Инструментальные методы исследования в агрономии реферат

Обновлено: 02.07.2024

Основные методы исследования научной агрономии

Исследования, осуществляемые в области агрономических наук, как и в других областях знания, опираются на единый метод познания — метод диалектического материализма. Только он, считая первичным материю и рассматривая существующие процессы и явления, включая живую природу, в движении, в развитии, является единственно научным методом познания. Его законы позволяют понять закономерности и связи между явлениями в природе не только сегодня, но и в историческом плане, предвидеть их развитие на будущее; позволяют вскрыть причинность и зависимость между явлениями, что так важно для научной агрономии и сельскохозяйственного производства.
Агрономия в узком понятии — комплексная наука, в состав которой входят многие ныне самостоятельные науки: физиология растений, агрономическое почвоведение, агрономическая метеорология, земледелие, агрономическая химия, растениеводство, овощеводство, плодоводство, селекция и семеноводство разных культур, сельскохозяйственные энтомология и фитопатология и еще многие другие. Каждая занимается своими вопросами, имеет свои задачи, но цель у них одна — способствовать повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
В агрономии применяют общепринятые приемы научного познания - наблюдение, эксперимент (научный опыт), корреляцию.
Наблюдение — фиксация того, что имеется в естественных условиях. Это простейший прием научного познания, широко применяемый в агрономических исследованиях как самостоятельно, так и в научном эксперименте и осуществляемый по определенной методике. Наблюдением устанавливают количественную или качественную характеристику признаков и свойств объектов и явлений.
Научный эксперимент, или научный опыт — более сложный прием научного познания. Он отличается от наблюдения тем, что воспроизводит (воссоздает) изучаемые явления в контролируемых условиях. Это позволяет следить за ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении комплекса условий. Научный эксперимент широко распространен в научной агрономии. Он должен найти широкое применение и в производстве.
Корреляция — нахождение связей между отдельными явлениями, объектами и т. д. Установление разнообразных связей, например, между агротехническими приемами, условиями среды, факторами жизни, с одной стороны, и особенностями роста и развития культурных растений, урожайностью, качеством урожая, с другой — важнейшая задача научной агрономии и практического земледелия.
В агрономических науках применяют лабораторный, вегетационный, лизиметрический, вегетационно-полевой и полевой (полевой опыт) методы исследования.
Лабораторный метод имеет целью дать количественную или качественную оценку свойствам изучаемых объектов научной агрономии. Объекты исследований обладают многими свойствами, что обусловливает применение разных лабораторных методов исследования. Для изучения конкретных свойств объектов разработаны разные лабораторные методы, встречаются простые и более сложные. Например, влажность почвы можно определить весовым, парафиновым, радиоактивным и другими методами.
Лабораторные методу исследования применяют в наблюдениях и опытах. Отобранные для исследования объекты составляют обычно только выборку от генеральной совокупности, поэтому выборка должна быть представительной (репрезентативной).
Вегетационный метод относится к категории научного эксперимента. Культурные растения выращивают в искусственных, заранее запланированных условиях среды, в сосудах разной емкости, заполненных или специально подготовленной почвой, или песком, или водным раствором. Сосуды помещают на вагонетки или стеллажи в вегетационном домике, что позволяет контролировать почти все факторы жизни. Еще больший контроль за факторами жизни обеспечивается в лабораториях искусственного климата — фитотронах. Вегетационный метод позволил изучить многие закономерности роста и развития растений и продолжает широко применяться при решении многих теоретических и прикладных вопросов агрономических и других наук. Часто вегетационные опыты предшествуют полевому опыту.
Лизиметрический метод близок к вегетационному. Лизиметры — сосуды разной глубины, от размера пахотного слоя до 1—2 м, разной емкости. Их обычно заполняют почвой. Конструкция лизиметров позволяет выделить почвенный раствор.
Вегетационно-полевой метод (вегетационно-полевой опыт) занимает промежуточное место между вегетационным и полевым методами научного исследования. Вегетационно-полевые опыты осуществляют в полевой обстановке, чаще на специально выделенном участке. Растения выращивают в сосудах разной емкости, но без дна и поэтому почва в сосудах имеет контакт с почвой участка. Вегетационно-полевой опыт может быть использован при решении многих агрономических вопросов, не требуя больших затрат, чем выгодно отличается от вегетационного метода исследования.
Полевой метод (полевой опыт) имеет ряд преимуществ, которыми не обладают ранее рассмотренные методы исследования. Его широко применяют в земледелии, растениеводстве, овощеводстве и других агрономических науках.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Инструментальные методы в агрономии и их сущность.

Научная агрономия в своих целях использует главным образом следующие типы опытов : лабораторный, вегетационный, лизиметрический, полевой и производственный.

Лабораторные опыты проводятся в лабораторных условиях без опытных растений. Например, надо изучить, как изменяется содержание доступной растениям воды в почве в связи с изменением ее плотности или как будет изменяться кислотность почвы при внесении различного количества извести. В подобных опытах растения не участвуют, поэтому они и называются лабораторными, а не вегетационными.

Вегетационные опыты проводятся в искусственных условиях, в вегетационных сосудах, в теплицах, оранжереях, вегетационных домиках, в фитотронах в агрономически обоснованной обстановке, регулируемой экспериментатором.

Сосуды для вегетационных опытов применяются из самых различных материалов : стекла, глины, оцинкованного железа, пластика и т. д. В качестве субстрата (среды) для растений используется вода, песок, почва, гравий и т. д. На этом основании вегетационные опыты с названным субстратом получили название водных, песчаных, почвенных, гравийных.

Искусственные условия дают возможность исключить все неблагоприятные не изучаемые факторы и выявить значение того или иного из них в возможно более чистом виде, сделать расчлененный анализ, который в сложной природной обстановке провести нельзя.

Опыты на искусственных средах позволили разрешить ряд очень важных вопросов, относящихся к физиологии растений. Этим методом установлены значение различных элементов в питании растений, механизм их поступления в растения, концентрации, взаимодействия, антагонизм ионов и т. д. Учеными для водных культур разработаны искусственные питательные среды, получившие название растворов В. Кнопа, К. А. Тимирязева, Д. Н. Прянишникова и др.

Вегетационные опыты с почвенными культурами приближаются к производственным условиям. Эти опыты используются для определения содержания в почве доступных (усвояемых) растениям питательных веществ и т. д. Однако результаты вегетационных опытов, по мнению большинства ученых, нельзя непосредственно переносить на полевую обстановку, что не умаляет значения этого метода исследований.

Лизиметрический метод от вегетационного отличается тем, что исследование (изучение) жизни растений и свойств почвы проводится в поле, в специальных лизиметрах, в которых определенный объем почвы отгорожен со всех сторон от окружающей почвы (с боков и снизу). В этих опытах изучаются водный баланс под различными культурами, вымывание и передвижение питательных веществ атмосферными осадками; определяются транспирационные коэффициенты в естественной обстановке и т. д.

Между лизиметрическими и полевыми опытами следует назвать промежуточные — вегетационно-полевые и мелкоделяночные полевые опыты.

Вегетационно-полевые опыты проводятся в полевой обстановке в цилиндрических или квадратных сосудах без дна. Почва здесь отгорожена только с боков на глубину 20—30 см и более. Эти опыты могут быть использованы для оценки эффективности удобрений, плодородия различных генетических горизонтов почвы и других целей.

Мелкоделяночные полевые опыты еще больше сближаются с полевыми опытами, но отличаются от них тем, что площади опытных делянок имеют размер в несколько квадратных метров: 4, 8, 10. На таких делянках все работы выполняются вручную, количество растений незначительно, а их агротехника — не типичная для производственных условий.

В этих опытах могут изучаться такие вопросы, как степень плодородия различных генетических горизонтов почвы, влияние степени плотности пахотного слоя или разных его частей на запасы доступной воды и урожай растений, размещение по профилю пахотного слоя удобрений и др.

Полевой опыт представляет собой метод исследования, который проводится в полевой обстановке на специально выделенном участке в целях установления влияния факторов жизни, условий или приемов возделывания на урожай сельскохозяйственных растений и его качество.

Особенность его, в отличие от рассмотренных, состоит в том, что культурное растение изучается вместе со всей совокупностью почвенных, климатических, агротехнических, а часто и в условиях, очень близких к производственным или непосредственно в производственных условиях.

Физика среды обитания растений. Агрофизические показатели плодородия почвы. Уровни исследования и показатели. Показатели и методы исследований на ионно-молекурном уровне (сущность ускоренного метода П.М. Сапожникова), уровне элементарных частиц (метод Н.А. Качинского, седиментографы) микро и - макроагрегатов. Стандартизированные отечественные и европейские приборы для определения структуры почвы и их работа. Методы и приборы регистрации и определения динамических характеристик физического состояния почвы: плотности сложения (режущие кольца Качинского, Eijkelkam ), пенетрации (пенетрометр Eijkelkam ), агрегатного состава, водопрочной структуры ( Eijkelkam ),водопроницаемости ( Eijkelkam ), весовой и объемной влажности (датчтками Theta Probe ), ОГХ в зоне капиллярно-сорбционного (тензиостат, тензиометр) и матричного (пресс Ричардса потенциала), общей и дифференциальной пористости. Методы и приборы регистрации переуплотнения почвы конструкции АФИ. Концептуальные основы методов. Методические требования к реализации методов. Типичные ошибки при отборе проб, анализе, контроле данных. Примеры интерпретации и типичные ошибки интерпретации. Перспективные методы исследований. Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Сущность метода. Применение ЯМР в агрономических исследованиях.

Раздел 2. Инструментальная диагностика химических условий среды обитания растений и качества продукции

Общее в аналитических методах исследований растений и почвы. Физико-химические методы анализа: спектральные, электрохимические, хроматографические, термические. Понятие об аналитических приборах. Эмиссионный спектральный анализ. Сущность фотометрии. Электрохимические методы. Потенциометрия. Сущность потенциаметрии. Применение потенциаметрических методов в агрономии: диагностике рН, ионов Ca, K, Cl, N0₃. Хроматографические методы. Примеры использования в задачах агроэкологии. Методы определения концентрации при инструментальных исследованиях.

Методы исследования химических свойств среды обитания растений. Отбор, этикирование, транспортировка и хранение проб для анализа. Особенность систем отбора проб неоднородных участков при определении рН, содержания подвижных макро- и микроэлементов в связи с нарушением принципа аддитивности. Статистическая обработка результатов агрохимических анализов.

Современные инструментальные методы определение базовых характеристик агрохимического состояния почвы. Классические методы определения кислотности почвы и доступных элементов питания. Определение неорганических вредных веществ (тяжелых металлов). Биохимические методы исследования растений. Определение витаминов, сахаров, органических кислот, жирных масел, белковых веществ (азота по Кьельдалю). Экспресс-методы.

Раздел 3. Инструментальная диагностика биологических свойств среды обитания растений.

Биологический компонет агроценозов и необходимость его индикации при ковариации экспериментальных условий и для регулирования в агропроизводстве. Биологические свойства почвы, их значение для растений и возможность регулирования. Инструментальные методы определение базовых характеристик биологических свойств почвы: органического вещества почвы; дыхания общей микробиологической активности(метод разрушения льняных полотен). Методы исследования токсического влияния выделений растений и почвенных микроорганизмов на культурные растения (метод биотестов).

Методы определения биометрических параметров растений и корневых систем: финотайпинг, ризотроны.

Концептуальные основы методов. Методические требования к реализации методов и стандарты. Примеры интерпретации и типичные ошибки интерпретации. Методы исследования фитонематод (визуальные). Методы исследования почвенной биоты. (питательные среды, стерилизация, обнаружение и количественный учет микроорганизмов в почвах. Методы исследований биоценозов и биологической активности почв (метод капиллярных педоскопов, люминисцентно-микроскопическое наблюдение, электронно-микроскопическое исследование). Метод определения в почве активности ферментов. Метод биотестов.

Лабораторные/практические/семинарские занятия

Содержание лабораторного практикума/практических занятий/семинарских занятий и контрольных мероприятий

Раздел 1. (Инструментальная диагностика физических условий среды обитания растений)

Контрольная работа по разделу 1

Раздел 2. (Инструментальная диагностика химических условий среды обитания растений и качества продукции)

Контрольная работа по разделу 2

Раздел 3. (Инструментальная диагностика биологических факторов среды обитания растений)

Контрольная работа по разделу 3

4.4 Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины

Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины

П/п

Раздел 1. (Инструментальная диагностика физических условий среды обитания растений)

Раздел 2. (Инструментальная диагностика химических условий среды обитания растений и качества продукции)

Раздел 3. (Инструментальная диагностика биологических факторов среды обитания растений)

Курсовые работы (проекты)/контрольные работы/расчётно-графические работы/учебно-исследовательские работы/рефераты

Контрольные вопросы для проведения текущего контроля

Классификация методов исследований в агрономии

Научная агрономия в своих целях использует главным образом следующие типы опытов: лабораторный, вегетационный, лизиметрический, полевой и производственный.

Сосуды для вегетационных опытов применяются из самых различных материалов: стекла, глины, оцинкованного железа, пластика и т. д. В качестве субстрата (среды) для растений используется вода, песок, почва, гравий и т. д. На этом основании вегетационные опыты с названным субстратом получили название водных, песчаных, почвенных, гравийных.

Учеными для водных культур разработаны искусственные питательные среды, получившие название растворов В. Кнопа, К. А. Тимирязева, Д. Н. Прянишникова и др.

Однако результаты вегетационных опытов, по мнению большинства ученых, нельзя непосредственно переносить на полевую обстановку, что не умаляет значения этого метода исследований.

Читайте также: