Значение и оборудование вегетационных опытов

Вегетационный метод широко используется в растениеводстве, физиологии растений, селекции, земледелии, почвоведении, агрохимии при изучении самых разных проблем. Вегетационные опыты с удобрениями проводятся в искусственных условиях (в сосудах) с целью изучения питания растений и обмена веществ в них.

Первый вегетационный опыт был проведен в 1629 г. голландским естествоиспытателем Ван Гельмонтом. Основоположником вегетационного опыта в области агрохимии является Ж. Буссенго (1837 г.). Первое использование вегетационного метода в России, где в 1896 г. впервые был построен вегетационный домик, связано с именем К. А. Тимирязева.

Вегетационный метод позволяет отделить и выявить роль отдельных факторов в жизни растений при регулируемых условиях влажности, освещенности, температуры и питательного режима. С помощью вегетационного метода в агрохимии были определены необходимые для жизни растений элементы, проводилось сравнение аммиачного и нитратного питания растений, различных форм фосфатов, решены другие кардинальные проблемы. Вегетационный метод незаменим при изучении физиологической роли микроэлементов, новых форм удобрений, особенностей питания растений, оптимальных условий их питания и т.п. В последнее время в вегетационных опытах широко применяют радиоактивные и стабильные изотопы.

Вместе с тем такие проблемы агрохимии, как использование удобрений в севообороте, сочетание их с системой обработки почвы, ухода за растениями и т.д., можно исследовать только в полевых опытах. В вегетационном опыте влияние отдельных факторов на растения изучается в искусственных условиях и его результаты могут не совпадать с данными полевого опыта. При углубленных агрохимических исследованиях необходимо сочетание полевых, вегетационных и лабораторных методов.

Рис. 15.8. Вегетационные сосуды:

а – эмалированные сосуды для различных культур; б – сосуд Вагнера;

в – сосуд Митчерлиха (с поддоном); г – сосуд Кирсанова (с поддоном).

В зависимости от темы исследования в вегетационном опыте в качестве искусственной среды (субстрата) используются: почвенные культуры; водные культуры; разделенные культуры; стерильные культуры; гидропоника; аэропоника. Для проведения вегетационных опытов применяются вегетационные домики, сетчатые павильоны, фитотроны (лаборатории искусственного климата) и другие сооружения.

Вегетационные домики (теплицы) – самые распространенные сооружения для проведения вегетационных опытов. Их делают из деревянного или железного каркаса и стекла. Для проветривания устраиваются жалюзи внизу и форточки на крыше. Вегетационные домики оборудуются стеллажами или вагонетками, на которых размещаются сосуды.

Сетчатый павильон защищает растения от птиц и повреждений. Для его сооружения используется сетка с ячейками 1,5×1,5 и 2×2 см, при меньших размерах ячеек снижается освещенность растений, при больших – она не защищает от птиц. Условия выращивания под сеткой приближены к естественным.

Для вегетационных опытов используют сосуды двух типов, различающиеся по способу полива – без отверстий и с отверстиями в дне (рис. 15.8). Сосуды без отверстий поливают по массе, а с отверстиями – по объему. Первые применяют в более точных опытах. Сосуды с отверстиями в дне имеют поддоны, их можно использовать в сетчатых павильонах. После дождя воду из поддона, в которую перешли питательные элементы из сосуда, вливают обратно. В вегетационных опытах используются пластмассовые, стеклянные и металлические сосуды. Металлические для предотвращения коррозии должны быть эмалированными или покрытыми консервантами (внутри – асфальтовым лаком, снаружи – белой краской). Стеклянные сосуды обычно используются в опытах с водной, стерильной и разделенной культурой.

Рис. 15.9. Виды дренажа для вегетационных опытов:

а – дренаж (желоб) для вегетационных сосудов Кирсанова; б, в – дренаж в вегетационных сосудах для почвенных и песчаных культур.

Размер сосуда зависит от выращиваемой культуры. Для зерновых культур, льна, гороха, гречихи используются сосуды диаметром 15 или 20 см и высотой 20 см, для растений с глубоко растущей корневой системой (клевер, люцерна) соответственно 15 и 30 см, картофеля, корнеплодов, кукурузы – 25×30 или 30×30 см. Для нормального развития зерновых и зернобобовых культур сосуды должны вмещать 5–7 кг почвы, картофеля и капусты – 25–30 кг, сахарной свеклы и других корнеплодов – 15–25 кг. Сосуды должны иметь дренаж – свободное пространство для воды, откуда она могла бы всасываться почвой или песком и поступать к растениям. Для создания дренажа используют битое стекло, гравий (диаметром 3–4 см), специально изготовленный железный гребешок или желоб (рис. 15.9). Битое стекло или гравий насыпают на дно горкой со склоном 30°, они должны занимать не более 70% площади дна сосуда. На один сосуд берут 200–350 г стекла. В горку дренажного материала вставляется трубочка диаметром 1,2– 1,7 см и длиной на 3-5 см выше сосуда. В металлических сосудах роль дренажа выполняет пилообразный желоб.

Основные принципиальные подходы к разработке схем опытов, а также стандартные схемы опытов с удобрениями были рассмотрены в разделе 15.1 «Полевой опыт». Схемы вегетационных опытов могут быть более детальными, а дозы удобрений значительно выше, чем в полевых опытах.