Стимулирование семян чечевицы импульсным магнитным полем

Введение. В последние годы все больше возрастает спрос на экологически чистую продукцию. Для получения такой продукции должны применяться технологии с минимальным использованием химических препаратов или исключающие их вовсе. При этом для сохранения эффективности производства урожайность растений не должна снижаться, а себестоимость производства увеличиваться [1].

Одним из способов увеличения урожайности является использование электрофизических способов воздействия на растения и семена с целью стимулирования их роста и развития, получения дружных всходов, повышения устойчивости к болезням. При этом если элек- трофизическая стимуляция растений приемлема в основном при выращивании в закрытом грунте, то стимуляция семян может применяться фактически для всех возделываемых сельскохозяйственных культур. Широкое распространение получила предпосевная обработка семян и растений электромагнитным полем, магнитным полем, ультрафиолетовым излучением, озоном, ультразвуком, электрохимически активированной водой и т.д. [2–5, 8–12].

Предпосевная стимуляция семян в магнитном поле является одним из перспективных направлений, обеспечивающих повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Магнитное поле не оказывает неблагоприятного воздействия на генотип растений, содержание питательных веществ и способствует улучшению всхожести и энергии прорастания семян.

Проведенные исследования доказывают, что такая обработка увеличивает лабораторную и полевую всхожесть семян, размеры растений, приводит к усилению скорости прорастания подземных и надземных частей растений, в результате увеличивается урожайность и улучшается качество зерна. Воздействие магнитного поля на организм может сохраняться в течение определенного периода после его прекращения [6, 7].

В последнее время начал увеличиваться спрос на чечевицу. Относящиеся к бобовым культурам семена чечевицы содержат большое количество белка, аминокислот, а также большое количество полезных микроэлементов. Чечевица хорошо усваивается организмом человека и хорошо подходит для сбалансированного здорового питания. Поэтому особое внимание уделяется ее экологически чистому производству, а увеличивающееся потребление этой культуры заставляет применять дополнительные мероприятия по повышению ее продуктивности. Среди таких мероприятий можно рассматривать стимуляцию семян при помощи полива импульсного магнитного поля.

Цель исследований – повышение эффективности выращивания чечевицы за счет стимуляции семян импульсным магнитным полем.

Задачи исследований: изучить влияние воздействия импульсного магнитного поля на семена чечевицы; оценить всхожесть семян и рост растений на начальном этапе.

Методика исследований. Для определения влияния воздействия магнитного поля на семена чечевицы в 2017 г. были проведены лабораторные исследования. Объектом исследования была выбрана чечевица «Петровская». Стимулирование проводили при помощи экспериментальной лабораторной установки (рисунок 1), которая обеспечивает создание выпрямленного импульсного магнитного поля с П-об-разными импульсами.

Установка включает блок питания 1, блок управления (генератор импульсов) 2, мультиметр 3, катушку индуктивности с П-образным сердечником 4 и контейнер с семенами 5. Блок управления 2, включающий генератор импуль- сов, позволяет изменять частоту импульсов магнитного поля в диапазоне от 10 Гц до 2 кГц. Время стимуляции семян контролируется секундомером.

Исследуемыми факторами эксперимента являлись частота импульсного магнитного поля, продолжительность процесса стимулирования и время выдержки перед посевом (время релаксации).

Первый фактор – частота магнитного поля. Были приняты значения частоты импульсов магнитного поля в диапазоне от 10 до 50 Гц, градация факторов составила 10, 30 и 50 Гц.

Второй фактор – продолжительность процесса стимулирования семян. Фактор характеризует время, в течение которого семена находятся под воздействием магнитного поля. Предварительные исследования показали, что при обработке семян в течение 30 секунд ожидаемого результата не наблюдалось. Диапазон времени стимулирования семян был принят от 1 до 10 минут. Градация факторов составила 1, 5 и 10 минут.

Третий фактор – время выдержки перед посевом или время релаксации. Данное время определяет период, в течение которого семена «отдыхают» после стимуляции. Стимуляция в магнитном поле оказывает «стрессовое» воздействие на семена, при этом на некоторое время снижаются их посевные качества. Интервал выдержки перед посевом стимулированных семян составил от 0 до 2 суток. Градация фактора составила 0, 1 и 2 суток.

Напряженность магнитного поля, воздействующего на семена, изменялась в диапазоне от 178 А/м при частоте 10 Гц, до 155 А/м при частоте 50 Гц и в среднем составила 165 А/м.

Явление обусловлено увеличением сопротивления в катушке и снижением силы электрического тока в цепи.

В рамках одного исследования поставлены два эксперимента: 1-й – проращивание семян чечевицы на влажной салфетке и 2-й – выращивание чечевицы в грунте (рисунок 2).

Часть семян, не обработанных в магнитном поле, проращивались как контрольная проба.

В эксперименте по проращиванию семян на влажной салфетке в каждом варианте количество семян составляло 100 штук, при выращивании в грунте – 60 шт. Семена высевались в кассеты для рассады по три штуки в ячейку.

а

б а – общий вид; б – схема;

1 – блок питания; 2 – блок управления; 3 – мультиметр; 4 – катушка индуктивности; 5 – семена Рисунок 1 – Экспериментальная установка магнитной стимуляции семян

а                                        б

Рисунок 2 – Проростки чечевицы на влажной салфетке ( а ), ростки чечевицы в кассете для рассады ( б )

При этом выдерживалась пятикратная повторность в каждом опыте. Чередование опытов производилось по длине кассеты, занимая четыре ячейки в ряду. Каждый ряд с опы- том пронумеровывался: 1-й – контроль; 2-й – семена, стимулированные магнитным полем частотой 10 Гц; 3-й – 30 Гц; 4-й – 50 Гц.

В экспериментах учитывалась динамика появления всходов и длина ростков. Измерение длины проростков на влажной салфетке проводилось на четвертый день после замачивания. Измерение длины ростков, выращенных в грунте, проводилось на десятый день после посева.

Результаты и их обсуждение . В данной работе представлены результаты исследований при изменении первого фактора эксперимента – частоты магнитного поля. Второй и третий факторы оставались неизменными и составляли соответственно одну минуту, без времени выдержки перед посевом.

Анализ исследования динамики прорастания семян показал, что у стимулированных семян прорастание наблюдалось более дружным, чем на контроле.

Результаты измерений длины проростков представлены в таблице.

Анализ результатов эксперимента по проращиванию семян на влажной салфетке показал, что средняя длина проростков у семян, стимулированных в магнитном поле, оказалась выше, чем у проростков на контроле на 19–24%. При этом наибольшая средняя длина проростков наблюдалась при частоте магнитного поля 30 Гц и составила 43,30 мм, что на 24% больше средней длины проростков на контроле, которая составила 34,92 мм. Средняя длина ростков при частоте магнитного поля в 10 Гц и 50 Гц также оказалась выше, чем на контроле, и составила соответственно 41,76 мм и 42,09 мм.

Результаты измерений длины проростков чечевицы

Варианты	1-й эксперимент (на салфетке)			2-й эксперимент (в грунте)
	Средняя длина, мм	Прибавка по отношению к контролю, %	Коэф. вариации, %	Средняя длина, мм	Прибавка по отношению к контролю, %	Коэф. вариации, %
10 Гц	41,76	119,6	56,1	187,4	112,5	46,3
30 Гц	43,30	124,0	44,0	203,1	122,0	38,5
50 Гц	42,09	120,5	42,1	196,2	117,8	41,2
Контроль	34,92	100	51,8	166,5	100	53,4

Для оценки разности длины проростков по каждому значению исследуемого фактора рассчитан коэффициент вариации. В результате расчета коэффициент вариации при частоте магнитного поля в 10 Гц составил 56,1%, частоте 30 Гц – 44,0%, при частоте 50 Гц – 42,1% и на контроле – 51,8%. Анализ результатов показал, что наименьший коэффициент вариации наблюдается при частоте магнитного поля 30 Гц и 50 Гц, которые значительно ниже, чем на контроле. При этом при частоте магнитного поля 10 Гц наблюдается наибольший коэффициент вариации, превышающий значение на контроле. Таким образом, при стимулировании в магнитном поле в диапазоне от 30 Гц до 50 Гц разность длин ростков наблюдается наименьшей, что в дальнейшем будет способствовать дружному росту растений и получению более высоких урожаев.

Результат эксперимента по выращиванию растений в грунте показал, что средняя длина растений, семена которых были обработаны в магнитном поле, оказалась выше, чем у растений на контроле на 12,5–22%. Наибольшая средняя длина наблюдалась у растений, семена которых стимулировались в магнитном поле частотой 30 Гц, которая составила 203,1 мм. Средняя длина растений при частоте 10 Гц и 50 Гц составила соответственно 187,4 мм и 196,2 мм. В контрольном варианте средняя длина растений составила 166,5 мм.

Для исследования разности длины растений по каждому значению произведен расчет коэффициента вариации.

Анализ показал, что у растений, семена которых были обработаны в магнитном поле, коэффициенты вариации соответственно составили 46,3% при частоте магнитного поля 10 Гц, 38,5% – при частоте магнитного поля 30 Гц и 41,2% – частоте магнитного поля 50 Гц. Наибольшее значение коэффициента вариации составило на контроле 53,4%.

Таким образом, наиболее оптимальная частота импульсного магнитного поля, исполь- зуемая при стимуляции семян чечевицы, находится в пределах 30 Гц.

Заключение . Анализ проведенных экспериментальных исследований показал, что воздействие импульсного магнитного поля на семена чечевицы увеличивает динамику прорастания и роста растений на первом этапе развития в среднем на 18–20%. Всходы чечевицы вырастают более дружными, что способствует более равномерному использованию площади питания. Повышение показателей всхожести семян чечевицы в дальнейшем будет способствовать получению более высоких урожаев.