Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка: збір і підготовка зразків
Наскільки певні ґрунти та рослинні субстрати придатні для живлення рослин? Цей експеримент присвячений вимірюванню електропровідності ґрунтів і субстратів рослині, що дає нам змогу визначити, які з досліджуваних ґрунтів і рослинних субстратів вже містять поживні речовини для росту рослин, а які краще забезпечити додатковими поживними речовинами у вигляді добрив.
Додаткова інформація для вчителів (1/5)
Попередні знання
Принцип
Рослини отримують свої поживні речовини у вигляді іонів із солей у ґрунті. Найважливішими з 16 поживних речовин, необхідних для росту рослин, є азот у формі нітратів і амонію, фосфор у формі фосфатів і калій у формі калійних солей. Ґрунти також потребують вапна (карбонату кальцію) для запобігання підкислення ґрунту (зниження рівня рН). Для використання в сільському господарстві ці поживні речовини додаються в ґрунт за допомогою неорганічних добрив. Для кімнатних рослин використовують ґрунт із додаванням добрив.
Мета цього експерименту - виміряти електропровідність досліджуваних ґрунтів і субстратів рослин та отримати інформацію про вміст у них поживних речовин. Цей метод також цікавий для порівняння вмісту поживних речовин у різних зразках ґрунту та субстрату.
Додаткова інформація для вчителів (2/5)
Мета навчання
Учні мають розуміти, що засоленість ґрунтів може сильно різнитися. Крім того, вони мають встановити зв'язок між засоленістю і придатністю ґрунту для рослин.
Завдання
Учні мають виміряти електропровідність різних ґрунтів за допомогою датчика Cobra SMARTsense-Електропроводимість (Cobra SMARTsense Conductivity) та отримати інформацію про вміст солей.
Додаткова інформація для вчителів (3/5)
Інтерпретація результатів
- Вимірювання дає тільки порівняльні значення. Вимірювання електропровідності не дозволяє чітко визначити вміст поживних речовин, а дає лише інформацію про вміст солей. Інші датчики Cobra SMARTsense можна використовувати для оцінки вмісту окремих поживних речовин.
- Ґрунт для посадки рослин і орхідей складається з суміші торфу, ферментованої кори і компосту, до якої додані неорганічні солі для початкового забезпечення рослин поживними речовинами. Ґрунт для посадки рослин також можна порівняти з ґрунтом для розсади, оскільки в ґрунті для вирощування містить меншу концентрацію солей через чутливість рослин, що проростають.
- Верхній шар ґрунту сільськогосподарського поля - на відміну від ґрунту з лісу - має вищу електропровідність, ніж мінеральний верхній шар листяного лісу, завдяки регулярному внесенню добрив і вапна.
Додаткова інформація для вчителів (4/5)
Торф
- Торф має найменше значення електропровідності, а отже, найнижчий вміст солей. Тому торф користується попитом як субстрат для вирощування декоративних рослин і в розсадниках, оскільки його низький вміст солей дозволяє легко дозувати добрива без ризику токсичного впливу на рослини.
- Торф є обмеженою природною сировиною, запаси якої зменшуються.
- Відповідно до Плану Федерального уряду Німеччини щодо захисту клімату до 2050 року в довгостроковій перспективі передбачається заборона на використання торф'яних ґрунтів у садівництві та ландшафтному дизайні.
- У середньому щороку створюється шар торфу товщиною близько 1 мм. Відповідно, ріст торфу відбувається дуже повільно.
Додаткова інформація для вчителів (5/5)
Пропозиція для додаткового експерименту
В експерименті з вирощування рослин можна показати, що для здорового росту рослин вирішальне значення має не лише наявність поживних речовин, а й їхня оптимальна концентрація. З цією метою пророщують боби або квасолю. Потім промивають коріння, щоб на ньому не залишилося ґрунту. Одночасно у цьому експерименті готуються поживні розчини з різною концентрацією нітрату амонію (аміачної селітри) як азотного добрива. Через кілька днів, після того як між сім'ядолями проклюнулися перші листочки, відбирають, які приблизно однаково розвинені. Потім за допомогою вати кожну рослину поміщають у пробірки з живильним розчином таким чином, щоб коріння було повністю занурене в розчин. Під час експерименту пробірки багаторазово поповнюються відповідними поживними розчинами. Експеримент не можна продовжувати занадто довго, оскільки через загальну нестачу поживних речовин рослини незабаром зів'януть. Експеримент можна продовжити за бажанням, використовуючи розчини сульфату калію як калійне добриво та фосфату кальцію різної концентрації як фосфорне добриво.
Інструкції з техніки безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Добриво містить поживні речовини у вигляді солей
Ви коли-небудь помічали вдома або в дорозі, що рослина чудово росте в одному горщику, а в іншому - відстає в рості? Це може бути пов'язано з різним вмістом поживних речовин у ґрунті.
Щоб отримати інформацію про це, необхідно виміряти електропровідність ґрунту, оскільки рослини поглинають поживні речовини з ґрунту у вигляді іонів із солей.
Завдання
Внесення добрив впливає на засоленість ґрунту
Виміряйте електропровідність різних зразків ґрунту. Це можуть бути зразки з горщика домашньої рослини або з вулиці.
Порівняйте отримані результати та спробуйте інтерпретувати, які наслідки вони можуть мати для росту рослин.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - Conductivity - Електроровідність, 0...20000 мкСм/см, 0...100°C (Bluetooth) | 12922-01 | 1 |
| 2 | Склянка, з квадратним дном, HDPE, 100 мл | 47417-00 | 4 |
| 3 | Промивалка, пластмаса, 500 мл | 33931-00 | 1 |
| 4 | Чашка Петрі, скло | 64705-00 | 4 |
| 5 | Мірний циліндр, високий, BORO 3.3, 25 мл | 47328-00 | 1 |
| 6 | Портативні ваги, OHAUS CR221 | 48913-00 | 1 |
| 7 | Вода, дистильована, 5 л | 31246-81 | 1 |
| 8 | Еталонний розчин, 1413 мкS/см (25°C), 460 мл | 47070-02 | 1 |
| 9 | measureAPP - безкоштовне програмне забезпечення для вимірювання для всіх пристроїв та операційних систем | 14581-61 | 1 |
Підготовка (1/2)
Для вимірювання за допомогою датчиків Cobra SMARTsense необхідне додаток PHYWE measureAPP. Цей застосунок можна безкоштовно завантажити з відповідного магазину додатків (QR-коди дивіться нижче). Перед запуском додатка, будь ласка переконайтеся, що на Вашому пристрої (смартфоні, планшеті, персональному комп'ютері) активовано Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Підготовка (2/2)
Виконання роботи
- Переконайтеся, що Bluetooth увімкнено на мобільному пристрої.
- Увімкніть датчик електропровідності Cobra SMARTsense (Cobra SMARTsense Conductivity), натиснувши кнопку живлення.
- Відкрийте застосунок PHYWE measureAPP і виберіть датчик "Електроровідність".
Виміряне значення в PHYWE measureAPP
Виконання роботи
Проведення вимірювання
- Ґрунти та субстрати, які підлягають аналізу, відбирають, переносять у чашки Петрі та висушують на повітрі або в сушильній шафі. Зразки не повинні містити грубих частинок, таких як гравій або шматочки гілок. Рівномірно подрібніть ґрунт якомога дрібніше, щоб забезпечити порівнянність зразків.
- Покладіть 5 г кожного зразка в квадратну пляшку, залийте 25 мл дистильованої води й енергійно струсіть. (При вимірюванні дрібнорозкришених рослинних субстратів рекомендується використовувати 50 мл води. Переконайтеся, що виміряні значення можна порівняти!) Залиште зразки постояти кілька хвилин, поки не утвориться супернатант.
- Виміряйте і запишіть значення електропровідності зразків у супернатанті (надосадової рідини). (Якщо значення вимірювання сильно коливаються, необхідно відфільтрувати зразок і виміряти фільтрат). Після кожного вимірювання добре промивайте датчики.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Питання
Завдання 3
Порівняйте значення електропровідності різних зразків ґрунту. Які висновки можна зробити щодо вмісту поживних речовин у ґрунті?
