 кг песка или на 1 л воды)
Чтобы обеспечить в вегетационном опыте максимальный рост и развитие р-ний, питательная смесь должна включать все необходимые р-нию питательные элементы в усвояемой форме и в наиболее благоприятном соотношении. Реакция среды (рН) должна изменяться в процессе роста р-ний только в узком интервале, благоприятном для опытного р-ния.
Рис. 3. Метод песчаных культур с текучими растворами
Рис. 4. Метод изолированного питания: а – внутренний сосуд; б- внешний сосуд
Исходная реакция среды в смесях Гельригеля и Кнопа кислая. Для большей части культур такая реакция нежелательна. Поэтому однозамещённый фосфат калия следует заменять смесью однозамещённого и двузамещённого фосфата калия, не изменяя количества фосфора.
В песчаных культурах, как и в водных (см. Водные культуры), в отличие от почвенных, можно более точно регулировать в питательной среде количество изучаемых питательных элементов. При постановке опытов с почвенными, песчаными и водными культурами питательные вещества вносят обычно одновременно. В тех же случаях, когда необходимо поддержать постоянную концентрацию изучаемого питательного вещества или ионов водорода, применяют культуры (песчаные или водные) с периодически сменными или с текучими растворами (рис. 3). В таких культурах питательный раствор (в нём содержатся значительно меньшие количества питательных веществ в расчёте на 1 л) медленно протекает через сосуды с р-ниями (в сосудах с водой использованный раствор вытекает с помощью сифона, а в сосудах с песком через отверстие внизу). Если, по характеру опыта, желательно отделить одну соль питательного раствора от др. (напр., при изучении физиологической реакции солей), раствор этой соли помещают в отдельный сосуд, куда направляют часть корней р-ния (метод изолированного питания, рис. 4). Если необходимо исключить развитие микроорганизмов в питательной среде (напр., при выяснении состава и количества выделяемых р-ниями органических кислот), то вегетационные опыты проводят по методике стерильных культур, т. е. предварительно, перед опытом, стерилизуют сосуды, питательную среду и семена и, кроме того, изолируют среду от заражения микроорганизмами во время роста р-ний (рис. 5).
Рис. 5. Овёс в стерильной культуре
Рис. 6. Вегетационный домик
Для защиты сосудов с р-ниями от ветра, осадков и пр. опыты проводят в вегетационных домиках, со стеклянной крышей и стенами (рис. 6). Сосуды с р-ниями ставят на вагонетки, к-рые днём и в тёплые ночи выкатывают по рельсам на площадку, огороженную сверху и с боков металлической сеткой, защищающей р-ния от птиц. На ночь и в непогоду днём вагонетки закатывают в вегетационный домик. Опытные р-ния убирают обычно после созревания урожая или же в более ранние сроки, в зависимости от цели опыта. При этом учитывают общий вес сырой или сухой массы, а также, в случае надобности, вес отдельных частей и хим. состав урожая. О действии изучаемого фактора судят по урожаю (его высоте, качеству и структуре), динамике физиологических и биохимических процессов, анатомическим изменениям и фазам развития р-ний, решая в каждом отдельном опыте, какие показатели должны быть учтены. См. также Питание растений.
А. Шестаков
Литература: Прянишников Д., Вегетационный метод и его основная роль в агрохимическом исследовании, в его кн. “Агрохимия”, 3 изд., М., 1940.
Источники:
- Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 1 (А – Е)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное – М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949, с. 620
Источник