Влияние натуральных биологических стимуляторов на прорастание семян гороха

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №75/42

Влияние натуральных биологических

стимуляторов на прорастание семян гороха

Нижний Тагил

2020

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Современная сельскохозяйственная наука достигла того уровня продуктивности растений и качества сельскохозяйственной продукции, когда стало невозможен без внедрения новейших технологий и агроприемов.

Внедрение предлагаемых химической промышленностью новых форм удобрений, пестицидов и других химических соединений в практику не всегда является безопасным для экологии и здоровья человека. С этой точки зрения препараты биологического происхождения имеют огромные преимущества.

Овощеводство является одной из основных и наиболее трудоемких отраслей сельскохозяйственного производства. Большинство используемых в промышленных масштабах и реализуемых в торговых сетях стимуляторов роста – вещества химического происхождения, способные накапливать в растительной продукции, а хотелось бы с целью получения экологически чистой продукции использовать натуральные вещества, обладающие такими же свойствами.

Возникает вопрос, а можно ли, использовать вещества биологического происхождения, имеющиеся в домашнем обиходе, для ускорения процессов роста и развития овощных культур, а значит и экологической безопасности продуктов питания.

Все перечисленное выше и обусловило выбор и актуальность темы настоящей работы.

Цель: изучить влияние предполагаемых натуральных стимуляторов на рост и развитие побегов гороха.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

Задачи:

Изучить научные данные о влиянии внешних и внутренних факторов на рост и развитие растений;

Определить процент всхожести семян в зависимости от действия предполагаемых стимуляторов и ингибиторов;

Определить динамику роста побегов и корней под действием веществ.

Объект исследования: натуральные биологические стимуляторы.

Предмет исследования: всхожесть семян и высота побегов гороха.

Гипотеза исследования: натуральные биологические стимуляторы влияют на развитие побегов, корней и семян одинаково.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ СТИМУЛЯТОРАХ И ИНГИБИТОРАХ

Общие сведения о регуляторах роста

Регуляторы роста растений – это физиологически активные соединения синтетического или природного происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений [1].

Они являются сильными биостимуляторами, т.е. повышают иммунитет, увеличивают всхожесть и ускоряют прорастание семян, снижают отрицательное воздействие неблагоприятных внешних факторов как похолодание или засуха, стимулируют образование завязей, ускоряют созревание плодов, стимулируют цветение.

Стимуляторы роста, а регуляторы роста, в последнее время приобретают все большую популярность. Они не только способствуют росту урожайности, а обеспечивают повышенное качество наших овощей и фруктов. Стимуляторы роста успешно используются в садоводстве, виноградарстве и овощеводстве для ускорения укоренения при размножении, уменьшения предуборочного опадения плодов, с целью задержки цветения, прореживания цветков и завязей, для замедления прорастания клубней, корнеплодов и луковиц при хранении, для борьбы с сорняками и т.д. Но, как любые биологически активные вещества, регуляторы роста требуют очень осторожного обращения с ними. Передозировка этих соединений очень опасна: можно не только не получить ожидаемого эффекта, но столкнуться с прямо противоположным результатом.

Большинство из биологически активных веществ в низких и очень низких концентрациях играют роль стимуляторов роста, способствуют повышению иммунитета, активизируют плодоношение. В высоких концентрациях эти же препараты оказывают действия, угнетающие физиологические процессы в растении.

1.2. Классификация природных регуляторов роста растений

Природные регуляторы роста растений представлены в растениях фитогормонами и ингибиторами роста, а также веществами типа витаминов. К фитогормонам относятся ауксины, гиббереллины, цитокинины.

Ауксины активируют рост стеблей, листьев и корней, обеспечивая реакции типа тропизмов, а также стимулируют образование корней у черенков растений. Благодаря обнаружению в растениях ауксинов удалось установить внутренние причины ряда ростовых процессов. Однако механизмы регуляции многих форм роста, в частности роста стебля, цветения розеточных растений, нарушения покоя и зеленения листьев выявлены только после открытия гиббереллинов и цитокининов.

Гиббереллины индуцируют или активируют рост стеблей растений, вызывают прорастание некоторых семян и образование партенокарпических плодов, а также нарушают период покоя у ряда растений.

Цитокинины стимулируют клеточное деление (цитокинез), заложение и рост стеблевых почек как у целых растений, так и у недифференцированных каллюсов, а также продлевают жизнь и поддерживают нормальный обмен веществ у изолированных листьев, вызывают их вторичное позеленение. Из природных ингибиторов роста известны кумарин и его производные, абсцизовая кислота и др. Они тормозят рост растений при переходе их в состояние покоя

Природные регуляторы роста и их действие

Растения представлены самыми разнообразными по внешнему виду, форме и размерам организмами. Это могут быть как миниатюрные особи, вроде мохообразных, так и гиганты размером в 110 метров. Для координированного управления таким гигантским телом необходим постоянный обмен сигналами между различными его частями.

Для этих и многих других случаев у растений, как и у животных, есть специализированные системы передачи информации: электрическая, действующая локально путем изменения мембранных потенциалов клеток; трофическая, обусловленная потоками различных синтезированных внутри растения (эндогенных) веществ; и самая важная – гормональная, где ключевую роль играют сигнальные молекулы, которые называются фитогормонами. Фитогормоны (дословно с греческого – растительные возбудители) являются низкомолекулярными регуляторными эндогенными веществами, которые способны транспортироваться по растительному организму и вызывать различные тканеспецифичные ответы, но не участвующие во всевозможных метаболических путях непосредственно. Важным свойством всех гормонов является способность действовать в очень небольших концентрациях (примерно 1*10-5 моль/л и меньше).

Действие фитогормонов заключается в изменении программы развития, что выражается комплексным изменением активности клеток и тканей: рост, растяжение, синтез пептидов и всевозможных метаболитов. Любая растительная клетка способна к синтезу всего разнообразия гормонов. Как и гормоны животных, растительные гормоны очень тесно взаимодействуют между собой. Небольшое изменение баланса в гормональной системе серьезно сказывается на различных уровнях организации тела растения [5].

У растений выделено несколько классов фитогормонов, такие как: ауксины – индолилуксусная кислота и ее производные, вызывающие растяжение клеток, активизирующие рост частей растений, образование корней у черенков растений. Образуются в апикальной меристеме и растущих тканях.

Другими фитогормонами являются гиббереллины, иначе, гибберелловая кислота и другие. Они стимулируют деление или растяжение клеток, активизирующие рост стебля, прорастание семян. Эти вещества синтезируются в молодых листьях, молодых семенах, плодах и ткани эндосперма.

Еще одной группой фитогормонов являются цитокинины – производные пуринов, они так же стимулируют деление клеток, прорастание семян; способствуют заложению почек у тканей и целых органов растений. Источники этих веществ – плоды и ткани эндосперма.

Кроме того, стимулировать рост могут вещества, имеющие негормональную природу – витамины, производные мочевины, некоторые фенолы, и другие вещества. Они могут образовываться в очень малых количествах и являются частью фитогормонов. К примеру, известно, что не все витамины могут транспортироваться в растении, а в сочетании с фитогормонами увеличивают рост растений. Т.е. эти вещества усиливают действие фитогормонов.

Все природные фитогормоны – ауксины, гиббереллины, цитокинины и негормональные соединения называют – ростовыми веществами. А все синтезированные и природные ростовые вещества имеют общее название стимуляторов роста [3].

Ингибиторы роста – соединения, которые подавляют биохимические или физиологические процессы в растениях, такие как: ростовые процессы, распускание почек и прорастание семян. К этой группе относятся вещества фенольной или терпеноидной группы, которые являются веществами гормональной и негормональной природы. К гормональным веществам относится салициловая кислота, а также ее аналоги.

Еще одним известным веществом является этилен. Он так же относится к ингибиторам, но его ученые выделяют в отдельную группу потому, что этилен газообразное вещество. Под влиянием этилена происходит торможение роста проростков, опадение листвы. Этилен также тормозит действие стимуляторов роста ауксинов, гиббереллинов, цитокининов.

Замедление и полное прекращение роста растений в природных условиях часто совпадает с наступлением в природе неблагоприятных внешних условий, но обусловлено чаще всего внутренними факторами, такими как: изменением уровня нуклеиновых кислот в точках роста, так же соотношением гормонов и ингибиторов роста. В тропиках, где годовые колебания температуры незначительны, практически все растения имеют периодическую приостановку роста. Поэтому вполне понятно, что рост растений можно регулировать искусственно.

Включение регуляторов роста в сельскохозяйственную технологию выращивания различных растений позволяет сократить ручной труд при их формировании, уходе за декоративными кустарниками в живых изгородях, регулировании сроков цветения, предупреждении периода старения, в борьбе с сорняками в школах, питомниках и на газонах [7].

1.4. Синтетические регуляторы роста

На сегодняшний день созданы и синтетические регуляторы роста растений. Это ингибиторы роста: антиауксины, ретарданты, парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех частей растений. Так ретарданты способны замедлять рост стебля, вызывают его укорачивание, а также утолщение. Питательные вещества растений при этом перераспределяются. Большая их часть поступает в корни, приводя к усиленному росту. Рассада не подвергается вытягиванию даже при очень низкой освещенности и загущении. Антиауксины – замедляют или полностью тормозят многие процессы в жизнедеятельности растений.

Третьей группой являются парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех органов растения [4].

Синтетические стимуляторы роста по структуре идентичны природным фитогормонам. Их вводят в растения для активирования деятельности фитогормонов. В результате воздействия стимуляторов роста на растения происходит временное усиление ростовых и формообразовательных процессов, а также дифференцирование (распределение) воспроизводимых растением клеток на ткани различных органов.

Синтетические стимуляторы роста используют в форме водных растворов, паст, эмульсий, дустов, аэрозолей, паров в растениеводстве для укоренения черенков многих культурных плодовых и декоративных растений, комнатном цветоводстве. Стимуляторы ускоряют цветение, способствуют более раннему образованию плодов и семян. И даже увеличивают размеры плодов и ягод (например, винограда). Стимуляторы успешно применяют также для выведения семян, клубней, луковиц из состояния покоя, или ускорения образования корневой системы у черенков.

К синтетическим стимуляторам, выпускаемым в промышленности, относятся – гетероауксин, индолилмасляная, индолилпропионовая кислоты. Срезы листовых или древесных черенков обрабатывают растворами слабой концентрации перед укоренением. Часто проводят стимулирующую обработку и перед посевом семян [2].

Регуляторы роста требуют предельно внимательного обращения с ними. Так как передозировка этих веществ очень вредна: можно не только не достичь нужного результата, но столкнуться с противоположным эффектом. В низких концентрациях они играют роль стимуляторов, способствуют укреплению иммунитета, активизируют плодоношение. Эти же препараты в высоких концентрациях вызывают угнетающие процессы в растении [6].

Выделяют следующие препараты-стимуляторы роста растений:

Атлет

Этот препарат чаще всего применяют для предотвращения перерастания и вытягивания рассады. При этом стебли растения становятся толще, листья – шире, а основная часть питательных веществ "уходит" в корни, благодаря чему растения быстрее зацветают и дают богатый урожай.

Культар

Регулятор роста для садовых культур, который способствует закладке плодовых почек, уменьшает рост побегов, снижает потребность в обрезке. При этом повышает устойчивость к болезням (в частности, к парше и мучнистой росе). Первое опрыскивание проводят спустя 3-4 недели после цветения, затем с интервалом 2-3 недели осуществляют еще 3-4 обработки.

ТУР, Хлорхолинхлорид, или ССС

Этот препарат тормозит рост растений. Чаще всего его применяют для горшечных и контейнерных культур.

Алар

Используется для предотвращения преждевременного опадения плодов семечковых культур. Сад обрабатывают через месяц после цветения.

Многофункциональные регуляторы

Сегодня в продаже имеются препараты, которые не только регулируют рост растений, но и обладают комплексным общеукрепляющим свойством. Однако не всегда удается точно предсказать реакцию растений на их применение.

Циркон

Помимо роста корней этот препарат повышает устойчивость растений к грибковым болезням, продлевает период цветения, увеличивает урожайность и помогает лучше переносить неблагоприятные условия (сухой воздух, избыток влаги, недостаток освещения, высокую/низкую температуру и т.д.).

Мивал, Мивал-Агро, Энергия-М

В состав препаратов входит кремний, который регулирует дыхание, ускоряет рост и развитие растений. Ими обрабатывают клубни картофеля, в фазе бутонизации опрыскивают томаты, перцы и баклажаны. Это ускоряет созревание плодов и увеличивает урожай.

Фуролан

Этот препарат, созданный на основе биологически активных веществ подсолнечника, увеличивает содержание лигнина в тканях растений и повышает их устойчивость к болезням.

Амбиол

Иммуномодулятор, который чаще всего применяется для предпосевного замачивания семян овощных культур. Раствор Амбиола повышает устойчивость растений к заморозкам, резким скачкам температуры воздуха и недостатку влаги, в также увеличивает урожайность.

Краснодар-1

Этот препарат используют для ускорения созревания плодов и получения раннего урожая томатов, перцев, баклажанов, огурцов и картофеля.

Оберег, Проростокъ, Эль-1, Иммуноцитофит

В основе этих регуляторов – арахидоновая кислота. В их растворах замачивают семена, луковицы и клубни, а также опрыскивают ими растения по листьям. Препараты используют для повышения устойчивости растений к болезням, ускорения роста и развития зеленых питомцев, созревания плодов.

Карвитол

В составе этого препарата имеется ацетиленовый спирт, который обладает гормональными свойствами. Он стимулирует прорастание семян и развитие растений, повышает урожайность и улучшает вкус плодов. Чаще всего применяется для опрыскивания томатов, перцев и баклажанов.

Лариксин

Этот иммуномодулятор получают из древесины лиственницы. Благодаря действующему веществу – дигидрокверцетину Лариксин повышает иммунитет растений и защищает их от мучнистой росы, септориоза и корневой гнили.

Крезацин

Биопрепарат для стимулирования прорастания семян, защиты растений от пониженной и повышенной температуры, засухи, недостатка кислорода и витаминов. Применяется для замачивания семян и опрыскивания овощных, плодовых, цветочно-декоративных культур.

Альбит

При попадании в почву вместе с обработанными семенами этот препарат способствует размножению полезных микроорганизмов и улучшает усвоение питательных веществ растениями.

Нарцисс

Благодаря входящему в состав хитозану (это вещество получают из панциря краба) препарат активирует работу корневой системы и листьев, повышает устойчивость растений к болезням и стрессу.

Новосил, Биосил, Вэрва

В составе этих препаратов – тритерпеновые кислоты. Их получают из хвои пихты сибирской. Применение этих регуляторов увеличивает урожайность на 9-25%, ускоряет созревание плодов, способствует уменьшению потерь при хранении, снижает риск развития грибковых заболеваний, ускоряет прорастание семян и повышает их всхожесть. [8]

1.5. Применение регулятора роста растений

Для эффективного применения регуляторов роста растений необходимо соблюдать условия:

положительный эффект может достигаться только в случае, если в растении или в отдельных органах не хватает эндогенных фитогормонов;

клетки, ткани и органы должны быть восприимчивы к фитогормонам;

действие всех регуляторов роста зависит от концентрации, передозировка приводит к ингибирующему эффекту;

оптимальное обеспечение растений водой и питательными веществами.

Регуляторы роста не заменяют питание растений. По мнению М.Х. Чайлахана (1976), они повышают «аппетит» и поэтому стимулируют ростовые процессы.

Регуляторы роста растений используют для:

стимулирования укоренения черенков;

получения партенокарпических (бессемянных) плодов;

повышения производства бессемянных сортов винограда;

прореживания цветков и завязей плодовых культур;

уничтожения сорной растительности;

торможения удлинения стебля;

регуляции покоя;

ускорения созревания плодов.

Из регуляторов роста ауксиновой природы получили применение в сельском хозяйстве 1-нафтилуксусная кислота (1-НУК), индометил-3-масляная кислота (ИМК), 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д), 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-Т), 2-нафтоксиуксусная кислота (2-НОУК), 4-хлорфеноксиуксусная кислота (4Х), гидразид малеиновая кислота (ГМК), 2-метил-4-хлорфеноуксусная кислота (2М 4Х) и 2,4-дихлорфеноксимасляная кислота (2,4-ДМ). 1-НУК и ИМК успешно применяются в садоводстве для укоренения черенков, повышения приживаемости саженцев и восстановления корневой системы у пересаженных кустарников и деревьев.

Практическое применение имеют гиббереллины. Опрыскивание виноградных растений во время цветения водным раствором, содержащим 30-35 г/га гибберелловой кислоты, повышает урожайность бессемянных (кишмишных) сортов на 10-15%. Применяется также при выращивании цитрусовых.

Цитокинины нашли применение в культуре ткани. Они являются фактором, необходимым для получения культуры дедифференцированной каллусной ткани, а также для индукции затем органогенеза и соматического эмбриогенеза. Цитокинин необходим также для поддержания функциональной активности изолированных тканей и органов.

Этилен используется в качестве стимулятора созревания плодов и овощей. [2]

ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Материал и методика

Работа выполнена в сентябре 2020 года.

Проанализированы действия на семена гороха следующих растворов: мед, луковая шелуха, аспирин и контрольный вариант – вода.

Метод проведения эксперимента – наблюдение, измерение.

Методика эксперимента:

Приготовление рабочих растворов веществ.

Мед - Берем 1 ч. л. меда на 1л воды.

Луковая шелуха - берем две горсти луковой шелухи и заливаем ее 1 литром кипятка, настаиваем. Далее данный раствор разбавляем водой 1/3.

Аспирин – 0,5 таблетки растворяю в 2 литрах воды.

Вода – контрольный вариант.

Семена гороха делятся на группы и обрабатываются полученными растворами при прорастании, а затем и при обработке молодых побегов.

Определяется скорость прорастания семян гороха и дальнейшее их развитие методом наблюдения и измерения.

Результаты фиксируются.

2.2. Результаты исследования

2.2.1. Определение скорости прорастания семян гороха при воздействии различных веществ

Цель: определение скорости прорастания семян при замачивании их в приготовленных растворах.

Оборудование: пипетка, контейнеры, растворы.

Результаты заносились в таблицу 1.

Таблица 1

Количество проросших семян

Результаты отразились в графике.

Рисунок 1. Количество проросших семян

Анализируя данные можно сказать, что растворы неодинаково влияют на прорастание семян. В сравнении с водой, наибольшее влияние на скорость прорастание семян влияет раствор лука и меда. Хуже всего проросли семена в растворе аспирина.

2.2.2. Определение развития побегов гороха

при воздействии исследуемых веществ

Цель: Определение роста побегов и длины корней гороха при обработке исследуемыми веществами определенных растворов.

Оборудование: контейнеры с растворами, распылитель, линейка.

Методика эксперимента:

1. Проросшие в воде побеги помещены в контейнеры для прорастания, куда были налиты растворы исследуемых веществ.

2. Контейнеры были помещены в одинаковые условия и периодически поливались, и опрыскивались соответственными растворами.

3. Регулярно (через день) проводилось измерение скорости роста побегов в длину, определялось среднее значение, результаты заносились в таблицу 2.

4. Через 10 дней измерила длину корней у проростков в каждом варианте, данные занесла в таблицу 3.

Таблица 2

Длина побегов в разные дни эксперимента

Результаты измерений длины корней в каждом варианте представлены в таблице 3

Таблица 3

Изменение длины корней

Рисунок 2. Изменение длины корней

Анализируя данные можно сказать, что растворы неодинаково влияют и на рост побегов. В сравнении с водой, наибольшее влияние на скорость прорастание семян влияет раствор лука. Однако хуже всего проросли семена в растворе аспирина. У побегов так же неодинаков размер корней. Наибольшая длина при обработке раствором лука.

ВЫВОДЫ

Существуют вещества, регуляторы роста. Регуляторами роста растений являются физиологически активные соединения синтетического или природного происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений. При этом существуют как природные, так и синтетические регуляторы роста.

Ацетилсалициловая кислота аспирина, особенно в высоких дозах, в наибольшей степени замедляет как прорастание семян, так и рост корня и стебля. Корень проявляет в 2-3 раза большую чувствительность к ингибитору, чем стебель.

Медовый раствор и раствор луковой шелухи, наоборот, в большей степени стимулируют прорастание и рост побегов и корней гороха.

Не все вещества одинаково влияют на рост разных частей растений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся. – Мн.: Нар.света, 1991. – 208 с.: ил.

Травкин М.П. «Занимательные опыты с растениями», М. Учпедгиз. 1960г. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/Н.Н. Третьяков и др.; под ред. Третьякова. – М.: Колос, 2000.40с., ил.

Шаповал О.А., Вакуленко В.В., Прусакова Л.Д. Регуляторы роста растений //Ж. «Защита и карантин растений», №12, 2008. 88 с.

Якушкина Н.И. Физиология растений. М., Просвещение, 1993. 351 с.

http://dachadecor.ru/udobreniya/luchshie-stimulyatori-rosta-primenenie-i-charakteristiki

http://cvetovod.com/articles/index048.html

http://hozvo.ru/news/vegetable_garden/Narodnyiestimulyatoryirosta/

https://www.ogorod.ru/ru/now/fertilizers/9668/Razbiraemsja-v-stimuljatorah-i-reguljatorah-rosta-rastenij.htm

Приложение 1

Подготовка растворов

Проросшие семена

Посев семян

Прорастание семян