Организация школьного биологического эксперимента по изучению влияния температурных факторов на рост и развитие растений

1.1. Биологические особенности растений гречихи и её роль в сельском хозяйстве

Гречиха посевная, обыкновенная, культурная (Fagopyrum esculentum Moench. ssp. vulgare St.). Семейство Гречишные (Polygonaceae).
Родиной гречихи обыкновенной F.esculentum является субтропическая зона южного Китая. Обилие тепла и влаги в зоне становления вида способствовало энергичному росту растений и предопределило сильно выраженную конкуренцию за свет. Способность к длительному интенсивному росту является основой её защитно-приспособительного комплекса (Лаханов А.П., 1997; Кадырова Ф.З, 2001; Фесенко А.Н., 2002; Ohsako T., 1998).
Гречиха – однолетнее травянистое растение. Стебель высотой 20-70 см и более; ветвящийся, ребристый, состоящий из междоузлий; в междоузлиях обычно полый, в узлах заполненный паренхимой; междоузлия голые, узлы опушённые. Ветвление очередное, редко супротивное (Титков В.В., 2000; Zeller F.Y., 2001; Туркова Н.С., 1970). Окраска стебля зелёная, с антоциановым оттенком.
…

1.2. Общие сведения о регуляторах роста

Регуляторы роста – один из важнейших эндогенных факторов регуляции фотосинтеза, а только при длительном периоде активной работы фотосинтетического аппарата можно получить значительные урожаи сельскохозяйственных культур. Они способны значительно ускорить прорастание, рост, развитие, созревание или повысить урожай большинства сельскохозяйственных культур, активизировать или подавлять процессы расхода энергетических запасов и тем самым повышать устойчивость растений к различным неблагоприятным факторам (Кефели К.И., Прусакова Л.Д., 1984; Вакуленко В.В., Прусакова Л.Д., 2003; Панова М.Б, 2007; Шаповал, Вакуленко В.В., Прусакова Л.Д., Можарова И.П., 2009).
В ХIХ веке Чарльз Дарвин в своей книге «Способность к движению у растений» (1880 г.) впервые установил, что в верхушках проростах овса и канареечной травы при одностороннем падении на них лучей света образуется какое-то вещество, регулирующее рост проростков (Чайлахян, 1988).
…

1.3. Перспективы использования регуляторов роста при возделывании гречихи

Включение регуляторов роста в технологию возделывания гречихи является не только эффективным способом повышения её продуктивности, но и важным резервом улучшения качества урожая и повышения устойчивости растительного организма к абиотическим и биотическим факторам внешней среды.
Для защиты гречихи от болезней, вредителей и сорняков, обладающих рострегулирующим действием, рекомендован препарат Экост. Обработки им семян гречихи и опрыскивание посевов в фазе бутонизации-начала цветения, приводит к увеличению массы плодов с одного растения на 38%, а также увеличение массы плодов с 1м2 на 67% в зависимости от сорта. Известно применение на гречихе регулятора роста Эпин-Экстра с нормой расхода 12 мл/га. При применении данного препарата наблюдалось усиление ростовых процессов, повышение урожайности, улучшение качества семян.
…

2.1. Характеристика объектов исследований

Исследования действия регулятора РФУ проводились на семенах и растениях зеленоцветковой гречихи посевной (Fagopyrum esculentum Moench) сорта Диалог.
Сорт Диалог. Среднеспелый, высокоурожайный, детерминантный сорт гречихи Диалог превосходит сорт-стандарт Дикуль по урожайности на 0,50т/га, по уборочному индексу на 2,5%, по устойчивости к осыпанию плодов на 55,7%.
Разработчик: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур г.Орёл.
Сорт был создан, используя метод химического мутагенеза и отбора по крупности плода. Уникальность сорта заключается не только в оригинальном цвете, но и, что особенно ценно, — в прочной, утолщённой цветоножке. Это качество даёт возможность долгое время не осыпаться плодам созревшей гречихи.
Физико-химические свойства и механизм действия препарата РФУ.
…

2.2. Характеристика методов исследования.

Лабораторные опыты по установлению оптимальной концентрации препарата.
Проводили в факторостатных условиях. Отбирали по 100 штук семян гречихи, помещали их в чашки Петри на фильтровальную бумагу в четырёхкратных повторностях по каждому варианту. Затем приливали по 2,5 мл РФУ в концентрации препарата 10-1 и 10-4 мг/мл.
Контролем служили семена гречихи этого же сорта, замоченные в дистиллированной воде. После этого чашки Петри помещали в термостат при температуре 260С и на подоконник при температуре 120С на трое суток (72 часа).
Гречиха теплолюбивое растений. В нашей стране её возделывают в основном в тёплых регионах, т.к. она чувствительна к пониженным температурам. Гречиху высаживают при прогревании почвы на 15-180С. В регионе Московской области данные температуры можно наблюдать только в середине июня. Таким образом, сокращается благоприятный период для вегетации, и мы получаем не вызревшие плоды. Либо, разнокачественные, т.
…

3.1. Влияние РФУ на всхожесть семян гречихи сорта. Диалог в условиях полевого опыта.

Посевные качества семян определяются их всхожестью и являются важным показателем сельскохозяйственных культур. Для установления эффекта от обработки препаратом РФУ, положительно влияющей на всхожесть и энергию прорастания семян гречихи и на адаптивные способности, были проведены лабораторные опыты.
На основании полученных нами данных установили, что в лабораторных условиях энергия прорастания и всхожесть увеличивались под воздействием РФУ при t=26 0С в концентрации 10-1 мг/мл на 30% относительно контроля (рис.1). При t=12 0С данные показатели были на уровне и чуть ниже контроля. Что говорит о том, что на адаптивные способности препарат не повлиял.
Рисунок 1. Влияние РФУ на энергию прорастания и всхожесть семян гречихи сорта Диалог при t=260С.

Рисунок 2. Влияние РФУ на энергию прорастания и всхожесть семян гречихи сорта Диалог при t=120С.

3.2.
…

3.3. Влияние обработки препаратом РФУ на всхожесть семян гречихи в условиях полевого опыта

Анализируя результаты полевого опыта было установлено положительное воздействие предпосевной обработки РФУ в концентрациях (10-4мг/мл) и (10-1мг/мл) на всхожесть семян, увеличение составило на 14 и 8% соответственно, по сравнению с контрольными образцами. При этом отмечалось более дружное появление всходов у семян, обработанных РФУ (10-4мг/мл). Данные результаты были получены при прогревании почвы t=15%. В 2017 году была очень холодная весна. Обработкой регуляторами мы пытались повлиять на адаптивные способности растений гречихи. Однако, желаемого эффекта получено не было. Семена как контроля, так и опытного варианта долгое время не прорастали. Полевую всхожесть мы смогли рассчитать только спустя 14 дней после посадки. Как у контрольных, так и опытных образцов.
Таблица 1. Влияние РФУ на всхожесть семян зеленоцветковой гречихи сорта Диалог в условиях полевого опыта.
…

3.4. Влияние РФУ на формирование элементов архитектоники вегетативной системы растений гречихи в условиях полевого опыта

Формирование урожая у гречихи, происходит не только за счёт деятельности корневой системы, поставляющей минеральные элементы, и фотосинтезирующих тканей, но и повторного использования (реутилизация) этих веществ на налив семян из тканей вегетативных органов, где они временно депонируются, когда их образование и поступление превышает спрос на них потребляющими органами Метамерийная архитектоника является системным критерием, характеризующим адаптивные и продукционные особенности растений и сортов гречихи Исследования динамики роста главного побега на разных этапах онтогенеза позволили установить, что при обработке семян и растений гречихи сорта Дизайн растворами РФУ (10-4мг/мл) наблюдалось увеличение роста стебля главного побега по сравнению с контрольными вариантами в фазы бутонизации-начала цветения и массового цветения на 15 и 33% соответственно.
…

3.5. Влияние элементов архитектоники вегетативной системы на продукционные свойства растений, обработанных РФУ

В период массового цветения (45 дней) проводились подсчёты цветков в соцветиях на главном и боковых побегах, а также самих соцветий. Морфологические наблюдения показали, что для изучаемых сортов характерна большая компактность генеративной зоны, основная часть соцветий образуется на главном стебле и на ветвях первого порядка. Определяли влияние исследуемого препарата на число соцветий, цветков и плодов на главном и боковых побегах. Обработка растений РФУ (10-4 и 10-1 мг/мл) способствовала увеличению числа соцветий на главном побеге на 24 и 32%, соответственно; на число цветков на главном соцветии на 16 и 17% и число плодов на главном побеге на 49 и 53%, соответственно. На число соцветий, цветков и плодов с боковых побегов оказала влияние обработка РФУ (10-4 мг/мл) – на 33%; 9% и 16% соответственно (таб.6).
Таблица 6.
…

Глава 4. Использование материалов ВКР в школе

В соответствии с требованиями Федерального Государственного Образовательного Стандарта Основного общего образования учебный план старшей школы должен включать «Индивидуальный учебный проект», который является также и подготовкой к институту. Часто обучающиеся связывают тему своего проекта с направлением, по которому собираются поступать. Таким образом, индивидуальный проект – это хорошая возможность прочувствовать выбранную специальность еще до момента поступления, осознать правильность своего выбора и успеть переориентироваться в случае необходимости.
При выборе темы проекта, необходимо учитывать актуальность и практическое значение изучаемого вопроса. А так же, важно, чтобы выбранный проект соответствовал потребностям и интересам конкретного учащегося.
Тема данной выпускной квалификационной работы может быть использована в проектной деятельности по биологии в школе.
…

Заключение

Таким образом, результаты проведённых исследований подтверждают ростостимулирующее действие растительного фиторегулятора урожайности по большинству показателей в концентрации препарата 10-4 мг/мл. Однако, при низких температурах обработка препаратом была не эффективна. Ростстимулирующее действие исследуемого препарата в конечном итоге, способствовало увеличению урожайности растений.
Тема данной ВКР может быть реализована в проектной деятельности по биологии школьниками. Выполняя работу, ребята знакомятся с такими понятиями как рост, развитие, регуляторы роста растений, а главное понимают, что результаты проведённой работы имеют важное народнохозяйственное значение.
Выполняя работу, ребята познакомятся с такими понятиями как рост, развитие, биологические особенности и народнохозяйственное значение растений гречихи посевной семейства гречишные, регуляторы роста растений, а главное поймут, что результаты проведённой работы имеют важное практическое значение.
…