Организационно-методические основы научно-исследовательской деятельности учащихся агроклассов по виноградарству

Автор: Радчевская Татьяна Петровна

Организация: МАОУ СОШ №75

Населенный пункт: Краснодарский край, г. Краснодар

Автор: Радчевский Петр Пантелеевич

Организация: ФГБОУ ВО КубГАУ

Населенный пункт: Краснодарский край, г. Краснодар

Аннотация. В статье рассматриваются организационно-методические основы научно-исследовательской деятельности учащихся агроклассов на примере виноградарства. Показано, что исследовательская работа школьников в аграрной сфере выполняет не только образовательную, но и профориентационную функцию, формируя у обучающихся первичные компетенции будущего исследователя и специалиста агропромышленного комплекса. Особое внимание уделено актуальности виноградарской тематики для агроклассов Краснодарского края как ведущего виноградарского региона Российской Федерации. Представлены основные направления научных исследований, доступных для школьников, с акцентом на питомниководство и изучение регенерационной способности виноградных черенков. Подробно изложены методические подходы к постановке эксперимента, организации учётов, статистической обработке результатов и оформлению научного отчёта. Материал ориентирован на учителей биологии, руководителей агроклассов и научных консультантов и может быть использован для формирования у учащихся агроклассов устойчивого интереса к аграрной науке и ранней подготовки кадров для виноградарско-винодельческой отрасли.

Ключевые слова: агроклассы; научно-исследовательская работа школьников; профильное аграрное образование; виноградарство; питомниководство; регенерационная способность черенков; физиологически активные вещества; профессиональная ориентация; подготовка будущих исследователей.

 

Annotation. The article discusses the organizational and methodological foundations of the scientific and research activities of agricultural students using the example of viticulture. It is shown that the research work of schoolchildren in the agricultural sector performs not only an educational, but also a career guidance function, forming students' primary competencies of a future researcher and specialist in the agro-industrial complex. Special attention is paid to the relevance of the viticultural theme for the agroclasses of the Krasnodar Territory as the leading viticultural region of the Russian Federation. The main directions of scientific research available to schoolchildren are presented, with an emphasis on nursery farming and the study of the regenerative ability of grape cuttings. Methodological approaches to setting up an experiment, organizing accounting, statistical processing of results, and preparing a scientific report are described in detail. The material is aimed at biology teachers, agricultural class leaders and scientific consultants and can be used to form a sustained interest in agricultural science and early training of personnel for the viticulture and wine industry among students of agricultural classes.

Keywords: agroclasses; scientific and research work of schoolchildren; specialized agricultural education; viticulture; nursery farming; regenerative ability of cuttings; physiologically active substances; professional orientation; training of future researchers.

 

Введение. В конце XX века система российского образования столкнулась с устойчивым снижением интереса выпускников к аграрным специальностям, что негативно сказалось на кадровом обеспечении агропромышленного комплекса. В ответ на сложившуюся ситуацию в начале XXI века были инициированы федеральные целевые программы, ориентированные на модернизацию среднего образования и формирование устойчивого кадрового потенциала для сельских территорий.

Одним из ключевых инструментов реализации данных программ стало создание агроклассов в общеобразовательных школах. Изначально они функционировали как экспериментальные площадки, однако в настоящее время агроклассы трансформировались в масштабный государственный проект, реализуемый во многих регионах Российской Федерации.

Роль и особенности агроклассов в системе профильного образования.

Современные агроклассы представляют собой структурные подразделения школ, реализующие специализированные образовательные программы аграрной направленности. Они оснащены профильными учебными кабинетами, лабораторным оборудованием и имеют доступ к базам практического обучения — фермерским хозяйствам, опытным участкам и агропредприятиям.

Учебный процесс в агроклассах выстраивается с учётом природно-климатических и социально-экономических особенностей региона, а также потребностей местного агробизнеса. Выпускники таких классов, как правило, демонстрируют более высокий уровень готовности к обучению в аграрных колледжах и вузах, что способствует укреплению кадрового потенциала

Научно-исследовательская работа как элемент практико-ориентированного обучения. Важнейшей составляющей подготовки учащихся агроклассов является их участие в научно-исследовательской работе (НИР). Исследовательская деятельность позволяет школьникам освоить базовые методы научного познания, приобрести навыки планирования эксперимента, обработки и анализа результатов, а также сформировать представления о практическом применении научных данных в сельском хозяйстве.

Кроме того, НИР способствует развитию познавательного интереса к естественнонаучным дисциплинам — биологии, химии, экологии, физике и математике, что формирует устойчивую мотивацию к продолжению образования в аграрной сфере.

Актуальность виноградарской тематики для агроклассов Краснодарского края. Краснодарский край является ведущим виноградарским регионом Российской Федерации. В настоящее время здесь сосредоточено около 32,5 тыс. га виноградных насаждений, при наличии около 80 тыс. га виноградопригодных земель. В условиях расширения площадей виноградных плантаций особое значение приобретает подготовка специалистов, владеющих современными технологиями возделывания культуры.

В этой связи виноградарская тематика должна занимать важное место в системе НИР учащихся агроклассов, особенно в образовательных учреждениях Темрюкского, Крымского, Туапсинского районов, а также городов Анапы, Геленджика, Новороссийска, Ейска и Сочи.

Основные направления исследований по виноградарству. Объектами исследований школьников в рамках дисциплины «Виноградарство» могут выступать:

– сортоизучение и подбор сортов для конкретных почвенно-климатических условий;

– изучение сорто-подвойных комбинаций;

– схемы посадки, типы шпалер и формы кустов;

– приёмы обрезки и формирования виноградных растений;

– система питания и защиты виноградников;

– вопросы орошения и содержания почвы;

– методы селекции и размножения винограда;

– применение физиологически активных веществ.

Тематика исследований может формироваться по инициативе учащихся, педагогов, научных консультантов из вузов и НИИ, а также по заявкам профильных хозяйств. Последний вариант является наиболее практико-ориентированным, поскольку позволяет оперативно внедрять полученные результаты в производство.

Питомниководство как приоритетное направление НИР. Особое место в виноградарских исследованиях занимает проблема питомниководства, ведь для закладки новых виноградников требуется значительное количество качественного посадочного материала. При этом потребность региона в отечественных саженцах удовлетворяется не полностью, что усиливает зависимость от импортных поставок. В связи с этим научные проекты, связанные с разработкой агроприемов, направленных на повышение выхода и качества посадочного материала винограда, весьма актуальны и имеют практическое значение.

Методические основы проведения экспериментов. Исследования по данной тематике, целью которых может являться изучение регенерационной способности черенков винограда и выявление влияние различных факторов на процессы побего- и корнеобразования, вполне приемлемы для учащихся агроклассов средних школ.

В задачи таких исследований, как правило, входит:

1. Изучить сроки и динамику распускания глазков виноградных черенков.

2. Определить особенности побегообразования (количество и длину побегов, количество и площадь листьев).

3. Оценить корнеобразовательную способность черенков (длину предкорневого периода, укореняемость, количество и длину корней).

4. Установить влияние изучаемого фактора (сорта, длины черенка, зоны побега, обработки препаратами и др.) на регенерационную способность.

5. Провести статистическую обработку полученных данных и сделать выводы.

Объектом исследования при этом являются черенки винограда различных сортов, а предметом – регенерационная способность черенков (побего- и корнеобразование).

Экспериментальная часть исследований может проводиться в течение продолжительного периода — с января по октябрь. В зимне-весенний период опыты целесообразно закладывать в отапливаемых помещениях или теплицах, а в весенне-летний — на пришкольных опытных участках.

Вот некоторые направления исследований по питомниководству, которыми могут заниматься учащихся:

– влияние сортовых особенностей на регенерационную способность черенков винограда, выход и качество саженцев;

– влияние длины и диаметра черенков винограда, на их регенерационную способность, выход и качество саженцев;

– влияние зоны заготовки черенков винограда вдоль однолетнего побега на их регенерационную способность, выход и качество саженцев;

– влияние обработки черенков винограда магнитным, электромагнитным или электрическим полем, на их регенерационную способность, выход и качество саженцев;

– влияние обработки черенков винограда растворами физиологически активных соединений (ФАС) различной концентрации, на их регенерационную способность, выход и качество саженцев;

– влияние обработки черенков растворами препаратов органического происхождения (перекись водорода, мёд, ивовая вода, сок алоэ, настой почек тополя и др.) на их регенерационную способность, выход и качество саженцев.

В качестве ФАС, которые предположительно могут оказывать стимулирующее влияние на корнеобразовательную способность черенков можно испытать: комплекс микроэлементов; ауксин содержащие препараты; различные аминокислоты; препараты, изготовленные на основе экстракта морских водорослей, в том числе с различным добавками; гуматы, в том числе с различными добавками; препараты, содержащие фульвокислоты; препараты на основе хитозанов; дикарбоновые кислоты; микробиологические препараты; серебросодержащие препараты; препараты на основе брассиностероидов и др.

При испытании взятых в качестве объекта исследований препаратов важно вначале установить наличие в них физиологической активности в качестве стимуляторов ризогенеза, а затем, при положительном результате, разработать технологические параметры применения, выявив оптимальные концентрации рабочего раствора препарата, способ и продолжительность обработки.

Существуют следующие способы обработки черенков физиологически активными соединениями:

1) погружение черенков нижними концами на 12–24 ч в слабо концентрированный водный раствор;

2) кратковременное погружение черенков нижними концами в концентрированный спиртовой раствор (от долей секунды до нескольких секунд);

3) обработка черенков ростовой пудрой путем погружения нижней части черенков в пудру-порошок, которая пристает к нижней части черенка;

4) нанесение на нижнюю часть черенка ростовой пасты.

Можно также опрыскивать черенки раствором, эмульсией, обрабатывать парами препарата, увлажнять водным раствором субстрат, в котором укореняются черенки, делать инъекцию раствора в ткани черенка, проводить вакуум-инфильтрацию.

По нашему мнению, опирающемуся на практический опыт, наиболее простым, но достаточно эффективным способом обработки является замачивание нижних концов черенков в водных растворах препаратов.

Материалы и методы исследования

Заготовка и хранение черенков. Черенки заготавливают осенью до наступления заморозков из хорошо вызревших однолетних побегов винограда диаметром 7–12 мм. Используют нижнюю и среднюю части побега. Высокой корнеобразовательной способностью в вегетационных опытах характеризуются трехглазковые черенки, поэтому при заготовке их необходимо нарезать именно такой длины, или длиннее, но кратно трем глазкам (6, 9 или 12). Нижние и верхние срезы у черенков выполняют в средней части междоузлия – нижний прямой, а верхний наискось.

Хранение черенков проводят во влажном песке в прохладном подвале или в герметичной полиэтиленовой упаковке при температуре 0–2 °C.

Подготовка черенков к опыту. С середины января черенки промывают и нарезают на одно-, двух- или трехглазковые. Одноглазковые используют для предварительных опытов, двух- и трехглазковые – для основных исследований. При нарезке одноглазковых черенков верхний срез делают на 1,5–2,0 см выше глазка, а ниже оставляют все междоузлие. После нарезки всех черенков на одноглазковые их необходимо подравнять по верхнему срезу и укоротить самые длинные, чтобы длина под глазком получилась примерно одинаковой. При нарезке двух- и трехглазковых черенков нижний срез выполняется на 0,5 см ниже глазка, а верхний на 1,5–2,0 см выше. Нижние глазки на двух- и трехглазковых черенках удаляют (ослепляют) с помощью острого прививочного ножа.

Особенности закладки опыта

Опыты закладывают в 3-х – 4-х кратной повторности. В каждой повторности должно быть одинаковое количество черенков (обычно 10). При этом черенки необходимо тщательно выровнять по вариантам и повторностям. Для этого сначала все черенки распределяются по длине на несколько групп, например – длинные, средние и короткие, затем каждая группа делится на подгруппы по числу вариантов. После этого черенки каждого варианта распределяются на повторности. Допустим, опыт закладывается в четырехкратной повторности. Сначала в каждый из 4-х сосудов помещают по одному самому длинному черенку, затем по одному с несколько меньшей длиной и так доходят до самых коротких.

Проращивание двух- трехглазковых черенков можно проводить в 0,5-0,75 литровых стеклянных банках, обрезанных пластиковых бутылках из-под воды, а также любых других водонепроницаемых контейнерах. Одноглазковые черенки проращивают в сосудах меньшего размера. Важно, чтобы слой воды в сосудах не превышал 3 см. Для того, чтобы поддерживать его на одном и том же уровне, на наружной стенке сосудов в нижней их части с помощью маркера делаются метки, указывающие толщину слоя воды. На каждый сосуд наклеивается этикетка с указанием варианта и повторности, а каждый черенок после помещения в сосуд на проращивание нумеруется в верхней части с помощью маркера. Так, при наличии четырех повторностей, черенки первой нумеруются от 1 до 10, второй – от 11 до 20, третьей – от 21 до 30, четвертой – от 31 до 40.

Пучки черенков всех вариантов сначала замачивают в течение 24 ч в воде, чтобы выровнять влажность, а затем помещают базальными концами на глубину 5 см в водные растворы испытываемых препаратов различных концентраций, согласно схемы опыта. Черенки контрольного варианта на такое же время помещают в воду, варианта-стандарта – в растворы ИУК (100-200 мг/л) или ИМК (50 мг/л).

После обработки черенков физиологически активными веществами, их устанавливали на проращивание в пластиковые или стеклянные сосуды с водой (по 10 черенков в каждый сосуд). Регулярно при начале помутнения воды нижние концы черенков и сосуды необходимо промыть, а воду заменить на новую, отстоянную, такой же температуры.

Учеты, анализы и наблюдения. К учетам приступают после начала набухания или распускания глазков на черенках. Визуально набухание глазков проявляется в увеличение их размера, что может заметить только опытный исследователь. Более наглядным и легко определяемым моментом является распускание глазков. Началом этого процесса является момент разрыва волосяного покрова глазка и появления зеленого конуса. С этого момента начинают учеты, которые желательно проводить через 1-2 дня.

Данные учетов заносят в таблицу, сделанную по следующей форме (таблица 1).

Таблица 1 – Показатели побего- и корнеобразовательной способности виноградных черенков

 

№ черенка п/п	Дата проведения учетов
1
-
10
Среднее
11
-
20
Среднее
21
-
30
Среднее
31
-
40
Среднее
Среднее

 

В первой колонке таблицы идет нумерация черенков по порядку, например, от 1 до 40. При этом после каждых 10-и черенков (повторности), необходимо оставлять свободную строчку для вычисления средних данных по повторности. В конце таблицы оставляют свободную строчку для вычисления средних данных по опыту. В подзаголовках следующих колонок указывается дата проведения учетов, а ниже, против номера каждого конкретного черенка, отмечаются показатели его побего- или корнеобразования. Набухший глазок отмечается буквой «н», распустившийся «р». Начиная со второго-четвертого учетов, когда распустится более половины глазков на черенках, приступают к измерению длины побегов, указывая значение длины в сантиметрах. Корневые бугорки отмечают символом «кб», корни буквой «к», указывая впереди количество корней. Если на нижнем срезе черенка образовался каллус, его отмечают символом «кл», растрескивание глазка отмечают символом «рт».

Таким образом, во время учетов определяют:

1. Количество черенков с распустившимися глазками;

2. Количество побегов, образовавшихся на каждом черенке;

3. Длину побегов;

4. Количество листьев, образовавшихся на каждом побеге;

5. Длину листовых пластинок;

6. Количество соцветий, образовавшихся на каждом черенке;

7. Количество черенков с корневыми бугорками и корнями;

8. Количество корней, образовавшихся на каждом черенке;

9. Длину каждого корня.

Длину листовой пластинки замеряют от края зубчика центральной лопасти до самого удаленного зубчика нижней боковой лопасти. Этот показатель используют для вычисления площади листовой пластинки, по так называемому, ампелометрическому методу, принимая ее за диаметр круга. Таким образом, площадь листовой пластинки вычисляют по формуле площади круга S = πd²/4.

Учитывая, что нормальный рост побегов, образование и рост корней проходят в течение 30-40 дней после закладки опыта, последний учет необходимо сделать до начала затухания ростовых процессов, то есть на 30-й – 35-й дни опыта.

Во время последнего учета, кроме описанных выше показателей, определяют длину зоны корнеобразования черенка, путем замера с помощью мерной линейки расстояния от самого верхнего корешка до его пятки.

На основании полученных данных по каждому сроку проведения учетов рассчитывают:

1. Долю черенков с распустившимися глазками, %;

2. Долю распустившихся глазков, %;

3. Среднее количество побегов на черенок шт.

4. Суммарную длину побегов черенка, см;

5. Среднюю длину одного побега, см;

6. Укореняемость (долю укоренившихся черенков), %;

7. Долю черенков, образовавших три корня и более, как от числа помещенных на проращивание черенков, так и от числа укоренившихся черенков, %;

8. Среднюю длину зоны корнеобразования черенка, см;

9. Длительность распускания глазков на черенках, суток;

10. Длину предкорневого периода, суток.

При этом рассчитывают средние показатели по каждой повторности, а затем – среднее по опыту.

Длительность распускания глазков и длину предкорневого периода рассчитывают по формуле И.А. Комарова [2].

ПП = А×а+В×в+ …N×n / R

где ПП - продолжительность предкорневого периода;

А, В и т. д. – сроки распускания глазков или сроки образования корней в суткахх (сутках от начала опыта);

а, в – процент укоренившихся черенков или черенков с распустившимися глазками в каждый из сроков;

R – процент черенков с распустившимися глазками или укоренившихся черенков к концу опыта.

После проведённых расчетов строят графики:

1. Динамика распускания глазков, %;

2. Динамика нарастания длины побега, см;

3. Динамика укореняемости, %;

4. Динамика образования корней, шт.

Как уже говорилось выше, для того, чтобы убедиться в достоверности полученных результатов, проводят математическую обработку цифрового материала методом дисперсионного анализа [1]. Для проведения этого анализа данные по повторностям заносят в таблицу по следующей форме (таблица 2).

Для установления наличия и степени корреляционных связей между различными показателями побего- и корнеобразовательной способности черенков проводят статистическую обработку данных методом корреляционного и регрессионного анализов [6].

Таблица 2 – Средние данные по повторностям для дисперсионного анализа

 

Вариант	Повторности
	1	2	3	4
Без обработки (контроль)
2
3
4

 

Нужные программы по статистической обработке результатов исследований можно найти в интернете, ВУЗах или НИИ аграрного профиля.

Подвергнутые статистическому анализу конечные результаты исследований оформляют в виде сводных таблиц и графиков, после чего проводят их анализ. Примеры оформления сводных таблиц, отражающие побего- и корнеобразовательную способность черенков приведены ниже (таблицы 3, 4).

Таблица 3 – Побегообразовательная способность виноградных черенков

Вариант	Доля черенков с распустившимися глазками, %	Длительность распускания глазков, суток	Побегов на черенок, шт.	Длина побегов черенка, см	Количество листьев, шт.
Без обработки (контроль)
2
3
4
НСР01

 

Во время проведения вегетационного опыта необходимо постоянно фотографировать объекты исследования. Это нужно не «для красоты», а как важный элемент научного наблюдения и фиксации результатов. Регулярное фотографирование превращает вегетационный опыт из простого наблюдения в документированное, наглядное и достоверное научное исследование, повышает качество выводов и ценность работы школьников агроклассов. В отличие от описаний «на глаз», фото — это наглядное и проверяемое доказательство. Фотографии необходимы: для оформления отчета, проекта, исследовательской работы; для защиты работы на конференциях и конкурсах; как доказательство, что опыт реально проводился и соблюдалась методика.

Таблица 4 - Корнеобразовательная способность виноградных черенков

 

Вариант	Укореняемость, %	Длина предкорневого периода, дней	Черенков с 3-ми корнями и более, %	Корней на черенок , шт.	Суммарная длина корней , см	Длина 1 корня , см	Длина зоны корнеобразования , см
Без обработки (контроль)
2
3
4
НСР01

 

Заключение

Таким образом, научно-исследовательская деятельность по виноградарству в агроклассах представляет собой неотъемлемый элемент современной системы профильного аграрного образования. Она обеспечивает переход от формального изучения учебного материала к осмысленному освоению основ аграрной науки и формированию у школьников исследовательского мышления. Представленные в статье методические рекомендации позволяют адаптировать классические научные подходы виноградарства к условиям школьного эксперимента, делая их доступными и педагогически целесообразными.

Реализация подобных исследований способствует раннему выявлению мотивированных учащихся, ориентированных на продолжение обучения в аграрных колледжах и вузах, и формирует кадровый резерв для агропромышленного комплекса региона. Для учащихся агроклассов работа с живыми объектами, проведение экспериментов, анализ и интерпретация результатов становятся первым шагом к осознанию себя как будущих специалистов и исследователей в области аграрной науки. В условиях расширения виноградарства и дефицита квалифицированных кадров данный подход имеет не только образовательное, но и стратегическое значение для устойчивого развития отрасли.

Литература

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – М.: Колос, 1974. – 319 с.

Комаров И.А. О новых качественных показателях процесса укоренения черенков древесных растений / И.А. Комаров. – В кн.: Новое в размножении садовых растений. – С. 285 – 290.

Малтабар Л.М. Ризогенная активность черенков новых сортов при окоренении их на воде и в брикетах из гравилена / Л.М. Малтабар, П.П. Радчевский, Н.Д. Магомедов // Виноград и вино России. – 1996. – №5. – С. 11-16.

Радчевский П.П. Влияние сортовых особенностей на регенерационные свойства черенков подвойных сортов винограда при их укоренении / П.П. Радчевский // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 07(091). –С. 1588 – 1619. – IDA [article ID]: 0911307106. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/pdf/106.pdf, 2 у.п.л., импакт-фактор РИНЦ=0,346

Радчевский, П. П. К методике изучения регенерационной активности виноградных черенков (научно – исследовательская работа по биологии в средних общеобразовательных школах) / П. П. Радчевский, Т. П. Радчевская // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). – 2014. – № 101(07). – С. 1777–1792. – URL: http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/116.pdf. – Дата публикации: 30.09.2014.

Радчевский П.П. Особенности проявления корреляционных зависимостей между степенью вызревания черенков устойчивых сортов винограда и их корнеобразовательной способностью / П.П. Радчевский // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – №01(095). – С. 327–346. – IDA [article ID]: 0951401017. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/01/pdf/17.pdf, 1,25 у.п.л., импакт- фактор РИНЦ=0,346

Радчевский П.П. Особенности протекания регенерационных процессов у черенков винограда сорта Молдова в зависимости от их толщины / П.П. Радчевский // Политематический сетевой электронный научны журнал Кубанского государственногоаграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – №03(097). – С. 203–223. – IDA [article ID]: 0971403014. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/03/pdf/14.pdf, 1,312 у.п.л., импакт-фактор РИНЦ=0,346

Радчевский П.П. Регенерационные свойства виноградных черенков под влиянием обработки их гетероауксином в зависимости от сортовых особенностей / П.П. Радчевский, Л.П. Трошин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2012. – № 03(077). – С. 1194 – 1223. – Шифр Информрегистра: 0421200012\0238, IDA [article ID]: 0771203099. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/03/pdf/99.pdf, 1,875 у.п.л., импакт-фактор РИНЦ=0,346

Радчевский П.П. Эффективность применения омагниченной воды при выращивании различных сельскохозяйственных культур (методические указания по выполнению НИР учащимися средних общеобразовательных школ) / П.П. Радчевский, Т.П. Радчевская. – Краснодар, 2009. – 24 с.