Техника закладки опыта с песчаной культурой мало чем отличается от почвенной. Субстратом в песчаной культуре служит чистый кварцевый или белый речной песок с диаметром частиц 0,5— 0,7 мм. После просеивания песок нужно отмыть от примесей ила, для чего его несколько раз отмучивают в обычной водопроводной воде, а перед окончанием — в дистиллированной.
Отмытый песок насыпают на противни или в ящики слоем 15— 20 см, просушивают на открытом воздухе; при небольшом количестве ускорить просушку песка можно, поместив его в сушильный шкаф.
Так как песок обладает невысокой капиллярностью и вода в нем высоко не поднимается, сосуды для песчаных культур не должны быть высоки Отмытый песок насыпают на противни или в ящики слоем 15— 20 см, просушивают на открытом воздухе; при небольшом количестве ускорить просушку песка можно, поместив его в сушильный шкаф.
Так как песок обладает невысокой капиллярностью и вода в нем высоко не поднимается, сосуды для песчаных культур не должны быть высокими.
После подготовки песка и сосудов проводят пробную набивку для установления массы песка, входящей в сосуд. Перед набивкой песок увлажняют до 60 % полной влагоемкости. Полная влагоемкость должна быть определена заранее. Речной песок диаметром 0,5—0,7 мм имеет полную влагоемкость 25 %. На 1кг сухого песка берут 150 мл дистиллированной воды, что составляет 60 % полной влагоемкости. Как и в почвенной культуре, посев проводят наклюнувшимися семенами, длина корешков которых должна быть не более 0,2—0,4 мм
После посева лунки прикрывают песком из того же сосуда, в котором проведен посев, увлажняют на глубину 2—3 см. Политые сосуды покрывают ватманом, картоном и пленкой и при появлении всходов, обычно на третьи сутки, их полностью открывают.
В сосудах размером 15 х 20 см, 20 х 20, 25 х 20 см оставляют по 10—15 всходов зерновых, столько же зернобобовых и многолетних трав, по 1—3 столовой и кормовой свеклы, моркови, по 1 капусты и томата.
По истечении 6—7 дней после всходов растений сосуды взвешивают и уравнивают до одной массы. В дальнейшем поливку сосудов проводят по поливному весу 2 раза в сутки через трубочку и на поверхность песка. При поливке сосудов их регулярно, не реже одного раза в три дня, переставляют местами.
В течение вегетации проводят наблюдения за развитием растений, можно вести глубокие исследования пищевого режима и химического состава растений. В таком случае повторность должна быть увеличена, так как при взятии проб сосуды выбраковывают.
Уборку урожая проводят по мере созревания растений, она аналогична уборке в почвенных культурах.
Техника закладки водной культуры
Субстратом для водных культур является дистиллированная вода. Задача водных культур состоит в выявлении роли элементов питания в развитии растений, влияния отдельных и вместе взятых элементов на биохимические процессы, происходящие в растении. Первые опыты с водными культурами были проведены Вудвордом в 1699 г. Цель его опытов заключалась в выяснении значения воды и твердых частиц почвы для питания растений. При гидропонном способе растения выращивают в сосудах, траншеях, в специально сооруженных из пластмассовых материалов и нержавеющей стали емкостях. Субстратом могут быть гравий, песок, верховой торф, мох, опилки и другой материал, а источником питания — питательный раствор. При хорошо подобранной питательной смеси, оптимальной освещенности, температуре и отрегулированной подаче воздуха гидропонный способ позволяет круглогодично получать с единицы площади более высокую урожайность, чем в защищенном грунте на торфяном субстрате.
Метод изолированного питания
При проведении опытов в песчаных и водных культурах питательные вещества, песок, вода, корневая система находятся в постоянном соприкосновении и взаимодействии. Установить в отдельности влияние этих факторов на рост и развитие растений не представляется возможным.
Метод изолированного питания при разделении корневой системы на две и более прядей позволяет давать им любые сочетания элементов питания и выявлять их влияние на рост корневой системы и самого растения.
Метод изолированного питания впервые был детально разработан в лаборатории Д. Н. Прянишникова в 1913 г. И. С. Шуловым. Значительный вклад в совершенствование метода внесли видные ученые А. И. Ахромейко и В. В. Федоровский.
В качестве субстрата для изолированных культур можно использовать воду, песок, почву, а также их комбинации.
Песчаные, водно-песчаные, песчано-почвенные культуры проводят в обычных цилиндрических, прямоугольных или квадратных стеклянных сосудах, разделенных перегородками на две или несколько частей или вставляемых один в другой. При этом высота внутреннего сосуда должна быть ниже внешнего не менее чем на 2—3 см. В изолированных песчаных и почвенных культурах в сосуд высаживают по 8—10 растений злаковых, льна, гречихи, по 1—3 растения кукурузы, конопли, подсолнечника, корнеплодов; в водных культурах — не более 3—5 злаковых и по одному корнеплодов, кукурузы, подсолнечника.
Использование метода изолированного питания позволило выяснить ряд важнейших вопросов агрохимии: участие фосфора преципитата и фосфоритной муки в питании растений, влияние физиологически кислых удобрений на растворимость и усвояемость фосфатов удобрений и почвы, действие корневых выделений на растворимость фосфатов и др.
Метод текучих растворов
В процессе питания растений в песчаных и водных культурах происходит изменение концентрации и реакции питательного субстрата. Изменение реакции среды обусловлено тем, что растения, обладая избирательной способностью, в разные периоды роста поглощают неодинаковое количество катионов и анионов, в большей степени это касается азотных удобрений.
Для создания условий питания при постоянной реакции среды выращивают растения в сосудах с протекающими питательными растворами. По существу это одна из модификаций вегетационного метода, получившая название «метод текучих растворов». В опытах с текучими растворами расходуется большое количество дистиллированной воды. За весь период вегетации только для одного сосуда ее требуется около сотни литров. Запастись дистиллированной водой для опыта с большим количеством сосудов бывает трудно.
Метод стерильных культур
Постановка вегетационных опытов с песчаными и водными культурами позволила решить ряд важных вопросов в агрохимии и физиологии растений. Основными из них являются установление потребности растений в элементах питания, значения концентрации солей, реакции среды, форм удобрений и др. Установлено, что химический состав питательной смеси изменяется во времени; это связано прежде всего с поглощением катионов и анионов растениями. Большое влияние на превращение всех элементов в питательной смеси оказывают микроорганизмы, корневые выделения растений, физиологически активные вещества (витамины, ауксины, гиббереллины, фитонциды, антибиотики), попадающие вместе с удобрениями, песком, водой, семенами в питательную среду.
Метод стерильных культур предусматривает постановку вегетационных опытов при полном исключении микроорганизмов и других активных веществ в питательной среде.
В разработку метода стерильных культур большой вклад внесли П. С. Коссович, И. С. Шулов, М. Ф. Федоров и др.
Опыты с выращиванием растений в стерильных культурах в сравнении с песчаными и водными культурами более сложны, так как для различных видов растений требуются свои специфические сосуды, пробки, трубки, устройства для подачи воздуха и питательной смеси. Все составные части таких вегетационных опытов требуют тщательной стерилизации как в период подготовки, так и в процессе выращивания растений. Стерилизации также подлежат высаживаемые проращенные семена.
Для стерильных культур более удобны конические колбы, горло колбы должно быть небольшим, но достаточным для того, чтобы плотно закрывалось пробкой и позволяло высаживать и выращивать растения.
В зависимости от целей и задач исследований можно использовать любую питательную смесь, исключая элементы или добавляя в нее изучаемое соединение как органического, так и минерального происхождения.
Питательный раствор можно наливать в сосуд единожды или в несколько приемов. По мере поступления элементов питания в растения и расхода воды на транспирацию сосуды регулярно доливают дистиллированной стерилизованной водой.