Методика проведения вегетационного опыта

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «БУРЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. В.Р.ФИЛИППОВА» 
 
 
 

Кафедра «Агрохимии и почвоведения» 
 
 

Курсовая  работа

На тему: Методика проведения вегетационного опыта. 
 
 
 

Выполнил(а):студентка гр.1402         

Жаркова Л.А.

                                                                              Проверил(а): Билтуев А.С. 
 
 
 
 
 
 

Улан-Удэ

2011

Содержание

Введение

Глава I. Вегетационные сооружения, их устройство и оснащение…………...4

Глава II. Модификация вегетационного метода………………………………6

Глава III. Порядок и техника закладывания вегетационного опыта с песчаной культурой………………………………………………………………8

Глава IV. Статистическая обработка опытных данных……………………...11

Глава V. Влияние влажности почвы на всхожесть зерновых культур в полевом опыте…………………………………………………………………..14

Заключение…………………………………………………………………….16

Список  использованной литературы……………………………………….17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Вегетационный метод — это исследование, осуществляемое в строго контролируемых условиях внешней среды сроком от нескольких дней до нескольких месяцев — вегетационных домиках, теплицах, оранжереях, климатических камерах и других сооружениях с целью установления различий между вариантами опыта и количественной оценки действия и взаимодействия изучаемых факторов на урожай растений и его качество.                       

     Основателем вегетационного метода считается французский физиолог          Ж. Буссенго.

       Основная цель вегетационного метода – изучить влияние отдельных факторов жизни растений, сущность процессов, которые происходят в растении, в почве и в системе, почва – растение.

     Задачей вегетационного метода является изучение физиологической роли питательных веществ и их поступление в растение, значение реакции среды (pH), нормы полива, отношение различных растений к концентрации питательного раствора, к температуре (морозостойкость), влаге (засухоустойчивость), свету (фотопериодизм), к химическим средствам защиты растений, гербицидам и т.д. Чтобы выяснить значение для растений тех или иных химических элементов или их солей, вместо почвы сосуды заполняют чистым кварцевым песком либо дистиллированной водой (водные культуры, гидропоника, песчаные культуры) и в них вводят подлежащие изучению соединения (Журбицкий,1968).

     Выращивание растений в сосудах требует защиты культур от случайных повреждений, от попадания в сосуды атмосферных  осадков, нарушающих создаваемый в  сосудах определенный режим, и от других воздействий.  
 

     Глава I. Вегетационные сооружения, их устройство и оснащение

     Для проведения вегетационных опытов различной  модификации используют вегетационные  домики, теплицы, сетчатые павильоны, установки  искусственного климата, фитотроны  и другие сооружения.

     Вегетационный домик (теплица) (от лат. vegetatio — оживление, возбуждение, в дальнейшем — произрастание), здание (павильон) со стеклянными стенами и крышей, хорошо проветриваемое, в котором проводят вегетационные опыты. В вегетационном домике на вагонетках установлены сосуды с растениями. Днём в хорошую погоду вагонетки выкатывают на примыкающую к домику с южной стороны площадку или специально устраиваемый неподалёку от вегетационного домика сетчатый павильон (для защиты растений от птиц). В России первый вегетационный домик был построен по инициативе К. А. Тимирязева в 1872 на территории Петровской сельскохозяйственной  академии (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. Тимирязева)

     Сетчатый  павильон защищает растения от птиц и повреждений. Для каркаса используют водопроводные и газопроводные трубы, железные угольники, на которые натягивают металлическую сетку с размером ячеек 1,5×1,5 или 2,0×2,0 см. Сетка с большим размером ячеек плохо защищает растения от птиц, а мелкоячеистая снижает освещенность растений.

     Сетчатый  павильон также оборудуют стеллажами. Условия выращивания растений под  сеткой приближаются к естественным. Растения используют естественные осадки и не нуждаются в поливе. При сильных дождях и обилии воды в сосудах избыточная влага стекает в поддоны, в большинстве случаев не оказывая влияния на конечный результат опытов.

     Терморегулируемые камеры – достаточно большие помещения, в которых регулируется температура и влажность; интенсивность света в них относительно низкая. Для длительного выращивания растений они непригодны.

     Вегетационные камеры – помещения, в которых отсутствует естественное освещение, но они обеспечены искусственным светом в количестве, достаточном для нормального роста зеленых растений в течение длительного периода. Вегетационные камеры могут быть с внутренним и внешним освещением.

     Наиболее  удобны и практичны металлические  сосуды, покрытые эмалевой краской, так  называемые эмалированные сосуды, а  также металлические сосуды Вагнера, Митчерлиха и Кирсанова.

     Сосуды  Митчерлиха, Кирсанова и др. состоят  из собственно сосуда, дренажа и  поддона, в который стекает избыток  воды (Кирюшин Б.Д., 2009).

     Сосуды  Вагнера. Металлические цилиндры с несколько выпуклым дном на трех прочных ножках из полосового железа, верхний край их имеет поясок для увеличения прочности и крепления трех ушек, в которые в период вегетации вставляются тонкие железные прутья для подвязки растений. Растениям не дают падать натянутые на эти три прута шпагат или железные кольца, которые надеваются на них, образуя каркас. Сбоку к сосуду припаивают трубку диаметром 2 см, длиной 12 см, которая снизу сообщается при помощи круглого отверстия с дном сосуда и служит для наливания воды при поливе растений в сосудах. При набивке сосуда почвой или песком отверстие закрывается железным желобом с зазубренными краями или гребешком. 

     Сосуды  Митчерлиха. Они эмалированные железные, дно имеет выпуклую форму. По всей поверхности дна проходят отверстия, поэтому вода в сосудах не застаивается и излишек ее стекает в поддон. Поддон имеет с одной стороны рукоятку, а с другой носик для сливания.

     Сосуды  Кирсанова. Отличаются от сосудов Митчерлиха тем, что в дне их сделана продольная щель шириной 1 см, длиной 8 – 10 см. Сосуд имеет три ножки высотой 9 – 10 см, под него ставят поддон (Ефимов В.Н.,2004). 

     Глава II. Модификации вегетационного метода

     С помощью вегетационного метода детально расчленяют и выявляют значение отдельных  факторов роста в жизни растений. Он позволяет поддерживать постоянными и в более благоприятных границах различные внешние условия: обеспечение влагой растения, выровненное корневое питание и одинаковые для всех растений условия освещения и температуры (Дорошкевич, 2004).

     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.

     Почвенные культуры наиболее распространены в агрохимических исследованиях. Это самая простая модификация вегетационного метода, когда растения выращивают в сосудах с почвой, что приближает условия их питания к естественным. Этот метод применяют для изучения взаимодействия удобрений и почвы, почвы и растений, а также для изучения свойств почв и удобрений. Сама почва в данном методе также может быть объектом исследования.

     Существенный  недостаток вегетационного метода с  почвенной культурой – ограниченность объема почвы, в котором выращивают растения. Поэтому корневая система  в сосудах располагается более скученно, чем в полевых условиях. Небольшое количество почвы в вегетационных сосудах — причина того, что выращиваемые в них растения значительно сильнее отзываются на недостаток того или иного элемента, чем растения, выращиваемые в полевых условиях. Поэтому получаемые вегетационным методом  данные о потребности в удобрении нередко оказываются преувеличенными.

     Другой  существенный недостаток вегетационного метода — разрушение почвенной структуры  при высушивании и просеивании  почвы перед набивкой в сосуды. Поэтому получаемые вегетационным методом результаты следует рассматривать как предварительные и очень осторожно переносить на полевые условия (Журбицкий,1968).

     Песчаные  культуры – широко распространенный в агрохимических исследованиях по изучению питания метод выращивания растений. Разработка техники применения метода песчаных культур и широкое использование его в практике агрохимических исследований принадлежит Г.Гельригелю.

     При постановке опытов с песчаными культурами изучают значение отдельных элементов  и их форм в питании растений, действие корневых выделений культур  на труднодоступные для растений соединения, способность бобовых  культур усваивать азот воздуха  и т.д.

     Простейший  метод песчаных культур – выращивание  проростков по методу Нейбауэра в чашках Петри, Коха, в кристаллизаторах на 100-200г песка.

     Водные  культуры – это метод выращивания растений на жидкой питательной среде. Водные культуры позволяют наиболее строго регулировать состав, концентрацию, осмотическое давление, реакцию (рН) и другие свойства питательного раствора. В водных культурах можно легко наблюдать за ростом корневой системы растений и периодически менять питательный раствор.

     Водные  культуры широко используют для изучения корневого питания растений в  контролируемых условиях; для установления элементов питания, необходимых для нормального роста и развития растений и их соотношения; для выявления роли отдельных элементов, влияния концентрации питательного раствора на рост и развитие растений в различные периоды; для изучения развития корневой системы растений при различных условиях питания, влияние реакции и буферности среды на рост и развитие растений, а также влияния различного уровня питания в разные периоды роста растений (Кирюшин Б.Д., 2009).

       Глава III. Порядок и техника закладки вегетационного опыта

     с песчаной культурой

     Субстратом  в песчаной культуре служит мелкий кварцевый или белый речной песок, отмытый от органических илистых примесей. Он должен обладать хорошими физическими свойствами, позволяющими корням растений расти, как в хорошей культурной почве. Для этого песок не должен быть ни грубо-, ни мелкозернистым, а иметь размер частиц от 0,2 до 0,4 мм в диаметре. Он должен быть свободным от посторонних примесей. Этим требованиям лучше всего удовлетворяет кварцевый песок, который можно завести с фарфорового или стекольного завода. Кроме того, необходимо учитывать возможность быстро доставить песок в требуемом количестве (Церлинг В.В, 1995).

     Подготовка  песка. При наличии значительных количеств примесей, особенно соединений азота, фосфора и калия, песок надо промыть. В сосуд или цилиндр наливают концентрированную НСl и в нее всыпают песок (не наоборот!). В этом случае вся масса песка будет смочена кислотой равномерно, а последующее помешивание толстой стеклянной палочкой способствует более полному растворению всех посторонних примесей. Песок в кислоте выдерживают в течение 3 – 5 дней. Излишек кислоты сливают сифоном, а песок в течение нескольких часов промывают водопроводной водой до слабокислой или нейтральной реакции промывных вод.

     Песок высушивают вначале на открытом воздухе. При небольшом количестве песка  можно воспользоваться сушильными шкафами лаборатории. Для удаления кремниевой кислоты, органического  вещества, азотистых соединений и  микроорганизмов песок прокалывают. Температура должна быть около 400 ̊С на поверхности слоя песка 15 – 20см.

     Сосуды  для песчаных культур берут обычно менее высокие, чем для почвенных  культур, так как капиллярное  поднятие воды в песке слабее, чем  в почве

     Учитывая  то, что хороший кварцевый песок  – довольно ценный материал, а также  сложность его подготовки, необходимо кварцевый песок использовать несколько  раз (Церлинг В.В.,1995).

     Питательные смеси. Состав смесей зависит от особенностей опытных растений и задач исследований. В большинстве случаев применяют так называемые нормальные питательные смеси. Питательная смесь должна содержать все необходимые элементы питания в усвояемой форме и в количествах, достаточных для нормального развития растений. Кроме того, смесь должна обеспечивать физиологическую уравновешенность питательного раствора и оптимальный рН в течение всего вегетационного периода. Питательная смесь должна иметь по возможности нейтральную реакцию.

     Для приготовления растворов применяют  химически чистые соли и бидистиллированную или очищенную на ионообменных смолах воду. Используют питательные вещества в форме таких соединений, которые по своей физиологической реакции безвредны. Питательные растворы необходимо готовить более концентрированными, чем требуется для нормального роста и развития растений, и потом добавлять соответствующие их количества в песок. Хранить исходные растворы нужно в темноте, чтобы не образовался нерастворимый гидрат оксида железа и не росли водоросли.

     Ниже  приводятся составы некоторых универсальных питательных смесей для песчаных и водных культур.

         Смесь Гельригеля, г/л                                                             Смесь Гильтнера, г/л

Са(NO₃)₂ безводный                0,492                                  KNO₃                                                                               0,0368

или Са(NO₃)₂  · 4H₂O               0,708                                  NaNO₃                                               0,0512

FeCl₃ · 6H₂O                             0,025                                  Fe₃(PO₄)₂ · 4H₂O                                 0,25

KCl                                            0,075                                  MgSO₄ · 7H₂O                                    0,25

KH₂PO₄                                                           0,136                                 KCl                                                      0,25

MgSO₄ безводный                    0,060                                  (NH₄)₂SO₄                                                                   0,064

или MgSO₄ · 7H₂O                   0,123                                 FeCl₃, 5% - ный  раствор                 3 капли 

Смеси Цинцадзе

       При выращивании растений в  водных, а иногда и в песчаных  культурах нередко появляется  хлороз листьев. Чтобы устранить  это явление, хлорное железо  заменяют лимоннокислым или хелатным (Кирюшин Б.Д., 2009). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Глава VI. Статистическая обработка опытных данных.

     Методические  указания предназначены для оказания помощи студенту по работе с программой Statistica по проведению статистического анализа данных. В первую очередь они будут полезны студентам-дипломникам, работающим над своими дипломными работами и проектами. Пакет Statistica занимает в мире устойчиво лидирующее положение среди программ статистической обработки данных. В последнее время появились первые подробные пособия, посвященные работе с этим пакетом. Однако эта литература для массового пользователя не всегда является легко доступной. 
На простых примерах, касающихся различных сторон лесного дела, показаны возможности пакета по первичной обработке опытных данных и множественному регрессионному анализу. Методические указания рассматривают всего два (наиболее часто использующихся в опытном лесном деле) из большого количества статистических модулей, имеющихся в программе. 
         Методические указания рассчитаны на пользователя, имеющего начальные навыки работы с Windows - программами. 
Составитель методических указаний выражает благодарность рецензентам за ценные советы и замечания.

     К сожалению, пакет Statistica не рассчитывает такие часто применяемые статистики, как коэффициент вариации и относительная ошибка среднего значения (точность опыта). Но их определение не представляет большого труда. Коэффициент вариации (%) есть отношение стандартного отклонения к среднему значению, умноженное на 100%:

     Коэффициент вариации, как дисперсия и стандартное  отклонение, является показателем изменчивости признака. Коэффициент вариации не зависит от единиц измерения, поэтому  удобен для сравнительной оценки различных статистических совокупностей. При величине коэффициента вариации до 10% изменчивость оценивается как слабая, 11-25% - средняя, более 25% - сильная (Лакин, 1990). 
Относительная ошибка среднего значения (%) - отношение стандартной ошибки среднего к среднему значению, умноженное на 100% (для вероятности 0,68):

     Это процент расхождения между генеральной  и выборочной средней, показывает на сколько процентов можно ошибиться, если утверждать, что генеральная средняя равна выборочной средней. Если относительная ошибка не превышает 5%, то точность исследований (точность опыта) оценивается как хорошая, до 10% - удовлетворительная. 
Точность 3-5% при вероятности 0,95, а в некоторых случаях и при вероятности 0,68, является вполне достаточной для большинства задач лесного хозяйства.

      НСР – наименьшая существенная разница, при 95% уровня вероятности.

      Это критерий наличия существенных различий, между любыми двумя средними в  опыте. Рассчитывается по формуле: 
 

Где – критерий стюдента табличной величины для n = 1;

       – дисперсия остатков в Exel по МS – внутри групп в однофакторном дисперсионном анализе по строкам;

       n – количество повторностей, выборка. 
 

Статистическая  обработка данных опыта

Таблица 1.

     Где n = объему выборки, в данном случае количество повторностей;

     Х – средне арифмитическое по повторностям;

     Sx – ошибка среднего расчета по Sx =

     δ – средне квадратичное или стандартный отлон

S = ,

     Где d – отклонение от средней

     Коэффициент вариации используют для сравнения рассеивания двух и более признаков, имеющих различные единицы измерения. Коэффициент вариации представляет собой относительную меру рассеивания, выраженную в процентах. Он вычисляется по формуле:

где - искомый показатель, - среднее квадратичное отклонение, - средняя величина 
 
 
 
 
 

     Глава V. Влияние влажности почвы на всхожесть зерновых культур в полевом опыте

     В результате вегетационных опытов определено процент всхожести пшеницы на различных вариантах удобренности при возрастном увлажнении почвы. Данные представлены в виде таблицы 2.

     Название  почвы: Овес по влажности 10,15, 20, 30, 40

     Таблица 2.

     Корреля́ция (корреляционная зависимость) — статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми). При этом, изменения значений одной или нескольких из этих величин приводят к систематическому изменению значений другой или других величин. Математической мерой корреляции двух случайных величин служит коэффициент корреляции.