«Zion-питательная добавка для выращивания растений»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Мантуровская средняя общеобразовательная школа»

Индивидуальный итоговый проект

«Zion-питательная добавка для выращивания растений»

Выполнил обучающейся 9 Б класса

Ледовской Артем

Руководитель проекта

Учитель биологии
Никулина Вера Валерьевна

Работа допущена к защите «_____» _______________ 2024 г.

Подпись руководителя проекта ___________________

Мантурово

2024 г.

Оглавление

Введение

стр.

Глава1 Ионитный субстрат

1.1. История создания ионитной почвы

стр

1.2. Ионитный субстрат

стр.

1.3. Гумус и его роль в создании и сохранении плодородия почвы

стр.

1.4 Обогащение почвы гумусом

стр.

1.5 Плодородие почвы, его виды и сохранение

стр.

Глава 2. Почвосмесь

2.1. Общие требования к почвосмесям.

стр.

2.2 Виды готовых почвосмесей

стр.

Глава 3. Анализ посадочных грунтов «Малышок» и «Крепыш».

3.1 Сравнительный анализ стоимости различных посадочных грунтов и основных агрохимических показателей, заявленных на маркировке.

стр

3.2. Органолептический анализ исследуемых образцов почв.

стр

Заключение

стр.

Список источников

стр.

Приложения

стр.

Введение

Почва является основным источником обеспечения растений питательными веществами Растения своей корневой системой поглощают из почвенных растворов и затем усваивают необходимые ему питательные вещества. Для всех растений необходимы 13 элементов, которые принимают участие в обмене веществ: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, медь, цинк, молибден, бор, хлор. Азот, фосфор, калий, кальций, сера и магний содержатся в растениях в значительных количествах, и называются макроэлементами, остальные в ничтожных количествах и называются микроэлементами, но и они очень важны для растения.

Это наводит на мысль о том, что при отсутствии в почве одного из этих элементов происходят резкие изменения основных жизненных функций растений: тормозится рост, нарушается нормальный ход фотосинтеза. Мы обратили внимание на то, что во многих кабинетах и рекреациях школы растения имеют нездоровый внешний вид. Мы заинтересовались и решили провести исследование.

Цель работы: выяснить эффективность применения питательной добавки «цион» для растений.

Задачи:

¨ Проанализировать литературу по данному вопросу.

¨ Рассмотреть варианты питательных добавок.

¨ Провести эксперименты по применению Ziona.

¨ Cделать выводы о эффективности Ziona.

Объект исследования: питательная добавка Zion.

Предмет исследования: качество питательной добавки Zion.

Гипотеза: мы предположили, если развитие растения зависит от питательных элементов, то это отражается на его ростовом процессе.

Методы исследования: изучение и анализ литературных источников, проведение эксперимента по применению Zion.

Глава 1. Ионитный субстрат

1.1. История создания ионитной почвы

Создателя искусственной почвы на основе ионитов (Бионы) зовут Владимир Сергеевич Солдатов.
1965 — кандидат химических наук
1970 — доктор химических наук
1972 — профессор
1977 — Член корреспондент
1984 — Академик национальной академии наук Белоруссии
В копилке научных достижений Владимира Сергеевича Солдатова 66 патентов и авторских свидетельств, в том числе и Свидетельство № 211935 на "Способ получения ионообменных субстратов для выращивания растений" выдано 16 октября 1965 года. Владимиру Солдатову тогда было 28 лет.
Солдатов: "Жизнь в 50 конце 50 годов сразу в одночасье резко изменилась, когда был запущен первый спутник. Это 1957 год, я был на четвертом курсе химфака. Я помню, что все буквально бредили космическими исследованиями. А когда я был в аспирантуре, в 61 году, в космос полетел Гагарин. Ну и все, кто был склонен к научной работе, хотели заниматься чем-то, связанным с космосом. Я был, конечно, не исключением".
А годом ранее, в рамках программы колонизации Марса, которой руководил академик Королев, институт Солдатова получил специальное задание.
Солдатов: "Это задание было не очень приятным - разработка систем утилизации отходов жизнедеятельности человеческого организма для небольшого коллектива в космосе. Так, чтобы можно было продукты жизнедеятельности превратить в питательные растворы для растений, а растения выращенные на этом растворе предположительно использовать в пищу. Таким образом должен быть создан небольшой замкнутый экологический цикл".
Но ничего не получилось. Создать систему, которая могла бы надежно работать в космосе было технически невозможно.

Солдатов: "Ее между прочим не удалось сделать и до сих пор. Средств для решения этой программы тогда не было. Много чего не было. Но тем не менее, Королев был человеком дальновидным и решительным, и он все равно эту программу начал. За космическое растениеводство тогда боролось несколько школ. Причем очень известные московские и питерские ученые. Твердо говорили, что нужно приспособить гидропонику для этого дела".
Гидропоника теоретически - прекрасный, экономный вариант выращивания растений в космосе. Достаточно взять примерно 10 литров раствора и гонять его по замкнутой системе, время от времени добавляя питательные вещества.
Солдатов: "Дело в том, что чтобы эти 10 кг раствора поддерживать в нужном состоянии нам нужны: весы — сразу проблема в космосе, измерители объемов, микронасосы, которые будут качать. Сами растворы перенасыщенные, они образуют небольшое количество осадков. То есть нам нужна целая серия приборов вокруг растений. Если это аэропоника, то возникает вопрос: как вы морковку закрепите? Как это пространство разделить?
Тем не менее эти исследования были «в фаворе», потому что это были местные идеи. А мы были так, немножко сбоку. Существовала заинтересованность в том, чтобы продвигать традиционные методы, различные варианты гидропоники.
Я говорю: "Ну, что, а у нас это будет корыто с Бионой и никаких измерительных приборов не надо". Мы подумали, что, наверное, лучше и проще сделать искусственную почву на основе ионитов, а я как раз занимался ионитами".
Владимир Солдатов занимается ионитами всю жизнь. Из 650 его научных работ ионитам посвящены практически все.
1971 год — Премия Ленинского комсомола за цикл работ по термодинамике ионообменных процессов
1980 год — Государственная премия Белорусской СССР за разработку теоретических принципов и технологий получения искусственной ионитной почвы, как универсальной среды для корневого питания растений.

Солдатов: "Ионитами называются твердые вещества, которые могут поглощать очень большие количества элементов питания растений. Эти элементы химически связаны с телом этих твердых веществ. Они могут быть выделены, но выделены не просто так, а в обмен на какие-то другие вещества.
Растение выделяет в окружающую среду свои метаболиты. Основные из этих метаболитов — это заряженные частицы. Когда ион водорода выделяется из растения, он достигает поверхности ионита и может заместить ион калия. Калий выделится из ионита и может быть поглощен корнем растения. В итоге мы получаем, что в ион водорода приходит на место иона калия в ионит, а ион калия на место иона водорода в растение и может быть им усвоен.
Мы попробовали сделать ионитную почву и она получилась. Получилась, надо сказать, с первой попытки".
Но настоящее испытание началось через два года. Группу Солдатова включили в засекреченную космическую программу М.А.В.Р.
Солдатов: "Уже в 1967 году был заложен большой эксперимент, очень хорошо продуманные эксперимент, который назывался НЛК (Наземный Лабораторный Корпус). Это имитация кабины космического корабля, весом во много тонн. Мы стали одними из соисполнителей программы М.А.В.Р. Это программа долгосрочного исследования Марса и Венеры. Такая интересная программа, по которой и Марс, и Венеру планировали исследовать одним ходом. Наше участие заключалось в том, чтобы сделать большое количество ионитной почвы достаточное для питания растений. Чуть больше тонны".
Из дневников участников эксперимента:
"Наша жизненная площадь 12 квадратных метров. Половину ее занимает оборудование. Экспериментаторы следят за нами с помощью телевизионных камер. Мы все время находимся под наблюдением".
22 января начался второй период эксперимента. Исследовалась проблема взаимного влияния человека и высших растений. В этом периоде к гермокамере была пристыкована оранжерея.
Солдатов: "Дело в том, что сначала соорудили оранжерею, но ее не подключили. Почти два месяца она стояла не подключенная к отсеку гермокамеры".
Из дневников участников эксперимента:
"И все равно невозможно объяснить, что означает для нас оранжерея. Насколько психологически это важно — видеть зелень, дотрагиваться до нее, знать, что она здесь растет".
Солдатов: "В этой оранжерее росли высокопродуктивные зеленные культуры с коротким вегетационным периодом. Это салат, укроп, огуречная трава и кресс салат. Их урожайность была на первый взгляд не очень высокой. От двух до четырех килограмм на квадратный метр за вегетацию. Но дело в том, что вегетация была очень короткая. 15 дней света и 15 дней полной темноты — это имитация лунного дня и ночи. Исследователи получали в среднем по 150 грамм зеленых растений в день".
Общая площадь посевов была 7,5 кв. метров. Всего за время имитации полетов сняли 10 урожаев. То есть примерно 20 кг зелени в месяц на 7,5 метрах. 10 раз в год без солнечного света.
Но продолжения исследований ионитной почвы не последовало. 21 июля 1969 года человек впервые ступил на поверхность Луны. И этот человек был американцем. Началась лунная гонка. Программу М.А.В.Р. свернули. Ионитный субстрат оказался невостребованным. О разработке, конечно, узнали журналисты, появились статьи. Первыми заинтересовались растениеводы-любители. Просили прислать образцы, но присылать было нечего. Изготавливали Биону в лабораторных условиях и в лабораторных количествах.
Солдатов: "В конечном итоге было освоено производство этих материалов на нескольких предприятиях в Советском Союзе, но широкого применения все-таки не нашло".
Потом не стало Советского Союза и о Бионе забыли.
Но в лаборатории Владимира Сергеевича Солдатова в Институте Физико-органической химии Академии наук Республики Беларусь работа над ионитными почвами не прекращалась никогда.

Информация о основоположнике Академике Владимире Сергеевиче Солдатове, технологии ионитопоники и истории создания ионитных субстратов показана в документальном фильме МАВР (испытания искусственной почвы при моделировании полета на Марс).

1.2. Ионитный субстрат

ЦИОН - это питательный субстрат для выращивания растений, полученный с использованием ионитов. Иониты — твердые нерастворимые вещества, способные обменивать ионы, находящиеся на поверхности функциональных групп матрицы на ионы из контактирующего раствора. В качестве матрицы могут быть использованы синтетические органические смолы или некоторые природные минералы, имеющие в своем составе кислотные или щелочные функциональные группы. Наиболее распространенными и широко применяемыми неорганическими природными ионитами являются цеолиты. Один из природных цеолитов - клиноптилолит – используется в качестве сырья для производства ионитного субстрата ЦИОН.

Исходные природные клиноптилолиты не содержат в своем составе основных элементов питания растений – азота и фосфора. В них также практически отсутствует калий и магний. Поэтому растения не могут расти на чистом клиноптилолите, что и было доказано экспериментально. Однако, если подвижные ионы натрия и кальция, имеющиеся в природном клиноптилолите, путем его химической модификации заменить на ионы аммония и калия, ввести корректирующие добавки, содержащие фосфор, магний, кальций, серу и микроэлементы, то продукт такой модификации становится питательной средой для выращивания растений – ионитным субстратом.

Ионитные субстраты ЦИОН могут использоваться в неблагоприятных и экстремальных условиях окружающей среды, когда выращивание растений с использованием традиционных методов затруднительно или невозможно. Фактически он представляет собой полноценную, экологически чистую, долговременную систему питания растений всеми необходимыми минеральными элементами.

В ионитных субстратах питательные элементы химически связаны с носителем и могут быть поглощены корнем растения только в обмен на ионы-метаболиты (в роли метаболитов выступают, в основном, ионы водорода, гидрокарбонат- и карбонат-ионы, синтезируемые самим растением из углекислого газа и воды). Эти ионы обмениваются на питательные элементы субстрата и поглощаются корнем. В связи с этим растение получит ровно столько и таких питательных элементов, сколько оно само запросило. Таким образом формула субстрата подстраивается под «запрос» конкретного растения.

Способ получения ионитных субстратов позволяет обеспечить их стерильность. Ионитные субстраты пригодны для выращивания любых видов растений. Может использоваться в виде грунта (растения могут выращиваться на 100% субстрате) или в виде корректирующих добавок к почве или бесплодной среде (песку, перлиту и др.). Элементы питания не вымываются из субстрата в следствие переувлажнения грунта. Ионитные субстраты ЦИОН имеют свойство после длительного использования (истощения) поглощать и удерживать обычные минеральные удобрения с последующим их контролируемым выделением и, таким образом, увеличивают плодородие грунта на протяжении продолжительного периода времени. Качество исходной почвы практически не имеет значения при использовании ЦИОН и не влияет на его эффективность. Смесь содержащая 3-5% ионитного субстрата ЦИОН и 95-97% чистого песка сопоставима по плодородию с большинством коммерческих питательных грунтов.

Передозировка при использовании ЦИОН невозможна, а срок его эффективной работы без регенерации зависит от интенсивности роста растений.

1.3. Ионитный субстрат Цион

ЦИОН представляет собой сбалансированный набор элементов питания растений

Ионитный субстрат ЦИОН – высококонцентрированная гранулированная питательная среда для выращивания растений. Растение может расти на 100% субстрате. Ионитные субстраты на полимерной основе активно используются на космических челноках, подводных лодках, арктических станциях и др. ЦИОН - это натуральная комплексная добавка, которая содержит все элементы питания, необходимые для гармоничного роста растения

1.4. Схема работы циона

Чтобы понять, чем ионитный субстрат отличается от минеральных удобрений, определим основные

Проблемы, возникающие при использовании минеральных удобрений

· Своевременность внесения элементов питания – точное отслеживание момента внесения элементов питания На протяжении жизненного цикла растения внесение минеральных удобрений необходимо проводить многократно, в зависимости от фазы роста растения. Сроки внесения удобрений разные, например, азотные удобрения вносятся только до середины лета. Быстродействующие удобрения вносят (жидкие) в середине мая, медленного действия в апреле.

·

Корректное внесение элементов питания - необходимо точно знать, что и в каком количестве внести.
На разных этапах роста растению требуется определенное количество конкретных элементов питания. Ошибка при в внесении минеральных удобрений может привести к нарушению роста растения.
Так, избыток азота особенно в сочетании с недостатком фосфора, калия и полива очень опасен, растения активно растут в ущерб цветению и плодоношению, осенью растения слабеют и становятся не устойчивыми к заморозкам.
Следствием неправильного введения одного из минеральных веществ может стать недостаток питания. Так, чрезмерное значение калия усложняет доступность магния для растений.

· Риск передозировки – недопустимость преодоления предельного порога внесения (для недопущения осмотического шока). При этом особо следует отметить тот факт, что важным является не только общее количество вносимого элемента, но и его соотношение к другим. Высокая доза удобрения приводит к плохому потреблению корнями других микроэлементов.

Основная особенность питания растений при использовании минеральных удобрений – «Будешь питаться тем, что дают, сколько дают и когда дают».

1.5. Базовое сравнение циона

Различные почвы, питательные смеси, торфогрунты обладают разным химическим составом. Часто этот состав известен весьма приблизительно, либо же приведен у некому среднему знаменателю.

Содержание элементов питания

Питательная
среда

Азот
(N)

Фосфор
(P2O2)

Калий
(K2O)

мг/дм3

мг/кг

мг/дм3

мг/кг

мг/дм3

мг/кг

ЦИОН

6000

6000

5900

5900

14100

14100

Питательный раствор

238

238

710

710

400

400

Чернозем

-

50-150

-

700

-

500

Глинозем

-

50-150

-

300

-

300

Стандартный грунт
для выращивания
растений

210

630

500

1500

400

1200

Состав ЦИОН

В отличие от природных почв и коммерческих торфогрунтов:

· Химический состав ионитных субстратов точно известен, полностью контролируем, воспроизводим в производственном процессе и может быть целенаправленно изменен для удовлетворения требований специфических растений.

· Ионитные субстраты практически стерильны (что обусловлено способом их получения) и легко могут стерилизоваться в процессе эксплуатации.

· Срок хранения ионитных субстратов неограничен; они могут храниться в закрытых мешках или контейнерах приобычных условиях в любое время года.

· Ионитные субстраты не содержат в своем составе фитогормоны, ускорители роста, гербициды или другие химикаты, потенциально опасные для человека.

· Ионитные субстраты могут использоваться «как есть» или в качестве добавок в природные почвы, питательные или бесплодные грунты для увеличения их плодородия и способности удерживать минеральные удобрения после истощения субстрата при длительном использовании.

Чем отличаются разные виды ЦИОН?

Таблица отличий разных видов ЦИОН

Тип субстрата

Содержание основных элементов питания в ионитных субстратах ЦИОН, мг/кг

pH

Калий (K2O)

Кальций (Ca)

Магний (Mg)

Азот (N)

Фосфор (P2O2)

Сера (S)

9100

5300

4200

14000

6200

5900

6,9

14100

4100

200

6200

5900

1000

6,7

18800

4100

200

5500

6600

1000

6,3

11280

4100

200

6600

5200

1000

6,5

28200

4100

200

4100

5900

1000

6,0

22100

4100

200

4900

6200

1000

6,5

17100

4100

200

5000

6200

1000

14100

6200

5900

14100

6200

5900

Особенности ионитных субстратов

• В отличие от природных почв и коммерческих торфогрунтов, химический. состав ионитных субстратов точно известен, полностью контролируем, воспроизводим в производственном процессе и может быть целенаправленно изменен для удовлетворения требований специфических растений.

• Ионитные субстраты практически стерильны (что обусловлено способом их получения) и легко могут стерилизоваться в процессе эксплуатации.

• Срок хранения ионитных субстратов неограничен; они могут храниться в закрытых мешках или контейнерах при обычных условиях в любое время года.

• Ионитные субстраты не содержат в своем составе фитогормоны, ускорители роста, гербициды или другие химикаты, потенциально опасные для человека.

• Ионитные субстраты могут использоваться «как есть» или в качестве добавок в природные почвы, питательные или бесплодные грунты для увеличения их плодородия и способности удерживать минеральные удобрения после истощения субстрата при длительном использовании

Глава 2. Практическая часть

В современном мире (21 века) стали часто использовать новые технологии в той или иной сфере жизни. Науки не стоят на месте, постоянно совершенствуются, и какие либо открытия мы узнаем из интернет-ресурсов, социальные сети. Самой популярной профессией становятся блогеры, рекламирующий какой-либо продукт. Так и ионитный субстрат, цион, стали рекламировать многие садоводы- любители. Нам стало интересно, действительно ли он так хорош, и дает отличный продукт в овощеводстве?!

В марте 2023 году было решено применить цион на приусадебном участке на сладком перце, томатах и баклажанах. В розничных магазинах нашего региона, а именно нашего села Мантурово, продавцы не слышали о ионитном субстрате, как цион. Поэтому субстрат был приобритен на маркетплейсе Wildberies за 819 рублей 700г.

При посадки семян в грунт для рассады, было решено, изначально не добавлять питательную добавку в субстрат ( «малышок», «крепыш»).

Как только семена проросли и дали третий лист, произвели пикеровку растений в индивидуальные стаканчики с добавлением циона (0,5 чайной ложки на 1 стакан). Результаты действия циона на момент роста растения не заставил долго ждать. Результаты отражены на фотографиях.

На данной фотографии мы можем уже судить о действии циона на растение: яркая окраска, «сильная» корневая система, плотные и сочные стебли растения, не зависимо, будь то перец, баклажан или томат.

В мае месяце 2023 года, данная рассада овощей была высажена в открытый грунт. Т к ионитного субстрата оставалось небольшое количество, было принято внести его под сладкий перец, но при этом оставив несколько растений перца без добавки циона- для сравнение его действия.

В каждую лунку для одного растения было добавлено по 1 столовой ложки циона. Перцы были посажены на расстоянии 25-30 см друг от друга. В течении всего роста растений, никаких дополнительных подкормок не проводили ( для дополнительной точности и эффективности ионитного субстрата), поливали водой.

Нас интересовал вопрос, какой будет урожай? Будут ли болезни на перце? Сентябрь месяц наступил и наступило время сбора урожая.

Как видно, на фотографиях, кусты перца обладают ярко-зеленой окраской, обилие зеленых листьев, большое количество плодов на 1 растении (4-6 шт). это свидетельствует нам о том, что растение достаточно получало питание и оно здоровое.

Сорта семян перца были: Джемени, Партнер F-1 и Аллар. Все семена от агрофирмы «Партнер».

Плоды были сочные, сладкие, толщина стенок до 7 мм!!! Разберем сорт перца «Джемени»: производитель заявляет на этикетке, что масса плода составляет 200-250 г. Нами же использовался цион, и вес плодов составлял 550-650 г! это доказывают фотографии.

Растения не получающие питательную добавку «Цион» имели внешний вид «худший»: слабая корневая система, малое количества листьев, количество плодов 1, максим 2;имелись заболевания самих плодов, что отражен на фото.

Таким образом мы можем сделать вывод:

- Цион универсальный обеспечивает интенсивный рост растений на любом грунте, развитие сильной корневой системы, повышает урожайность зеленных, овощных и плодово-ягодных культур.

- Способствует адаптации и приживаемости растений после пересадки.

- Рекомендован для прямого контакта с корневой системой.

- Передозировка и корневой ожог невозможны.

Заключение

Цион -представляет собой полноценный питательный субстрат, который может использоваться как самостоятельно, так и в виде малых корректирующих добавок к любым основам (обедненные и деградированные грунты, пески и разбалансированная почва любого состава).

ЦИОН выделяет питательные элементы по запросу растения, обеспечивая оптимальные условия для его роста и развития. Предотвращает вымывание минеральных веществ, внесенных в почву. Позволяет на длительный период обходиться без внесения минеральных удобрений.

Изготовлен на основе 100% природного материала. Не содержит нитратов, пестицидов, гербицидов, ускорителей роста и фитогормонов.

ЦИОН содержит полный набор микро и макроэлементов, необходимых для гармоничного роста растений. Заметный эффект увеличения роста биомассы достигается внесением в почву от 2% ионитного субстрата.

Рекомендуется прямой контакт с корневой системой. Передозировка и корневой ожог невозможны.

Преимущества ионитных субстратов ЦИОН:

- Пригоден для выращивания любых видов растений

- Содержит в 60 раз больше питательных веществ, чем самый плодородный грунт

- Способствует адаптации и приживаемости растений после пересадки

- Способствует активному развитию корневой системы, что приводит к интенсивному росту растений (рассады), пересаженных на обычную почву c использованием ЦИОНа

- Отдает питательные вещества растению в обмен на его естественные метаболиты.

- Восстанавливает плодородие бедных и деградированных почв

Литература

1. zion-rus.ru

2. mirvodymsk.ru

3. city-farmer.ru

4. youtube.com