Исследования роста комнатных растений
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
В нашей семье живет кот и мы регулярно покупаем ему пророщенный овес для его витаминизации. В этом году мы решили вырастить его самостоятельно. Для этого нужно было подобрать место, где он вырос бы максимально быстро. Целью целью данного исследования является: найти гармонический оптимум для растения через влияние температуры, освещенности и уровень влажности почвы в комнатных условиях. Чтобы достичь данной цели необходимо решить ряд задач:
1. Выбрать три варианта месторасположения контейнеров с разным температурным режимом, три варианта с разным световым режимом и три варианты с разным уровнем влажности почвы.
2. Высадить семена овса в подготовленную почву
3. Вести журнал наблюдений за его ростом и развитием.
4. Проанализировать полученные результаты, описать и занести их в таблицу
Тема выращивания зелени в домашних условиях актуальна для многих владельцев домашних животных или любителей микрозелени. Где расположить контейнеры для выращивания, с каким световым и водным режимом — на эти вопросы мы сможем ответить в конце этого исследования.
В работе использовались следующие научные методы: наблюдение, анализ, описание.
В данном исследовании нами были использованы следующие приборы: гигрометр для почвы — прибор для измерения уровня влажности почвы, термометр — прибор для измерения температуры, программа для измерения уровня освещенности в помещении, линейку для измерения высоты ростков. На фотографии №8 Приложения мы зафиксировали используемые нами приборы и устройства.
2.1 Основные фазы развития растений.
Процесс прорастания семян проходит ряд фаз, причем первые фазы не сопровождаются видимыми проявлениями роста и требуют определенных условий. Мы их в своем наблюдении не описываем, мы будем описывать только фазу появления ростка и его роста. Но упомянуть об этих, скрытых для глаз наблюдателя, фазах мы должны. Набухание является первой фазой развития растения. Набухание происходит благодаря воде, которая проникает в семена. Это важный момент, мы еще обратимся к нему во время наблюдений за развитием растения в зависимости от разной степени увлажненности земли. В этой стадии активизируются запасные вещества в семенах. Происходит рост зародыша, вторая фаза развития растения. Рост зародышевого растения начинается после поглощения питательных веществ. Период прорастания и зародышевого развития кончается с прорастанием растения на поверхность земли. Третья стадия: появление всходов. Жизнеспособное семя всходит только при наличии благоприятных обстоятельств, о которых мы и будем говорить в нашей работе. Четвертая стадия: выживание ростков. Итак, нас интересует описание третьей и четвертой стадии, как видимых стадий. Но при этом мы понимаем, что влияние температуры и степени увлажненности происходит и на первых двух стадиях тоже.
Условия, которые необходимы для роста и развития растений просты: вода, солнце, земля и температура. В нашем исследовании мы изменяем три условия, а именно: температуру, световой режим и степень влажности почвы. Именно эти условия интересует нас как факторы влияния на рост и развитие растений. Как мы можем определить благополучие ростков? Путем измерения их высоты с помощью линейки. Все данные мы записывали в таблицы наблюдений. Рост растений мы измеряли в сантиметрах при помощи обычной линейки.
Нами была приобретена земля для всех типов растений, мы будем класть одинаковую смесь (фотография №5 Приложения), чтобы обеспечить максимальную чистоту эксперимента. Также нами были подготовлены три одинаковых емкости для растений, одинаковые семена для растений, вода для полива тоже была использована одна и та же.
Наше исследование мы проводили в три этапа: первый этап — исследование влияния температуры на рост и развитие растений, второй этап — влияние света на развитие и рост растений, третий этапа — влияние степени увлажненности почвы на развитие и рост растений. Любой из этих этапов начинался с приготовлений. Мы готовили контейнеры с землей для посадки, засыпали землю, выравнивали ее, проделывали бороздки и лунки и засыпали семена. Все это заносилось в журнал наблюдений. Все контейнеры мы обозначили порядковыми номерами, где №1 — это контейнер с самыми благоприятными условиями, контейнер №2 с менее благоприятными условиями и контейнер №3 с неблагоприятными, на наш взгляд, условиями (фотография №4 Приложения).
2.3 Исследование влияния температуры
Подготовив семена для наблюдений, мы расставили наши контейнеры в три разных места с тремя разными температурными режимами: t C +15 у входа на балкон, t C +20 на подоконнике в кухне, t C +25 на комоде возле батареи. Температуру измеряли при помощи термометра (фотографии №1,2,3 Приложения). Температура измеряется в градусах Цельсия. Мы выбирали места с одинаковым уровнем освещения. И поливали все три контейнера в одно и то же время. Исследование мы начали 02 декабря. До 04 декабря видимых признаков мы не увидели ни в одном из контейнеров. А уже 05 декабря в контейнере №1, который стоял возле батареи, появились ростки до 1 см. На следующий день появились ростки у контейнера №2 на подоконнике на кухне. И только 08 декабря контейнере №3 с самым холодным температурным режимом появились ростки. В это время в первом контейнер ростки достигли высоту 15 см, а во втором контейнере уже 6 см. Все данные мы занесли в таблицу. Исследование длилось 10 дней. Этого было достаточно для того, чтобы они выросли или не выросли, для того, чтобы результат был очевиден. В итоге этого исследования высота ростков была следующей: самый теплый контейнер — высота 20 см, средний температурный режим 15 см, ростки в холоде достигли всего 8 см. Таким образом, мы видим разницу в росте растений в 12 см (фотография №9 Приложения).
Источник
Исследования роста комнатных растений
Чтобы определить отклонения от нормы при уходе за домашними растениями (полив, минерализация почвы, освещение и его спектральный состав), а также проследить зависимость наличия заболеваний от условий содержания и затем сформулировать рекомендации по повышению качества содержания домашних культур.
Что нужно делать
Вы получите по почте сенсор, измеряющий температуру, освещенность, влажность и минерализацию. Затем нужно будет установить его в горшок с растением и ухаживать за растением в привычном режиме в течение четырех недель. Каждую неделю нужно делать фотографии растения в хорошем качестве, а по окончании наблюдений заполнить опросник об уходе за растением и отправить сенсор нам назад.
Каждого участника ждет денежное вознаграждение: 1000 р.
Как стать участником
Участником может стать любой желающий, проживающий на территории РФ, особенно приветствуются натуралисты и садоводы. Важно иметь домашнее растение, за которым ухаживаете непосредственно Вы и удобный способ получения / отправки сенсора по почте. Доставка осуществляется компанией СДЭК, расходы берут на себя организаторы.
Сперва нужно зарегистрироваться, заполнив форму:
https://forms.gle/xLVX3mAgmBYvXfr57
Мы отправим вам по почте сенсор, который регулярно измеряет температуру, освещенность, влажность и минерализацию. Вы нужно будет установить сенсор в горшок с растением согласно инструкции и затем ухаживать за растением в привычном режиме в течение четырех недель.
Еженедельно (не ежедневно) нужно делать фотографии растения в хорошем качестве. По окончании наблюдений нужно заполнить форму с вопросами по уходу за растением и отправить сенсор нам назад.
Мы созваниваемся с каждым участником лично, рассказываем о деталях получения и установки сенсора и ход наблюдений.
Каждого участника ждет денежное вознаграждение: 1000 р.
«О проекте» словами его авторов
Мировой рынок комнатных горшечных растений измеряется миллионами растений, продаваемых ежегодно (1). На уровне потребителя отсутствие знаний по уходу за растениями, а также детального контроля условий содержания приводят к ухудшению роста и часто к гибели растения. Современные технологии (микроконтроллеры низкого потребления, IoT, machine learning) позволяют обеспечить регулярный мониторинг за основными показателями роста (2), а также облачное хранение (3) и анализ данных для выработки персонализированных рекомендаций по уходу за растением (5-11).
В рамках исследования мы собираем данные об условиях содержания различных типов комнатных растений (температура, освещенность, влажность, минерализация). С помощью машинного обучения мы определяем отклонения от нормы в условиях содержания, определяем дневные и сезонные циклы изменения температуры и освещенности, состав спектра дневного и искусственного освещений. Также по фотографиям растений мы определяем возможные болезни с целью выявления зависимости от условий содержания. В целом проект поможет определить стратегии ухода за домашними растениями при наличии регулярного мониторинга.
Кто организовал проект
Проект организован совместно с факультетом биологии университета Людвига-Максимилиана (Германия) и стартапом «CareFit» (Россия).
Андрей Ермаков — куратор проекта (ф-т ВМиК МГУ). Руководитель проекта стартапа «CareFit»: производство сенсоров и обеспечение платформы для сбора данных;
Андрей Соболев — научный консультант проекта. К.б.н., научный сотрудник Университета Людвига-Максимилиана, Мюнхен; машинное обучение и анализ данных;
Евгения Демидова — администратор и аналитик исследования.
Литература и ссылки
J. Maxey-Vesperman, Z. Goldasich and G. Tewolde. (2019). Smart Plant Life Monitoring System. IEEE 16th International Conference on Smart Cities: Improving Quality of Life Using ICT & IoT and AI (HONET-ICT), 2019, pp. 238-240, doi: 10.1109/HONET.2019.8907989.
Yang, J., Liu, M., Lu, J. et al. (2018). Botanical Internet of Things: Toward Smart Indoor Farming by Connecting People, Plant, Data and Clouds. Mobile Netw Appl 23, 188–202. https://doi.org/10.1007/s11036-017-0930-x
Matsubara S. (2018). Growing plants in fluctuating environments: why bother?. Journal of experimental botany, 69(20), 4651–4654. https://doi.org/10.1093/jxb/ery312
Poorter, H., Fiorani, F., Pieruschka, R., Wojciechowski, T., van der Putten, W., Kleyer, M., Schurr, U., Postma, J. (2016). Pampered inside, pestered outside? Differences and similarities between plants growing in controlled conditions and in the field. New Phytologist. https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14243
Vialet-Chabrand, S., Matthews, J. S., Simkin, A. J., Raines, C. A., & Lawson, T. (2017). Importance of Fluctuations in Light on Plant Photosynthetic Acclimation. Plant physiology, 173(4), 2163–2179. https://doi.org/10.1104/pp.16.01767
Junker, A., Muraya, M. M., Weigelt-Fischer, K., Arana-Ceballos, F., Klukas, C., Melchinger, A. E., Meyer, R. C., Riewe, D., & Altmann, T. (2015). Optimizing experimental procedures for quantitative evaluation of crop plant performance in high throughput phenotyping systems. Frontiers in plant science, 5, 770. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00770
Alter, P., Dreissen, A., Luo, F. L., & Matsubara, S. (2012). Acclimatory responses of Arabidopsis to fluctuating light environment: comparison of different sunfleck regimes and accessions. Photosynthesis research, 113(1-3), 221–237. https://doi.org/10.1007/s11120-012-9757-2
Chiang C, Bånkestad D, Hoch G. (2020). Reaching Natural Growth: Light Quality Effects on Plant Performance in Indoor Growth Facilities. Plants (Basel). 2020 Sep 27;9(10):1273. doi: 10.3390/plants9101273. PMID: 32992521; PMCID: PMC7599614.
Shagol, C., Kim, K. J., Han, S., Jeong, N. R., Ju Kim, H., Jung, B. Y., Yun H. K. (2018). Identification and Classification of Indoor Plants According to Light Intensity Requirements for Botanical IoT Application. Journal of People, Plants, and Environment 2018;21(5):329-341. doi: 10.11628/ksppe.2018.21.5.329
L. Marcos and K. V. Mai. (2020) Light Spectra Optimization in Indoor Plant Growth for Internet of Things. IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), pp. 1-6, doi: 10.1109/IEMTRONICS51293.2020.9216421.
Источник