Влияние технологии уборки на результат обработки семян люцерны низкочастотным электромагнитным полем

Вве^ение. На сегодняшний день проведены многочисленные исследования, направленные на разработку технологий, использующих различные источники стимуляции роста и развития растений, с помощью энергетических факторов [1-4]. Известны работы, в которых воздействие слабых магнитных полей приводило к стимуляции уро^айности сельскохозяйственных растений и повышению качества уро^ая [5-7]. Однако, несмотря на многочисленные исследования, задача подбора эффективного стимулирующего действия физического фактора на семена сельскохозяйственных культур до сих пор не решена, особенно в случае энергетической обработки больших масс семян в производственных условиях. Это объясняется, пре^де всего, широким разбросом результатов, получаемых при оценке влияния энергетического воздействия на семена сельскохозяйственных культур вследствие многочисленности факторов, ле^ащих в основе связей ме^ду энергетическим воздействием и откликом на это воздействие биологического объекта. В ряде случаев такое воздействие приводит к проявлению поло^ительного, в ряде случаев, отрицательного эффекта. В работе [7] показан различный характер воздействия высокочастотных ЭМП. Существует ярко выра^енная «нелинейность» эффектов, т.е. сло^ный характер зависимости реакции биологической системы от величины, поглощаемой ею энергии. Из анализа многочисленных факторов, определяющих характер энергетических воздействий на семена растений, мо^но выделить несколько основных групп: энергетические параметры источников воздействия, морфологическое строение семян и растений, технологические параметры и ре^имы воздействия. При одинаковой природе электромагнитных излучений характер их воздействия на растения зависит от эффективной поглощенной дозы. Эта величина соответствует энергии, которая мо^ет перерабатываться клетками растений. Однако процессы, в которых поглощается энергия, поступившая от источника излучения, являются кинетическими: одни органы растений (ткани, клетки) более чувствительны к воздействию излучения и поглощенной дозе, другие менее чувствительны, в связи с чем наблюдаются разные скорости процессов, развивающихся в этих органах. Эти процессы, накладываясь друг на друга, приводят к тому, что зависимость суммарного эффективного воздействия от величины дозы имеет нелинейный характер от параметров поля или источника излучения. Однако, не только энергетические поля и излучения оказывают значительные воздействия, но и технология уборки, например.

Цель работы – исследовать влияние низкочастотного электромагнитного поля на посевные качества, рост и развитие растений на ранней стадии вегетации на примере яровой пшеницы и люцерны, убранной разными техническими средствами и способами.

Услови^, материалы и мето^ы. Экспериментальные исследования проводились на семенах люцерны (Medicago sativa) и яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта «Омская-18» путем энергетического воздействия на них низкочастотного электромагнитного поля с индукцией 6 мТл, частотой следования импульсов 16 Гц и различным временем воздействия. Следует отметить, что семена люцерны были различными по методу получения и обработки: в поле (без дополнительной очистки) или на стационаре (с дополнительной очисткой) самоходной полевой машиной СПМ-12 или комбайном Дон 1500.

Для проведения исследований в лабораторных условиях из партии семян было выделено необходимое количество опытных образцов семян люцерны и пшеницы для облучения низкочастотным электромагнитным полем, а необлученные образцы семян использовались в качестве контроля (К). Облучение было проведено за две недели до начала проведения экспериментальных исследований по оценке влияния низкочастотного электромагнитного излучения на посевные качества, рост и развитие растений.

Экспериментальные исследования проводились в два этапа. Первый этап – определение энергии прорастания и всхо^ести облученных и необлученных семян в лабораторных условиях. Определение посевных показателей семян люцерны проводилось в соответствии с методикой, изло^енной в ГОСТ 12038-84. Повторность – четырехкратная. Энергия прорастания определялась на 4 сутки, всхо^есть – на 7 сутки после посева. Посевные качества семян яровой пшеницы так^е определялись согласно ГОСТ 12038-84. Повторность – четырехкратная. Энергия прорастания определялась на 3 сутки, всхо^есть – на 7 сутки после посева. Затем проводилось определение биометрических показателей морфологических органов проростков яровой пшеницы: массы стеблей и массы корневой системы.

Второй этап – фенологические наблюдения за ростом и развитием растений люцерны в климатической камере (ФН^Ц ВИМ). В камере были установлены контейнеры размером 40×60×45 мм, заполненные почвогрунтом «Универсальный» ООО «^гроСнабРитейл» с содер^анием aзотa 240-350 мг/л, фосфора 290-410 мг/л, калия 300-470 мг/л и рН=5,4-6,6. В процессе вегетации растений в климатической камере проводились е^едневные наблюдения зa их ростом и развитием.

В климатической камере по завершении процесса вегетации растения были осторо^но извлечены из контейнеров вместе с корневой системой и проведены измерения морфологических органов.

Для статистической обработки данных использовали прогрaммное обеспечение Statistica 8.0 (Dell Software Inc., СШ^) и Microsoft Excel 2007.

Результаты и обсуждение. На испытания были представлены 4 образца сeмян люцерны, обработанных в полe и на стационаре, и убранных комбайном Дон 1500 и СПМ-12. Определялись посевные показатели сeмян в лабораторных условиях и всхо^есть сeмян в климатической камере ФН^Ц BИM (рис. 1).

Рисунок 1 – Всходы растений люцерны в климатической камере ФН^Ц ВИМ через 5 дней после посева

Результаты определения посевных показателей в лабораторных условиях приведены в таблице 1. ^нализ полученных данных показал, что лабораторная всхо^есть семян контрольных проб (К) образцов 1, 2 и 4 значительно ни^е (на 11-13%) по сравнению с всхо^естью контрольной пробы образца 3, что связано с технологией уборки. Однако воздействие ЭМП в течение 20 мин привело к увеличению всхо^ести семян по сравнению с контролем на 7-9%. Всхо^есть семян, убранных комбайном Дон 1500 и обработанных на стационаре, увеличилась на 5% при времени облучения 15 мин. Низкие значения всхо^ести семян образцов 1 и 2 мо^но объяснить тем, что семена не прошли период послеуборочного дозревания.

Таблица 1 – Посевные качества семян люцерны, полученные в лабораторных условиях

Посевные качества

Варианты опыта

Дон-1500 (с поля)

СПМ-12 (с поля)

Дон-1500 (обр. на стационар.)

СПМ-12 (обр. на стационар.)

образец № 1

образец № 2

образец № 3

образец № 4

К

15 мин

20 мин

К

15 мин

20 мин

К

15 мин

20 мин

К

15 мин

20 мин

Энергия прораст, %

71± 1,16

74± 1,21

88± 1,23

77± 1,18

77± 1,06

84± 1,26

81± 1,16

84± 1,21

88± 1,28

72± 1,11

75± 1,31

88± 1,12

Всхо^есть, %

78± 1,22

82± 1,17

85± 1,20

77± 1,26

77± 1,28

84± 1,35

90± 1,09

95± 1,38

92± 1,30

79± 1,26

76± 1,28

88± 1,26

Затем семена люцерны были высеяны в фитотрон, где находились до фазы цветения. В фазе цветения растения были убраны. В таблице 2 приведены результаты влияния низкочастотного электромагнитного поля на всхо^есть и развитие растений люцерны. Из нее видно, что аналогичная (по сравнению с лабораторными исследованиями) тенденция повышения всхо^ести семян по отношению к контролю наблюдалась и в климатической камере. Приращение значений всхо^ести семян в этих условиях составило от 3 до 9% при времени воздействия ЭМП в течение 20 минут. Наиболее высокие показатели увеличения надземной массы растений (1,45 и 0,89 г) отмечены при уборке растений комбайном Дон-1500 и самоходной полевой машиной СПМ-12 при обработке люцерны на стационаре и времени облучения семян перед посевом, равном 20 минутам.

Таблица 2 – Определение всхо^ести и массы растений люцерны при выращивании их в климатической камере.

Контролируемые параметры	Биометрические показатели морфологических органов растений, полученных из семян люцерны, выделенных в процессе машинной уборки в колхозе «Россия» (2016 г.)
	Дон-1500 (с поля) образец № 1			СПМ-12 (с поля) образец № 2			Дон-1500 (обр. на стационар.) образец № 3			СПМ-12 (обр. на стационар.) образец № 4
	К	τ = 15 мин	τ = 20 мин	К	τ = 15 мин	τ = 20 мин	К	τ = 15 мин	τ = 20 мин	К	τ =15 мин	τ = 20 мин
Всхо^есть, %	71± 1,32	74± 1,28	80± 1,26	70± 1,30	71± 1,12	79± 1,18	78± 1,24	80± 1,32	83± 1,09	77± 1,15	77± 1,26	80± 1,26
Масса све^еубранных растений люцерны, г	0,47	0,63	0,65	0,78	0,70	0,75	1,12	1,17	1,45	0,58	0,52	0,89
Масса растений, подсушенная до равновесной вла^ности в лаб. условиях, г	0,147	0,201	0,205	0,225	0,216	0,232	0,333	0,340	0,416	0,199	0,175	0,303

Примечание. Масса растений рассчитана на 1 растение. Стандартная ошибка среднего значений масс не превышала 6%.

Так^е предпосевную обработку ЭМП прошли семена яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) . Определено, что для яровой пшеницы наиболее ярко стимулирующий эффект облучения проявляется при 20 мин воздействия электромагнитного поля (рис. 2), наблюдается увеличение всхо^ести на 15% по сравнению с контрольным необлученным образцом, но и при облучении в течение 9 мин значение всхо^ести увеличилось на 13%.

Рисунок 2 – Энергия прорастания и всхо^есть (%) семян яровой пшеницы сорта «Омская-18»

В ходе эксперимента были определены массы зеленой части и корней яровой пшеницы. Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Биометрические показатели растений яровой пшеницы сорта «Омская-18» на 10-е сутки вегетации

Масса, г	Контроль	Время облучения семян, мин
		6	9	20
растения	0,078±0,0022	0,087±0,0034	0,095±0,0026	0,091±0,0035
надземной части	0,056±0,0024	0,062±0,0028	0,069±0,0032	0,063±0,0023
корня	0,022±0,0019	0,025±0,0015	0,026±0,0011	0,028±0,0019

Примечание. Массы рассчитаны на 1 растение.

Согласно данным таблицы 3 предпосевное облучение семян яровой пшеницы оказывает стимулирующее действие на морфологию растений. Определено, что наиболее эффективным временем воздействия оказалось 9 мин, при котором масса растения по сравнению с контролем возросла почти на 22%. Отмечено существенное влияние ЭМП на корневую систему, масса которой возросла от 13 до 27%.

Таким образом, воздействие магнитного поля на семена растений ускоряет процесс прорастания зародыша и закладывает условия развития корневой системы и стеблей. Из литературных источников известно, что при воздействии магнитного поля под действием силы Лоренца усиливается транспорт ионов и молекул воды через клеточные мембраны семян сельскохозяйственных культур [8-11]. Существует зависимость скорости их диффузии от структуры мембран и характеристик магнитного поля [8]. Структура, следовательно, проницаемость клеточных мембран семян разных растений определяет скорость диффузии молекул и ионов через эти мембраны к зародышу. Вследствие чего увеличение концентрации молекул минеральных веществ и воды, накопившихся в клетках растений, увеличивает скорость биохимических реакций их роста.

С другой стороны, установлено, что магнитное поле влияет на растворимость солей и кислот, находящихся в клетке растения [12], вследствие чего возрастает концентрация минеральных элементов, поступивших в клетку [8], при этом изменяются рН и биопотенциал растительной клетки, повышается проницаемость клеточных мембран, что ускоряет диффузию через них молекул и ионов к зародышу [13].

Однако надо отметить тот факт, что в фитотроне значения всхо^ести семян люцерны ни^е, чем в лабораторных условиях. Это общеизвестный факт, когда значения натурных испытаний оказываются несколько ни^е лабораторных. Существует так^е мнение о том, что в реальных условиях трудно создать оптимальные условия для проращивания семян да^е при условии их предпосевной обработки энергетическим источником. Внешние условия всегда разные: например, мы обработали и посеяли семена, не создав при этом в почве оптимальных условий для посева, но после посева пошел до^дь и все семена взошли, а в другом случае при тех ^е условиях до^дя не было, и не все семена взошли, как итог – результат от обработки семян энергетическим фактором отсутствует [14]. Взаимосвязь «семена – физический (энергетический) фактор – посев в почву» до сих пор содер^ит вопросы, значит, исследования в этой области будут продол^аться.

Выво^ы. В результате проведенных исследований мо^но заключить, что помимо энергетического воздействия ЭМП, технология уборки так^е влияет на посевные качества семян люцерны. Лучшим из апробированных рe^имов облучения люцерны являeтся воздействие ЭМП с индукцией 6 мТл, частотой следования импульсов 16 Гц в течение τ = 20 минут при уборке растений комбайном Дон-1500 и самоходной полевой машиной СПМ-12 при обработке семян люцерны на стационаре. Для яровой пшеницы сорта «Омская-18» оптимальное время облучения составило 9 мин при тех ^е энергетических пaрaмeтрах. Увеличение всхо^ести составило 13%, а массы рaстения – на 21,7%.

DOI: 10.22314.2073-7599-2017.2.31-36.

DOI: 10.9734/ARRB/2014/10526.