Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПОВЫШЕНИЕ ПОСЕВНЫХ, УРОЖАЙНЫХ СВОЙСТВ СЕМЯН И СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ПОВЫШЕНИЕ ПОСЕВНЫХ, УРОЖАЙНЫХ СВОЙСТВ СЕМЯН И СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ"

/ -35-Щ

На правя* р\коп

Белоусов Налнм Игоревич

Повышение посевных, урожайных сиопсти семнн п снижение токсичности зерна гречихи

03.00.16 - жологпи

,\В1 ореферат диссертации па сотканпе ученом степени кандидата се.н.скохспянпьенныч наук

(тнрополь- 2005

На правя* рукописи

Белоусов Вадим Игоревич

Повышение посевных, урожайных свойств семян н снижение токсичности зерна гречихи

03.00.16 - экологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ставрополь - 2005

ЦНБ МСХА фонд научной литературы

»о Я-згт

Работа выполнена в ФГОУ ВПО Ставропольском государственном аграрном университете в Учебно-научной испытательной лаборатории

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Стародубцева Галина Петровна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Барябяш Иван Петрович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Цыганков Александр Степанович

Ведущее предприятие: ГНУ Ставропольским научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится {¿¿^¿/Мь-ьс^2005~Тода в часов на заседании дис-

сертационного совет/Д220.062.03 при ФГОУ ВПО Ставропольском государственном аграрном университете по адресу: 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, а уд. 2.^/"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Ставропольского государственного аграрного университета

Автореферат разослан « » 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Е.Н. Журавлева

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур на основе использования современных технологий возделывания -основная задача сельскохозяйственного производства. Эффективным способом решения это Л задачи является повышение качества посевного материала с помощью воздействия на семена физическими факторами, обеспечивающими экологическую чистоту производства продукции растенневодства. Применение физических факторов в растениеводстве для защиты растений от патогенных микроорганизмов и вредителей сокращает использование традиционных средств химической обработки и снижает не только токсичность продукции, но и уменьшает загрязнение окружающей среды.

Гречиха - ценная крупяная культура, которая в условиях Ставропольского края стабильно обеспечивает получение высокого урожая. Поэтому изучение влияния физических факторов, оптимизация их использования при выращивании гречихи, начиная с подготовки семян н завершая получением урожая, представляет не только теоретический, но и практический интерес.

Цель и задачи исследований. Заключались в изучении влияния предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами на рост, развитие растений и формирование урожая, обоснование возможности применения данного приема в технологии возделывания культуры.

Для изучения поставлены следу ющие задачи;

- провести патентный н литературный поиск на предмет изученности вопроса;

- определить оптимальные дозы воздействия электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока на семена гречихи;

- выявить влияние предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами на фотосинтетическую деятельность, динамику нарастания ассимиляционной поверхности, развитие надземных органов и корневой системы растении, структуру и качество урожая;

- разработать методические указания по использованию предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами;

- создать лабораторную установку для озо! ю-воздушной обработки семян;

- выявить влияние и оптимальные дозы воздействия озопо-воздушного потока на зерно гречихи с целью предотвращения его токсичности и уменьшения содержания на зерне токенногенных грибов н бактерий;

- внедрить метод предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами как реального агроприема;

- оценить рекомендуемый прием воздействия на посевной материал гречихи с экономической точки зрения.

Научная новизна результатов. Заключается в комплексе различных методов воздействия на организм растений через семена, оказывающих влияние на повышение уровня урожайности и качества получаемой продукции. Изучено влияние электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока на посевные н урожайные качества,

на фитопато генную микофлору семян гречихи, на общую токсичность зерна гречихи, разработаны методы ее снижения.

Практическая ценность работы. Экспериментальные лабораторные исследования, полевые и производственные испытания влияния физических факторов на семена и зерно гречихи позволили предложить производству использование поля отрицательного коронного разряда (ПОКР1 и градиентного магнитного поля (ГрМП) для предпосевной обработки семян гречихи с целью улучшения их посевных и урожайных качеств, использование обработки зерна гречихи озоно-воздушным потоком - для снижения его токсичности. Разработан программный комплекс для обработки результатов одно- и мно-гофакторпых лабораторных и полевых опытов методом дисперсионного ана-лим р Полифактор» (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004611251 от21 мая 2004 г.)

Основные положения, выносимые на зашиту:

- применение электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока для улучшения посевных и урожайных качеств и изменения фитопато генной микофлоры семян гречихи;

- использование физических факторов для снижения обшей токсичности зерна гречихи;

- разработка программного комплекса для обработки результатов одно- и многофакторных лабораторных и палевых опытов методом дисперсионного анализа «Полифактор».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались па региональных, российских и международных научно-практических конференциях: «Физико^гехннчсские проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (Ставрополь, 2001), 66-67 Научно-практических конференциях (СГАУ, Ставрополь, 2002, 2003), «Биоресурсы, биотехнологии и инновации Юга России» (Пятигорск, 2003), «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2003), «Электротехнические материалы и компоненты» (Алушта, 2004), «Интегрированная зашита сельскохозяйственных культур и фитосанитарный мониторинг в современном земледелии» (Ставрополь, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 151 страницах печатного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству и включает 3 приложения. Содержит 30 таблиц и 14 рисунков в тексте и 10 рисунков в приложениях. Список литературы включает 186 источников, из ннх 15 зарубежных авторов.

2, МЕТОДИКА II УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Лабораторные исследовании проводили в Учебно-научной испытательной лаборатории СГАУ. В качестве факторов воздействия использовали; электромагнитные поля; поле отрицательного коронного разряда; озоно-воздушный поток. Объект исследования — семена гречихи сорта Богатырь. Опыты закладывались методом рандомизации в четырехкратной повторно-

CT1I.

В лабораторных условиях при оценке посевных качеств семян в соответствии с ГОСТами определялись: дружность прорастания - ГОСТ 12038-84; всхожесть семян - ГОСТ 12038-84; энергию прорастания семян -ГОСТ 12038-84; массу 1000 семян - ГОСТ 12042-80; анализ зерна на грибную инфекцию - ГОСТ 12044-93.

Общая токсичность определялась на приборе «Бпотестер-2», предназначенном для определения токсичности проб водных вытяжек по реакции инфузорий, с использованием в качестве тест-объекта Paramecium caudatum.

Количественная оценка параметра тест-реакции, характеризующего токсическое действие, производилась путем расчета соотношения числа инфузорий, наблюдаемых в контрольной н исследуемой пробах, которая выражается в виде безразмерной величины - индекса токсичности (Т): 0,00-0,40 -индекс допустимой токсичности; 0,41 -0,70 - индекс умеренной токсичности; 0,71 и выше - индекс высокой токсичности.

Электропроводность водной вытяжки из семян гречихи (выход электролитов) устанавливалась методом кондуктометр!»i с использованием кондуктометра TYPE: ОК-102/1, позволяющего измерять электропроводность в пределах от 0,5 до l,5xl0h Ом"1. Для контроля использовался реохордный мост Р-38.

Электропроводность воды определялась измерением сопротивления раствора согласно методике Г*Д 52.24.495-95 с помощью моста Р 577, типа МИЕ, класса 1 по ГОСТ 9486-60. При этом использовался сосуд для измерения электропроводности Х-38 (электролитическая ячейка).

Кинематическая вязкость воды измерялась стеклянным капиллярным вискозиметром (ВПЖ—4). Диаметр капилляра 0,37 мм. Постоянная прибора -0,003131 мм"7с".

Жесткость воды определялась по ГОСТ 4153-732 «Вода питьевая. Метод определения общей жесткости», в трехкратной повторностн. Значение

C-Vt

оощей жесткости воды рассчитывалось по формуле: Ж - —р—1 • ] 000,

где С - нормальная концентрация раствора комплексона Ш, мг/моль;

Vt - объем рабочего раствора комплексона, затраченный на титрование,

м";

V — объем воды, взятый для определения, м\

Измерение концентрации водородных ионов {ptf) производилось универсальным иономером ЭВ-74 по методике РД 52.24.495-95.

Отношение количества испарившейся при одинаковой температуре воды определялось по формуле:

ftt/ktfti*

где 'HrtM - масса испарившейся актньированиой воды* мг;

- масса испарившейся равновесной воды, мг.

Интенсивность водопоглощення семенами гречихи определялась путем измерения влажности (ГОСТ 13586.5-93) в контроле и опытных семян через каждый час в течение 24 часов.

Основой диссертационной работы явились трехлетние полевые опыты (2001—2003 гг.), характеризующиеся следующими природно-климатическими условиями. Почва - чернозем вышел очный обыкновенный мощный малогумусный среди есу глин исты и (Агеев и др., 1997). Почвообразующие породы - делювиальные тяжелые суглинкн, В пахотном слое чернозема содержание гумуса по Тюрину колеблется от 4,1 ... 5,0%; подвижного фосфора и калия - среднее (16,0 ... 20,0 и 101,0 ... 200,0 мг/кг почвы соответственно). Реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Глубина з&пегания грунтовых вод - б м. Климат умеренно влажный, теплый, отличается континен-тальностыо. Сумма активных температур (£>10oC) составляет 3000°С.

Полевой опыт заложен в четырехкратной повторности, размещение делянок - двухъярусное, вариантов - систематическое, повторений - сплошное, Учетная площадь делянки - 50 м~. Норма высева - 2,66 млн. всхожих семян на гектар. Предшественник - озимая пшеница.

Полевые опыты сопровождались фенологическими наблюдениями за развитием растений по методике Государственного сортоиспытания (19S5); учитывалась урожайность путем сплошного обмолота; биологическая урожайность (с 1 м' í четырехкратной повторности) определялась в фазе уборочной спелости зерна с последующим пересчетом на 14% влажность.

Площадь листовой поверхности определялась в динамике методом высечек в следующие фазы: 1-ая пара листьев, начало бутонизации, начало цветения, созревание.

Чистая продуктивность фотосинтеза рассчитывалась по формуле: 4nO=2(B|~B;)/(T(S|+S;)), где S - площадь листовой поверхности, В - сухая масса листьев в моменты времени 1 и 2, Т — количество дней.

Результаты исследований обрабатывались методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1985) с помощью разработанного программного комплекса «Полифактор», предназначенного для обработки экспериментальных данных одно-, двух- и трех фа к торных опытов, в том числе агробиологических, Па программный комплекс получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004611251 от 2! мая 2004 г.

Экономическая эффективность исследований рассчитывалась на основании технологических карт (Типовые карты, 2003).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Влияние предпосевной обработки семян полем отрицательного коронного разряда (ПОКГ) на посевные качества гречихи. Семена гречихи сорта Богатырь, урожая 2001 года, хранившихся 12 месяцев, обрабатывались ПОКР с экспозицией 4, 8, 12, 60 секунд » протяженностью времени от обработки семян до закладки их на прорастание (0-12 суток) при напряженности поля 4 кВ/см.

Режимами предпосевной обработки семян гречихи полем отрицательного коронного разряда, оказывающими наибольший эффект на посевные

свойства семян, являются следующие: экспозиция — 60 секунд, время от обработки до закладки семян на прорастание - 7-10 суток. Они позволяют улучшить посевные качества семян, увеличив энергию, дружность прорастания, всхожесть по сравнению с контрольными семенами на 10,8-12,8%, 7,5-8,3%, 7,5-8,0% соответственно (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние предпосевной обработки семян ПОКР _из посевные качества семян гречихи, 2001 г. {%)_

Продолжительность периода от обработка семян до закладки на прорастание, сутки Показатели посевных качеств семян, %

энергия прорастания дружность прорастания всхожесть

Контроль 75,5 85,5 88,8

7 86,3 93,0 96,3

8 87,5 93,5 96.8

9 87,8 93,8 96.5

10 85,8 93,3 96,3

3.2. Обработка семян гречихи градиентным магнитным полем (ГрМП) проведена на установках транспортерного и роторного типов, В обоих случаях проведен трехфакторный эксперимент: экспозиция составляла 3, 5, 8, 10, 15 секунд, продолжительность периода от обработки до закладки семян на прорастание (отлежка) — 0-6 суток, индукция градиентного магнитного поля изменялась в пределах от 15 до 42 мТл,

Оптимальными режимами обработки семян гречихи ГрМП оказались: индукция магнитного поля — 27-30 мТл, время от обработки до закладки семян на прорастание - 0-2 суток, экспозиция — 8 секунд. Названные режимы позволяют увеличить энергию прорастания - на 6,3-6,8%, дружность прорастания — на 6,5-7,5%, всхожесть семян — на 5,0-7,0% по сравнению с контрольными семенами (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние предпосевной обработки семян ГрМП _на посевные качества семян гречихи, 2001 г. (%)

Продолжительность периода от обработки семян до закладки на прорастание, сутки Показатели посевных качеств семян, %

энергия прорастания дружность прорастания всхожесть

Контроль 75,5 85,5 88,8

0 81,3 92,0 93,8

1 81,8 93.0 95,8

2 81,5 93,0 95,3

3.3. Обработка семян гречихи озоно-во)лушным потоком. Использована разработанная и изготовленная нами установка для озоно-воздушной обработки семян и помещений в лабораторных условиях, внешннП вид которой приведен на рисунке 1, а структурная схема - на рисунке 2,

Рисунок 1 - Внешний вил установки для озон о-воздушной обработки

Рисунок 2 - Структурная схема установки для озон о-воз душ нон обработки

Обозначения: электроизоляционный корпус - (J), патрубки электроизоляционного корпуса (входной - 2, выходной — 3), озонирующая камера -(4), устройство высоковольтного блока питания для преобразования частоты и напряжения - (5), отсек корпуса с принудительным охлаждением - (6), выпрямительное устройство — (7), вентилятор — (8), электропульт управления — (9), тумблер - (10), кнопка пуск - (11), кнопка стоп - (12), рукоятка регулировки интенсивности объемного разряда - (13). индикатор подачи напряжения от сети промышленной частоты (220В) — (14), вентиляционные отверстия — (15), центральное сквозное отверстие — (16).

При воздействии на семе)г» гречн.хи озоно-воздушным потоком проведен двух факторны и опыт; эксно ;иш1Я составляла 1, 3, 5 и 7 минут, произво-

дительность установки для озон о-воздушной обработки семян — 0,5, 2,5 и 5,0 мг/мин. Оптимальным режимом предпосевного воздействия на посевные качества семян гречихи оказался следующий: экспозиция - 7 минут, производительность установки по озону - 2,5 мг/мин. Обработка семян гречихи озо-но-воздушным потоком в указанном режиме приводит к увеличению показателей их посевных качеств по сравнению с контрольными семенами: энергии прорастания - на 4,8%, всхожести семян - на 6,7%.

3.4. Электропроводность полных вьпилек из семян, проростков и растений. Для оценки биологических и посевных качеств семян сельскохозяйственных культур, наряду с традиционными методами, используется физиологическая характеристика - учёт количества выхода электролитов из семян, находящихся в водной среде. Выход электролитов нз семян, проростков и растений свидетельствует о проницаемости клеточных мембран - чем выше электропроводность водных вытяжек, тем ниже посевные качества семян и устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды.

Семена гречихи, обработанные ПОКР, ГрМП, озоно-воздушным потоком в оптимальных режимах, повышают посевные качества: энергия прорастания увеличивается на 4,8-12,8%, всхожесть на 6,7-8,0% по сравнению с контролем (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние физических факторов на посевные качества семян

гречихи (оптимальные режимы обработки), 2002 г.

№ п/п Вариант Режим обработки Энергия прорастания, % Всхожесть, % Электропроводность водной вытяжки из семян * 10"* Ом"1

индукция, напряженность, производительность экспозиция

1 Контроль - - 75,0 88,8 65,94

2 ПОКР 4 к В/см 60 с 87,8 96,8 28,90

3 ГрМП 30 мТл 8с 81,8 95,8 32,97

4 Озоно-воздушный поток 2,5 мг/мин 7 мин 79,8 95,5 27,69

Одновременно с этим уменьшается значение электропроводности водных вытяжек из семян с 65.94+1О^1 Ом1 до 27,69* IО"6 Ом"1 при воздействии озоно-воздушного потока, до 28,90*10'" Ом'1 - при воздействии ПОКР, до 32,97*Ю^Ом'1 — при стимуляции семян ГрМП,

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что метод определения электропроводности водных вытяжек из семян хорошо согласуется с традиционным методом определения посевных качеств.

3.5. Влияние физических факторов на токсичность зерна гречихи. Зерно гречихи, хранящееся 12 месяцев и имевшее индекс общей токсичности Т = 0,50, было обработано о зоно-воздушным потоком в различных режимах: экспозиция изменялась ог 0,4 до 5 минут, производительность установки для обработки семян — от 0,5 до 4 мг/мин (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние обработки зерна гречихи озопо-воздушным потоком _______на токсичность , 2003 г._

№ Вариант Озоио- Индекс Токсичность

п/п (экспозиция, мни) RO¡;\ymni,iíí токсичности зерна

1Ц1ТОК. мг/мин m

1 Контроль - 0,50 Умеренная

2 5,0 0,5 0,23 Допустимая

3 2,5 1,0 0,39 Допустимая

4 1,4 1,5 0,19 Допустимая

5 1,0 2,5 0,18 Допустимая

6 0,5 3,0 0,39 Допустимая

7 0,4 3,5 0,32 Допустимая

8 0.4 4,0 0,11 Допустимая

Обработанное озоно-воздушным потоком зерно гречихи снижает токсичность, а индекс токсичности едва превышает 0,10, то есть зерно оценивается как допустимое к использованию. Аналогично характеризуются другие варианты опыта.

Для выяснения причин, вызывающих токсичность зерна гречихи, заложены опыты по его фнтосанитарному обследованию с целью выявления видового состава микофлоры.

Микологический анализ показал, что в семенах гречихи контрольного варианта преобладали грибы рода Altemaria - 56%, заселенность другими видами грибов составила: Fusarium - 24%, Aspergillus - 16%, Penicillium -4%, Risopus не обнаружен.

Обработка семян гречихи озоно-воздушным потоком в различных режимах привела к резкому изменению видового состава грибов во всех опытных вариантах (таблица 5). Во 2 варианте (экспозиция 5,0 мнн, озоно-воздушиый поток 0,5 мг/мин) заселенность зерна гречихи грибами рода Altemaria снизилась на 38% и составила 18%. В 4, 5, 8 вариантах (экспозиция 1,4, 1,0 и 0,4 мнн, озоно-воздушный поток 1,5, 2,5 и 4,0 мг/мин соответственно) Fusarium уничтожен полностью. Во 2, 4, н 5 вариантах (экспозиция 5,0, 1,4 и 1,0 мин, озоно-воздушный ноток 0,5, 1,5 и 2,5 мг/мин соответственно) полностью исчезли гриба рода Aspergillus и значительно снизились во всех других вариантах. Отмечалось 100 % подавление грибов рода Peniciltium в 3, 4, 5, 7 л'8 вариантах (экспозиция 2,5, 1,4, 1,0, 0,4 м 0,4 мнн, озоно-воздушныГг поток 1,0, 1,5, 2,5, 3,5 и 4,0 мг/мин соответственно).

Таблица 5 — Влияние обработки озоно-воздушным потоком _на микофлору семян гречихи, 2003 г- (%)_

№ Микофлора, %

п/п р. Alternaría р. Fusarium p. Aspergillus p. Pénicillium

1 56 24 16 4

2 IS 1 - 1

3 35 t 3 -

4 20 - - -

5 40 -

6 21 7 I 1

7 21 7 7 -

8 20 - 3 -

Согласно данным, приведенным в таблицах 4 и 5, снижение заселенности семян гречихи токсиногенными грибами приводит к уменьшению индекса токсичности зерна гречихи.

Обработка зерна гречихи ПОКР напряженностью 4* 105 В/м при экспозициях от 10 до 70 секунд с интервалом 10 секунд показала, что при экспозиции 60 секунд заселение грибами р. AI lern aria уменьшилось в 10 раз, р. Fusarium - 3,3 раза, р. Aspergillus - 2,4 раза, p. Pénicillium - 2,5 раза. Дальнейшее увеличение экспозиции не снижало заселенности зерна гречихи токсиногенными грибами {таблица 6).

Таблица 6 - Влияние обработки ПОКР на микофлору семян гречихи, _2003 г. (%)_

№ n/n Вариант (экспозиция, с) Семена, не заселенные микофлорой p. Alter-ii aria p. Pénicillium p. Fusarium p. Asper gillus

1 Контроль - 20 23 33 24

2 10 51 5 9 20 15

3 20 43 10 13 16 18

4 30 51 12 12 11 14

5 40 60 4 13 11 12

6 50 67 2 11 8 12

7 60 69 2 9 10 10

8 70 62 5 12 11 10

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о благоприятном воздействии обработки зерна гречихи озоно-воздушным потоком и ПОКР, приводящем к снижению заселенности зерна токсиногенными грибами различных видов и переводящем зерно гречихи в разряд с допустимой токсичностью.

3.6. Влияние физических факторов на водный режим семян гречихи. В процессе прорастания семян одной из основных является фаза набухания, сопровождающаяся поглощением воды. Скорость набухания семян особенно интенсивно протекает в первые часы, когда процесс поглощения влаги идет быстрее.

В лабораторных условиях в течение 24 часов исследовалась скорость набухания контрольных (необработанных) семян гречихи и семян, обработанных ГрМП и ПОКР в оптимальных режимах. Наиболее интенсивно поглощение воды происходило в течение первого часа - исходная влажность семян (12,7%) через час набухания достигла на контроле 22,77%, семян, обработанных ПОКР ~ 24,54%, семян после предпосевной обработки ГрМП -24,07%. Далее скорость набухания практически не зависела от приемов предпосевной обработки, и через 24 часа влажность контрольных семян составляла 35,99%, семян, обработанных ПОКР - 36,52%, ГрМП - 36,30% (рисунок 3),

Рисунок 3 - Скорость набухания семян гречихи в зависимости от вида воздействующего физического фактора

Семена с влажностью 12,7; 17,0; 22,8% обрабатывались исследуемыми физическими факторами и закладывались на прорастание: обработанные ПОКР - через 7 суток, ГрМП - через I сутки, озоно-воздушным потоком -без отлежки после обработки, В них определяли энергию прорастания и всхожесть. Результаты этого эксперимента представлены в таблице 7.

Как видим, сухие и влажные семена по-разному реагируют на воздействие физических факторов. Обработанные в оптимальных режимах физическими факторами семена поглотают воду быстрее, в них раньше начинается перегруппировка питательных веществ, что повышает их посевные качества.

Лучший стимулирующий эффект получен при обработке физическими факторами семян влажностью 22,8%. Однако обработка ПОКР ухудшает посевные качества влажных семян.

40

—'— Контроль —— ГрМП --*-- ПОКР

10

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Время набухания, часы

Таблица 7 - Влияние физических факторов на посевные качества _семян гречихи различной влажности. 2003 г. (%) _

Вариант П родо лж ител ь н ость Влажность Энергия Всхожесть,

периода от обработки семян, % прораста- %

семян до закладки на ния, %

прорастание, сутки

ПОКР 7 12,7 86,3 96,3

17,0 65,6 66,7

22,8 60,3 61,4

ГрМП 1 12,7 81.8 95.8

17.0 84,3 96,2

22,8 85,4 96,8

Озоно-воздушный поток 0 12,7 79,8 95,5

17,0 82,4 96,0

22,8 84,4 96,6

Известно, что вола очень чувствительна к различным физическим воздействиям, Для изучения влияния электромагнитного поля на воду проводились опыты с отстоявшейся природной п дистиллированной водой. Их физико-химические свойства сравнивались со свойствами обработанной магнитным полем водой при индукции поля 27-30 мТл и экспозиции 8 с. при постоянной температуре воды <(=20°С) (таблица 8).

Таблица 8 - Влияние электромагнитного поля на физико-химические

свойства водопроводной воды. 2003 г.

Вариант Электропроводность, Сименс Ю'г Кинематическая вязкость, ММ""/с Жесткость, мг.экв.л. Кониет-рация водородных ионов, рН Интенсивность испарения. А

Равновесная 0,4456 0,9431 9,5 7,8 15,08

Омагниченная 0,4167 0,8825 7.7 7,3 14,4

Отношение показателей омагничепиой воды к равновесной 0,93 0,93 0,31 0,93 0,95

Эксперименты по изучению влияния электромагнитного поля промышленной частоты на физико-химические свойства воды показали, что у активированной электромагнитным полем воды сразу после обработки изменяются такие показатели, как жесткость, кинематическая вязкость, электропроводность, рН, интенсивность испарения.

Активированная электромагнитным полем природная вода существенно уменьшает жесткость (на 1,8 мг.экв.л. или на 23,37% по отношению к контрольной или равновесной воде), на 7% снизилась концентрация водородных

ионов (рН), Отношение электропроводности, кинематической вязкости и концентрации водородных ионов <рН) между омагниченной водой и равновесной не изменяется (0,93), что подтверждает вывод о возможности использования -утих значений для оценки структурного состояния воды.

Степень воздействия электромагнитного поля на воду зависит от ее свойств. Наиболее отзывчива на воздействие электромагнитных полей оказалась дистиллированная вола (таблица 9).

Таблица 9 - Влияние электромагнитного поля на физико-химические

свойства дистиллированной волы. 2003 г.

Вариант Электропроводность, Сименс 10'* Кинема! пче- ская вязкость, мм~/с Концентрация водородных ионов, рН Интенсивность испарения, А

Равновесная 3,2962 1,00409 7,65 10,80

Омагниченная 5,9002 0,9438 7,80 10.15

Отношение показателей омагниченной воды к равновесной 1,79 0,94 1,02 0,94

В отличие от водопроводной воды, интенсивность испарения днетил-лнрованнои воды значительно ниже, но I = —— = 0,94 почти такое же, как у

"'с

водопроводной А-0,95. Электропроводность омагниченной дистиллированном воды в 1,79 раза выше по сравнению с омагниченной водопроводной. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при воздействии физических факторов в оптимальных режимах изменяются физико-химические свойства как водопроводной, так и дистиллированной воды.

3.7. Влияние предпосевной обработки семян физическими факторами на рост н развитие гречихи л ее фотос и нтетн ч ее кую деятельность.

Биологическая реакция гречихи на предпосевное воздействие физическими факторами оценивалась по интенсивности развития растений, В течение вегетационного периода (2001-2003 гг.) в основные фазы роста и развития гречихи определялась длина корней всех вариантов опыта.

Воздействие физических факторов на семена обеспечивает ускоренное развитие корневой системы гречихи в течение вегетационного периода по сравнению с контролем. Наибольший стимулирующий эффект на развитие корневой системы гречихи оказала предпосевная обработка семян полем отрицательного коронного разряда и озоно-воздушным потоком. В фазу первой пары листьев существенных различий между приемами воздействия на семена не наблюдалось, в сравнении с контролем (16,6 см) длина корней увеличилась на 4,9-5,6 см. В фазы начала бутонизации н начала цветения максимальной длиной корня (33,1 и 39,7 см соответственно) отличались растения.

семена которых прошли предпосевную обработку озо но- во злу ш н ы м потоком. В фазу созревания максимальная длина корня (42,3см) наблюдалась у растений, семена которых обрабатывались ПОКР (+3,7 см). Последнему варианту на 1,5 см уступали растения, выращенные из семян, обработанных перед посевом ГрМП (рисунок 4).

!□ Контроль ШГрМП | ВПОКР |

□озон !

I

Начало Начало

Г>утОНИ1ЛЦНИ ИНОТСЩ'Я Фаза развития

Со1реидние

Рисунок 4 - Корневая система гречихи в зависимости от вида предпосевной обработки семян (среднее за 2001-2003 гг.)

Одновременно с изучением роста корневой системы измерялась площадь листовой поверхности гречихи. Воздействие физических факторов на семена сказалось и на развитии надземной части растений. Опытные варианты существенно отличались от контрольных растений. В фазу первой пары листьев у растений из семян, обработанных озо)го-воздушным потоком, площадь листовой поверхности была больше на 3,1 тыс, м"/га, чем на контроле (4,8 тыс. м7га), В фазу начала бутонизации листовая поверхность в среднем за 2001-2003 гг. была максимальной при обработке семян гречихи ПОКР (32,4 тыс. м~/га). К началу цветения и в фазу созревания максимальными значениями этого показателя отличались растения, семена которых прошли предпосевную обработку озоно-воздушным потоком - 51,) и 42,2 тыс. м2/га соответственно (рисунок 5).

Отмечена максимальная разница между контрольными и опытными растениями в годы с неблагоприятными погодными условиями выращивания гречихи (2001 г.), при предпосевной обработкой семян ПОКР достигшая 3.8; 6,5; 5,6; 10.2 тыс.м"/га соответственно по фазам развития растений. Полученные данные подтверждают вывод о проявлении особенно эффективного воздействия физических факторов на семена при неблагоприятных погодных условиях выращивания растений.

55

о 50

н 45

40

£ 35

с.

><!

£ Д*

о 1?

г 10

1 5

с 0

с

1-ая пара листьев

I [ач;ию бУГОНИЧПИНИ

ц*

5

О Контроль ■ ГрМП н покр ^ озон

1 г 1:1

Софевание

Фа 13 развития

Рисунок 5 - Динамика нарастания листовой поверхности гречихи по фенофазам (среднее за 2001-2003 гг.)

Предпосевная обработка семян гречихи физическими факторами привела к возрастанию чистой продуктивности фотосинтеза по сравнению с контролем: при воздействии ПОКР - на 13,5-14,5%, озон о-воздушно го потока -на 12,4-13,5%. Растения, выращенные из семян, прошедших обработку ГрМП, обеспечили чистую продуктивность фотосинтеза в среднем за 2001-2003 гг. на 7,5-9,7% выше в сравнении с контролем, но на 5,3-4,2% ниже, чем растения из семян, обработанных ПОКР и озоно-воздушным потоком соответственно (таблица 10).

Таблица 10 - Чистая продуктивность фотосинтеза гречихи _в среднем за 2001 -2003 гг. (г/м~ в сутки)_

Варианты Первая пара листьев- бутонизация Бутон и за-цня-цветение Цвете н несозревание

г/м1 в сутки % г/м; в сутки % г/м1 в сутки %

Контроль 6,9 100,0 7,6 100,0 6,2 100,0

Градиентное магнитное поле (ГрМП) 7,5 108,7 8,3 109.7 6,7 107.5

Поле отрицательного коронного разряда (ПОКР) 7,8 113,5 8,6 114,1 7,1 114,5

Озон о-возду ш н ы й поток 7,8 ИЗ,5 8,5 112,8 7,0 112,4

3.8. Урожайность и элементы структуры урожая. За все годы проведения эксперимента лучший результат получен при предпосевной обработке семян полем отрицательного коронного разряда ПОКР. В среднем за 2001-2003 гг. предпосевная обработка семян гречихи ГрМП позволила повысить урожайность на 10%, ПОКР - на 24,9%, озоно-воздушным потоком -на 23,5% (таблица 11).

Таблица 11 - Урожайность гречихи в зависимости от фактора обработки _(и/га)_

№ п/п Вариант 2001 г. 2002 г. 2003 г. Среднее за 3 года

il/га %

1 Контроль 12,7 14,3 13,9 13,6 100,0

2 Градиентное магнитное поле (ГрМП) 14,2 15,6 15,2 15,0 110,0

3 Поле отрицательного коронногоразряда (ПОКР) 16,4 17,6 17,1 17,0 124,9

4 Озоно- возду ш н ы й поток 16,1 17,5 16,9 16,8 123,5

Максимальную разницу между урожайностью контрольного и опытных вариантов в 2001 году, наиболее неблагоприятном по погодным условиям, обеспечивали озоно-воздушная обработка и предпосевное стимулирование семян ПОКР (3,4-3,7 и/га), при воздействии на семена ГрМП отмечена разница на 1,5 ц/га. Повышение урожайности в опытных вариантах произошло за счет увеличения густоты стояния растений перед уборкой на 9, 14 и 13 шт./м' в сравнении с контролем и улучшения структуры урожая (таблица 12).

Таблица 12 - Влияние физических факторов на элементы структуры _урожая гречихи (в среднем за 2001—2003 гг.)_

№ п/п Вариант Число'черен на растении, шт. ■ Масса, г Густота стояния растений перед уборкой, штЛг

1000 зерен зерен с растения

1 Контроль 84 ' 29.6 2.5 144

2 Градиентное магнитное поде (ГрМП) 102' "" 29.7 3.0 153

3 Поле отрицательного коронного разряда (ПОКР) 1 I4-;V -\29.S 3.4 158

4 Озо н о- во зду ш н ы й поток 1,2.:> 3.3 157

Семена гречихи, обработанные ПОКР ы озоно-воздушным потоком, увеличивают массу 1000 зерен на 0,2 г, ГрМП - на 0,1 г в сравнении с контролем, Отмечено также увеличение числа зерен с растения: лучшие показатели составили при обработке семян озоно-воздушным потоком - 112 шт., при обработке ПОКР - 114 шт., что на 28 и 30 шт, соответственно больше в сравнении с контролем. При воздействии на семена ГрМП число зерен с растения равнялось 102 шт. С обсуждаемым показателем сопряжена масса зерен с растения. Лучшие результаты получены при обработке семян ПОКР - 3,4 г, озо1 ю-воздушным потоком - 3,3 г, что на 0,0 н 0.8 г соответственно выше контроля.

Таким образом, предпосевная обработка семян физическими факторами оказывает стимулирую шее воздействие на ряд физиолого-биологических процессов развития растений гречихи.

3.9, Производственная проверка результатов исследован и П. Производственная проверка факторов физического воздействия во время предпосевной подготовки семян гречихи проводилась в 2001, 2003 гг. в СПК колхозе «Родина» Андроповского района Ставропольского края.

При обработке ГрМП семян гречихи, имеющих всхожесть 67%, при норме высева 80 кг/га прибавка урожайности составила 19,5%, в то время как семена при равной норме высева, но имеющие всхожесть 92%, в результате предпосевной обработки повысит и урожайность лишь на 7,7%. Такая же прибавка урожайности получена при обработке семян ГрМП, имеющих всхожесть 67%, и при увеличении нормы высева до 120 кг/га (таблица 13).

Таблица 13 - Урожайность семян гречихи при обработке градиентным ____магнитным полем, 2001 г.____

Норма высева. кг/га Урожайность, ц/га Отклонение от контроля

опыт ■ контроль ц/га %

80 4,85 4,06 + 0,79 + 19,5

120 6,56 6,10 + 0,46 + 7,5

80 6,03 . 5,60 + 0,43 + 7,7

Низкую урожайность можно объяснить неблагоприятными погодными условиями во время проведения производственного эксперимента.

В производственном опыте 2003 г. семена гречихи обрабатывались озоно-воздушным потоком при экспозиции 7 минут и производительности установки по озону 2,5 мг/мин, в ПОКР экспозиция составила 60 секунд, напряженность поля 4 кВ/см (таблица 14).

При равной норме высева 80 кг/га в результате предпосевной обработки семян физическими факторами получена значительная прибавка урожая: при обработке ПОКР - на 25,3%, озоно-воздушным потоком - на 24,8%.

Таблица 14 - Урожайность гречихи сорта Богатырь при обработке ПОКР и _озоно-воздушным потоком. 2003 г._

Варианты Урожайность, ц/га Отклонение от контроля

ц/га %

Контроль 6,6 - -

Поле отрицательного коронного разряда (ПОКР) 8,3 + 1.7 + 25,3

, О зоно-воздушны и поток 8,2 + 1,6 + 24,8

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИРЕДПОСЕИПОИ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ГРЕЧИХИ ФИЗИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ

При использовании в предпосевной обработке семян гречихи ПОКР и о зон о-воздушного потока за счет улучшения посевных качеств семенного материала отмечается прибавка урожая на 1,7 и 1,6 ц/га соответственно.

Увеличение валового сбора продукции н необходимость выполнения дополнительного объема работ, связанного с проведением обработки семян, привело к увеличению затрат труда на 1 га посевов (20,8-20,7 чел,- час), однако повышение урожайности после проведения предпосевной обработки позволило снизить трудоемкость продукции па 0,27-0,25 чел,- час па I » продукции.

Увеличение производственных затрат покрывается ростом валового сбора зерна, что позволяет еннзить себестоимость 1 ц продукции на 67 и 80 руб. соответственно при обработке семян ПОКР и озоно-воздушным потоком (таблица 15).

Таблица 15 - Экономическая эффективность предпосевной обработки _семян гречихи_

Показатель Способ обработки семян

без обработки ПОКР 03011й- воздушньш поток

Урожайность, ц/га 6,6 8,3 8,2

Денежная выручка с 1 га, руб. W00 12450 12300

Затраты труда, чел.-час на 1 га на 1 ц 18,5 2,55 20,8 2,28 20,7 2,30

Производственные затраты на 1 га, руб. 3560 3915 3763

Себестоимость 1 и, руб. 539 472 459

Прибыль на 1 га, руб. 6340 8535 8537

Рентабельность, % 178,3 218.0 226.9

Обобщающим показателем экономической эффективности производства продукции является рентабельность. Анализ эффективности использования для предпосевной обработки семян гречихи ПОКР и озо но-воздушно го потока показал, что за счет улучшения посевных качеств семенного материала повышается рентабельность производства продукции на 39,7 и 48,6% соответственно.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предпосевной обработки ссмян гречихи ПОКР и озопо-возд\ щпим потоком составляет 2105-2197 руб./га.

ВЫВОДЫ

1. Оптимальными режимами предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами являются:

а) поле отрицательного коронного разряда ПОКР:

экспозиция - 60 секунд;

время от обработки до посева - 7 -10 суток;

напряженность поля - 4 кВ/см;

б) градиентное магнитное поле ГрМП:

индукция магнитного поля - 27-30 мТл;

время от обработки до посева - 0-2 суток;

доза воздействия - 200-280 мТл*с;

в) озоно-воадушный поток:

производительность установки - 2,5 мг/мин;

экспозиция - 7 минут.

2. Предпосевная обработка семян гречихи физическими факторами в приведенных выше диапазонах улучшает посевные качества:

- градиентное магнитное поле — энергию прорастания на 6,8%, всхожесть на 7,0%;

- поле отрицательного коронного разряда - энергию прорастания на 12,8%, всхожесть на 8,0%;

- озоно-воздушный поток - энергию прорастания на 4,8%, всхожесть на

6,7%.

3. Предпосевная обработка семян гречихи физическими факторами позволяет некондиционные по всхожести семена довести до посевных кондиций, соответствующих семенам I или II класса,

4. Обработка зерна гречихи, заселенного токсиногеннымн грибами, полем отрицательного коронного разряда и озоно-воздушным потоком снижает его токсичность. При озон о-воздушной обработке зерна на лабораторной установке производительностью по озону 4,0 мг/мин и экспозицией 0,4 минуты индекс токсичности снижается с 0,50 до 0,11, а зерно из разряда умеренно-токсичного переходит в разряд с допустимой токсичностью.

5. Снижение токсичности зерна гречихи при обработке озоно-воздушным потоком происходит за счет изменения видового состава и численности токсиногенных грибов;

- р. Alternaria - с 56 до 18%;

- р. Aspergillus - с 24 до 0%;

- р. Fusarium - с 16 до 0%;

- р. Penicitlium -с4до0%;

6. Предпосевная обработка семян гречихи в производственных опытах позволила повысить урожайность: при обработке ГрМП на 7,7-19,5%, при обработке ПОКР и озоно-воздушным потоком - на 24,8-25,3%.

7. В полевых условиях семена гречихи формируют растения с более мощной корневой системой: в различные фазы развития растений длина корней увеличивается на 3,7-5,6 см. Предпосевная обработка семян способствует более интенсивному нарастанию плошаан листовой поверхности растений на 3,1-6,3 тыс. мг/га.

8. Анализ результатов полевых опытов и структуры урожая показал, что урожайность повышается за счет увеличения густоты стояния растений перед уборкой на 9-14 шт./м", числа зерен с растения на 18-30 шт., массы 1000 зерен на 0,1-0,2 г.

9. В результате предпосевной обработки семян гречихи полем отрицательного коронного разряда и озоно-воздушным потоком предполагаемый прирост урожайности составит 24,8-25,3%, что позволяет ожидать от внедрения предлагаемого приема экономический эффект 2195-2197 руб./га.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения посевных качеств семян гречихи рекомендуется использовать в оптимальных режимах:

а) поле отрицательного коронного разряда ПОКР;

б) градиентное магнитное поле ГрМП;

в) озоно-воздушный поток.

2. Дня снижения токсичности зерна гречихи и уменьшения его заселенности токснногенными грибами рекомендуется применять обработку озоно-воздушным потоком на установке производительностью по озону 4,0 мг/мин н экспозицией 0,4 минуты.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Стародубцева, Г.П. Влияние электромагнитных полей на посевные качества семян гречихи / Г.П, Стародубцева, В.И. Белоусов // «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе»; сб, науч. тр./ СтГСХА. - Ставрополь, 2001. - С. 281-282 (соискатель 60%).

2. Стародубцева, Г.П. Установка для озоно-воздушной обработки семян н помещений / Г,П, Стародубцева, В.Г. Кобеляцкнй, В.И. Белоусов, В.Б. Копылов // «Бноресурсы, биотехнологии, инновации Юга России»: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2003. -С. 73-75 (соискатель 40%).

3. Стародубцева, Г.П. Влияние предпосевной обработки на урожайность гречихи 1 Г.П. Стародубцева. В,И. Белоусов И «Биоресурсы, биотехнологии, инновации Юга России»: сб, науч. тр. - Пятигорск, 2003, - С. 75-76 (соискатель 60%).

4. Белоусов, B.V1. Влияние предпосевной обработки физическими факторами на посевные качества семян гречихи / В.И. Белоусов И «Вузовская

наука Северо-Кавказскому региону»: сб. науч. тр, /СевКавГТУ. - Ставрополь,

2003.-С. 67-68.

5. Стародубцева, Г,П. Влияние физических факторов на посевные качества семян гречихи / Г.П. Стародубцева, В.И. Белоусов, С.И, Любая // «Электротехнические материалы и компоненты»: сб. науч. тр. - Алушта,

2004. -С, 348-350 (соискатель 50%).

6. Стародубцева, Г.П. Влияние обработки зерна гречихи физическими факторами на его токсичность ■' Г.П. Стародубцева. С.И. Любая, ВН. Белоусов, М.Е. Топчнй // «Электротехнические материалы и компоненты»: сб. науч. тр. - Алушта, 2004. -С, 348-350 (соискатель 50%).

7. Стародубцева, Г.П. Влияние обработки зерна гречихи озоно-воздушным потоком и физическими факторами на его токсичность / Г.П. Стародубцева, С.И. Любая, В.И. Белоусов // «Интегрированная защита сельскохозяйственных культур и фитосанитарный мониторинг в современном земледелии»: сб. науч. тр./СГАУ - Ставрополь, 2004. -С, 417-421 (соискатель 50%).

\ //Д su^tX-^e/ù^

¿¿л/; "'¿¿.¿с/с w

0-15 24'

JdKiV.t 1267 Подписано м печать I I.Ul.Oî. Тираж 100 экз.

Типография при ¡ С р.) ев ой станции по борьбе с боте шя vim животных, i. Ставрополь. ир. Чапаевский, 30