INFOVEK - Minerálna výživa rastlín - príprava na hodinu
logo Infovek

Téma: MINERÁLNA VÝŽIVA

Autor: Doc. RNDr. Katarína Ušáková, CSc.
Typ hodiny:
hodina základného typu s prvkami problémového vyučovania
Organizačná forma:
skupinovo-problémové vyučovanie
Výchovno-vzdelávacie ciele:
Vzdelávacie ciele:
informatívne
  1. Vysvetliť
    • podstatu minerálnej výživy: makro, mikro, ultramikroelemnty,
    • metódy jej skúmania: analytická, syntetická,
    • dôsledky neregulovanej aplikácie minerálnej výživy v poľnohospodárskej a záhradkárskej praxi.
  2. Poukázať na
    • históriu, vývoj názorov na miesto a úlohu minerálnej výživy v pestovaní kultúrnych rastlín,
    • závislosť úrodnej pôdy na minerálnej výžive,
    • faktory ovplyvňujúce efektívne využitie pôdneho fondu,
    • podstatu a význam analytickej a syntetickej metódy skúmania minerálnej výživy,
    • využitie mimokoreňovej výživy pri aplikácii postrekov.
  3. Využiť východiskové poznatky:
    • anatomické - totipotencia (jadro bunky obsahuje kompletnú genetickú informáciu)a dediferenciácia bunky (rast nediferencovaného pletiva) a ich vzťah ku kultivácii "in vitro",
    • fyziologické - fyzikálno-chemické procesy súvisiace s príjmom, vedením a výdajom vody, faktory ovplyvňujúce vodný režim rastlín, hydropónia, kultivačné-živné médium rastlín, kultivácia "in vitro" (pletivové kultúry) a "in vivo" (na poli), mimokoreňová výživa,
    • ekologické - vplyv pH pôdy na vodný režim (ekologické sucho).
  4. Sprístupniť nové pojmy:
    minerálna výživa, analytická (kvalita kvantita), syntetická metóda (dôležitosť) skúmania minerálnej výživy, sušina-makro, mikro, ultramikroelementy, pieskové, vodné, poľné, pletivové kultúry.
Výchovné ciele:
formatívne
  1. Poukázať na: kauzálne vzťahy, napr.
    • minerálna výživa - úrodnosť,
    • úrodnosť - pomer, postupnosť, kvalita, množstvo živín
    • biogénne, stopové, ostatné prvky
    • postreky (minerálne živiny), priemyselné hnojivá, soli mikroelementov,
    • kultivácia "in vitro" - "in vivo" .
  2. Rozvíjať u žiakov rozumové schopnosti tvorivou aplikáciou vedomostí, napr. efektívne využitie pôdneho fondu a jeho závislosť na minerálnej výžive,
    • vodný režim a jeho podmienenosť príjmom minerálnych látok a pod.
  3. Poukázať na enviromentálne aspekty:
    • úrodnosť - dostupnosť živín
    • neregulované postreky, hnojenie - erózia pôdy, vyplavovanie vápnika, okysľovanie pôdy ======> znehodnocovanie pôdneho fondu, znižovanie poľnohospodárskych výnosov.
  4. Poukázať na ekonomické aspekty: minerálna výživa - rozvoj poľnohospodárskej produkcie, kultivácia "in vitro" - biotechnológie.
Rozvíjajúce ciele:
Na pochopenie problémov minerálnej výživy, využívať poznatky z vodného režimu rastlín pri demonštračnom pokuse, ako aj pri aplikácii a sprístupňovaní poznatkov aplikovať úvahové, porovnávacie a problémové otázky.
Vyučovacie metódy:
demonštračný pokus, pozorovanie, rozprávanie, aktivizačný rozhovor, výklad.
Medzipredmetové vzťahy:
chémia - CO2, H2O, NH3, soli, iónový pomer, katalytický účinok, kvalita, cukry, tuky, bielkoviny, štvorväzbovosť uhlíka.
Vyučovacie prostriedky:
  1. učebné pomôcky - pieskové kultúry
  2. didaktická technika - meotar (môžeme využiť i videofilm "Výživa rastlín", ktorú distribuje Komenium).
ŠTRUKTÚRA HODINY
I. Organizačná časť
prezencia, inštalovanie dopredu pripraveného demonštračného pokusu.
II. Opakovanie a skúšanie predchádzajúceho učiva:
  1. Kontrola a riešenie zadaných problémových a učebných úloh;
  2. Kombinovaný spôsob preverovania vedomostí (frontálne, individuálne, skupinovo - ústna, písomná forma) využitím zisťovacích, overovacích, porovnávacích a problémových otázok, napr.:
    • Aký význam majú pre rastliny osmoregulačné vlastnosti bunky?
    • Na akom princípe je založené hydroponické pestovanie rastlín?
    • Vymenujte faktory príjmu vody rastlinou! (atď, viď otázky a úlohy z predchádzajúcej témy).
  1. MOTIVÁCIA:
    2.
      • krátkou exkurziou do histórie minerálnej výživy.
      • Už Aristoteles (348-322 p.n.l.) sa zaobaral aj problémami výživy rastlín a mylne sa domnieval, že rastlina dostáva z vonkajšieho prostredia hotové látky.
      • Experimentom podložený názor na výživu rastlín, podložil J. V. van Helmont (l629), ktorý päť rokov pestoval vŕbu a zalieval ju daždˇovou a destilovanou vodou. Na začiatku a na konci experimentu odvážil vŕbu spolu s pôdou a zistil, že hmotnosť vŕby sa zvyšuje tridsaťkrát a pôdy sa zmenšila len nepatrne, zvýšenie hmotnosti preto pripisoval vode.
      • Bolo jeho vysvetlenie správne? Na čo zabudol?
      (neuvažoval CO2 ani asimiláciu CO2 a H2O).
      • Výrazným posunom v chápaní teórie minerálnej výživy, bola humusová teória, podľa ktorej rastliny čerpajú z pôdy len organické látky obsiahnuté v humuse a vodu, z ktorej tvoria svoje telo.
      • Za autora vedeckej náuky o minerálnej výžive sa považuje nemecký chemik Justus von Liebig, ktorý odmietal humusovú teóriu a dokázal,že rastlina na optimálny vývin potrebuje aj CO2 aj H2O a soli, ktorých obsah sa môže meniť pridaním hnojiva. Definoval úrodnosť ako stav, kedy pôda má optimálne množstvo živín a vody.
      • Odnímajú rastliny živiny rovnomerne? - nie, niektoré sú pre rastliny dostupné menej, iné viacej.
      • Má to vplyv na úrodnosť? - Áno.
      • Prečo? - niektoré živiny sú potom v nadbytku, iné v nedostatku.

    2. Demonštračný pokus - dopredu pripravená séria pieskových kultúr, pestovaných na:
      1. pôde s bohatým prísunom minerálnych látok vo vhodnom pomere,
      2. v pôde bez prísunu minerálnych látok,
      3. v pôde s bohatým prísunom minerálnych látok v nekontrolovanom pomere.
      Problémová úloha:
      Rozhodnite a dokážte, v ktorom prípade sa bude veľmi dobre dariť rastline a v ktorom zakrpatie a zahynie?
      - nedostatok príslušného biogénneho prvku sa môže prejaviť na rastline veľmi drasticky.

    3. Využitím videofilmu - "Výživa rastlín"

    Liebegov zákon minima
    Úrodnosť pôdy a teda aj výnos sú určené tými živinami alebo fyzikálnymi podmienkami, ktoré sú v minime.
    • Môžeme neobmedzene pridávať živiny do pôdy? - nie.
    Prečo? - Ekologická hrozba: erózia pôdy, prebytok chemikálií- herbicídy, pesticídy, ktoré sa môžu v žalúdku cicavcov meniť na kancerogény (interakcia nitrátov a amínov).
    Paradox doby: na jednej strane aktivity na ochranu prírodného a životného prostredia a na druhej strane ich systematické ničenie;
    ===> dôležitá pre úrodnosť je ani nie tak koncentrácia, ako pomer iónov príslušných solí.


    Problémová úloha:
    Pokúste sa z doterajších poznatkov o výžive vôbec, vymedziť základné faktory úrodnosti!
    pomocné otázky:
    • Má na úrodnosť vplyv blízkosť priemyselných centier?
    • Čím je determinovaný dostatok vody pre rastlinu?
    • Potrebuje rastlina rovnaký prísun živín a v rovnakom pomere v priebehu celej ontogenézy?

    ===> Faktory úrodnosti:
    1. ekologické
      • - priemysel
      • - zrážky
      • - zemepisná poloha
    2. individuálny vývin - ontogenéza;
    Efektívne využitie pôdneho fondu determinuje:
    • dostupnosť, optimálny pomer živín
    • skúmanie faktorov, ktoré ich ovplyvňujú
    • optimálne množstvo, kvalita a čas dodávania živín.

  2. OBSAHOVÁ A DIDAKTICKÁ POSTUPNOSŤ
    1. Metódy skúmania minerálnej výživy

      2. Ako zistíme:
      • ktoré prvky rastlina z prostredia prijíma
      • ktoré minerálne látky musíme pridať do pôdy, aby mala rastlina zabezpečenú optimálnu výživu?
      Analytická metóda - čerstvú rastlinu sušením zbavíme vody a získame tzv. sušinu (ústrojné a neústrojné látky); Spálenie sušiny
      • unikne CO2 a oxidy,
      • zostane popol, ktorý analyzujeme a zistíme, ktoré prvky a v akom množstve sa v rastline nachádzajú.
      Obsah sušiny - asi 70 prvkov, ktoré podľa dôležitosti delíme na:
      • Makroelementy - biogénne: nepostrádateľné, životne dôležité pre rastlinný organizmus; C H O N ========> CO2, H2O, NH3 - unikajú do ovzdušia K, Ca, Mg, Fe, P, S - zostávajú v popole
      • Mikroelementy
        • stopové (nepatrné množstvo)
        • katalytický účinok: Mn B Sr Cl Cu Zn Ba Li Mo Co
      • Ostatné - ultramikroelementy: nemajú biogénny charakter, napr. Na, Si, Al a pod.
      • Ako sa prejaví nedostatok, prípadne absencia biogénneho prvku v rastline? (abnormálnymi morfologickými zmenami, chorobnými príznakmi, hynutím);
      • Je možné biogénny prvok vo svojej funkcii nahradiť inými? (Nie, každý biogénny prvok je funkčne nezastupiteľný);
      • Možno analytickou metódou zistiť dôležitosť jednotlivých prvkov? (Nie, pretože analýzou sušiny zistíme len, ktoré prvky sú v sušine zastúpené (kvalita) a v akom množstve (kvantita).
      Problémová úloha:
      Pokúste sa navrhnúť spôsob, pomocou ktorého možno exaktne určiť "dôležitosť" prvkov obsiahnutých v sušine rastliny!
      - hydropónia (vodné kultúry), čiže rastliny pestujeme vo vodnom roztoku, ktorého chemické zloženie dobre poznáme a môžeme ho ľubovoľne meniť, tzv. syntetická metóda.

      Podľa charakteru média-živného roztoku, rozlišujeme:
      1. pieskové kultúry
      2. vodné kultúry - veľa druhov živných roztokov, pomenovaných podľa objaviteľa, napr. Knopov, Mitcherlichov atď.;
      3. poľné kultúry - in vivo, bežná vegetácia ( na poli);
      4. pletivové kultúry - in vitro, pestovanie buniek alebo pletív rastlín na pevných živných médiách, - najznámejšie médium na kultiváciu pletivových kultúr je médium MURASHIGE-SCOOG, do ktorého sa ako organická zložka pridáva tekutý endosperm z kokosových orechov.
      Problémová úloha:
      Pokúste sa vymedziť, v čom je "podstatná" prednosť kultivácie "in vitro", pred kultiváciou "in vivo" - na poli?
      1. časová úspornosť kultivácie, kde nehrá úlohu závislosť na vegetačnom období,
      2. vylúčenie multifaktoriálnych vplyvov (zloženie média) je presne definované),
      3. získavanie bezviróznych kultivarov,
      4. získavanie farmaceuticky, poľnohospodársky a komerčne výhodných rastlín, napr. orchideí, ako aj rôznych produktov rastlín, napr. alkaloidov, liečiv, biologicky účinných látok získaných z cukrovej repy, mäsožravých rastlín atdˇ.,
      5. možnosť ovplyvnenia rastu, vývinu, embryogenézy, organogenézy chemicky, pridávaním vhodného pomeru rastových látok,
      6. priemyselné biotechnológie, kultivácie "in vitro" nielen v laboratórnych, ale aj priemyselných podmienkach v oblasti poľnohospodárstva, farmácie, mikrobiológie, genetiky a molekulárnej biológie.

      Problémová úloha:
      Ktorý biogénny prvok má zásadný význam v živote rastliny? Vysvetlite!
      - vychádzame z prvkovho zloženia organických látok, ktoré sú hlavným zdrojom energie živých systémov: cukry C H O
      tuky C H O (R)
      bielkoviny C H O N (S, P)
      ====> C:
      1. má optimálne chemické vlastnosti - väzbovosť,
      2. fotosyntézou sa dostáva do všetkých orgánov rastliny

    2. Mimokoreňová výživa
      • Čo myslíte, ktorý prvok zo skupiny makroelemntov je v súčasnosti pre rastlinu najmenej dostupný a prečo? (Ca, vďaka nadmernému hnojeniu nastal bumerangový efekt, sprevádzaný okrem zjavnej erózie, aj "prekysľovaním" pôdy a vyplavovaním vápnika).
      • Existuje spôsob ako možno deficit Ca v poľnohospodárskej pôde zmierniť? ( postrekovanie, poprašovanie zásaditými prípravkami).
      • Aký typ výživy, ktorý sme spomínali v súvislosti s vodným režimom sa pri aplikácii postrekov uplatňuje? (mimokoreňová výživa).

      ====> aplikácia postrekov:
      • minerálne živiny
      • priemyselné hnojivá
      • soli mikroelementov
      Problémová úloha:
      Je mimokoreňová výživa účinnejšia, ako hnojenie? Navrhnite experimentálny dôkaz!
      - áno, rýchlejšia aplikácia;
      Dôkaz: využitím rádioaktávnych izotopov, ktorými možno exaktne určiť "účinnosť postreku" (stopy rádioaktivity merateľné už po 30. min.).

      Význam náuky o minerálnej výžive:
      1. teoreticko - vedecký: rozvoj biotechnológií
      2. praktický - efektívne využitie pôdneho fondu.
IV. Upevnenie a zhrnutie sprístupnených poznatkov:
využitím rôznych typov otázok a odvolávaním sa na obraz tabule.

OBRAZ TABULE
Téma: Minerálna výživa rastlín

ARISTOTELES (348-322 p.n.l) - čerpanie hotových látok rastlinou
J. van HELMONT (l629) - podstata výživy, voda
J. von LIEBIG (l803-l873)

  • vedecká náuka o minerálnej výžive,
  • zákon minima;
Faktory úrodnosti: ekologické, individuálny vývin
Efektívne využitie pôdneho fondu determinuje:
  1. dostupnosť, optimálny pomer živín
  2. skúmanie faktorov, ktoré ich ovplyvňujú
  3. optimálna množstvo, kvalita a čas dodávania živín.
Metódy skúmania minerálnej výživy:
  1. Analytická
    • kvalita (ktoré prvky)
    • kvantita ( ich množstvo)
    2. Sušina:
    • makroelementy - biogénne prvky - C H O N K Ca Mg Fe P S
    • mikroelementy - stopové - Mn B Sr Cl Cu Zn Ba Li Mo Co
    • ultramikroelementy- nemajú biogénny charakter Si, Al
  2. Syntetická - dôležitosť prvkov obsiahnutých v sušine pieskové kultúry
    vodné kultúry - hydropónie
    poľné kultúry - kultivácia "in vivo"
    pletivové kultúry - kultivácia "in vitro"
C (uhlík):
  • zásadný význam v živote rastliny
  • väzbovosť
  • fotosyntézou sa dostáva do všetkých orgánov rastliny;
Aplikácia postrekov (mimokoreňová výživa):
  • minerálne živiny
  • priemyselné hnojivá
  • soli mikroelemntov
V. Zadanie domácej úlohy:
osvojenie sprístupnených poznatkov doplnením informácií z učebnice so zameraním na:
  • fyziologický význam stavebných prvkov,
  • príjem a vedenie minerálnych látok.
Vysvetlite a zdôvodnite!
  1. Závisí pomer a kvalita živín od vývinového štádia rastliny?
  2. Je pridávanie kvalitných živín do pôdy neobmedzené?
  3. Aký ekologický dopad môže mať prehnojenie poľnohospodárskej pôdy na faunu a flóru, ako aj samotné poľnohospodárske plodiny?
  4. Navrhnite spôsob, ktorým najefektívnejšie zistíme, ktoré látky musíme pridávať do pôdy, aby sme pre rastliny zabezpečili všestrannú výživu?
Učebné úlohy:
  1. Vyznačte v akej forme príjmajú rastliny minerálne látky:
    1. v pevnej
    2. vo vodných roztokoch
    3. plynnej
  2. Uveďte, ktoré prvky považujeme za biogénne a prečo?
  3. Z nasledovných prvkov podčiarknite tie, ktoré patria do skupiny makroelemntov: K Na B Cd O N Cl C S Zn H Li Ca Mg Mo P!
  4. Rastliny môžeme pestovať aj hydroponicky. Z nasledovných prvkov zakrúžkujte tie, ktoré by živný roztok určite nemal obsahovať: C Ca Pb P N As K!
  5. Vysvetlite, aký význam má použitie:
    1. syntetickej metódy skúmania výživy rastlín
    2. analytickej metódy
  6. Uveďte, akými spôsobmi pestovania kultúrnych rastlín, možno v praxi realizovať syntetickú metódu zisťovania dôležitosti jednotlivých elementov?
  7. Môžeme perspektívne počítať s inými spôsobmi pestovania úžitkových plodín okrem klasického na poli? Napíšte aspoň dva spôsoby!
  8. Vysvetlite pojem:
    1. in vitro
    2. in vivo!
  9. Ako môžeme zvyšovať úrodnosť pôdy? Vymenujte aspoň tri faktory!
  10. Sú možnosti zvyšovania úrodnosti pôdy neobmedzené? Zdôvodnite!
  11. Prečo má uhlík zásadný význam pre život rastliny? Vysvetlite!

paticka
© 1999-2004 Projekt INFOVEK
Posledná zmena: