Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Спектрально-оптические критерии определения всхожести семян

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Спектрально-оптические критерии определения всхожести семян"

I и им

т. ,

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ :ЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ТИМЧЕНКО Сергей Дмитриевич

УДК 633.1; 631.52 : 612.014.482

СПЕКТРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на'соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1993

фикацнн сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится «

Работа выполнена в Московском институте радиотехник и электроники РАН.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственны наук, профессор Березкин А. Н., кандидат сельскохозяйс венных наук Демкин П. П.

Ведущая организация — Всероссийский институт электр!

1993 г. в /^ЗГ^часов на заседании специализированно!' совета Д-120.35.04 в Московской сельскохозяйственной акг демин имени К. А. Тимирязева.

Адресу 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., Сектор защиты диссертаций ТСХА.

Автореферат разослан ■

Ученый секретарь специализированного совмд—_ Р. Р. Усманов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В большой мере эффективность . современного сельскохозяйственного производства определяется посевными качествами семян. Полевая всхожесть семян зерновых культур в среднем по стране составляет ежегодно около 60&. Это значит, что 40% высеяних ежегодно семян не дают всходов.. А каадый процент снижения всхокести семян уменьшает урожай зерна на 1.2-1.5Я В настоящее время для лабораторного определения, посевных качеств, например, всхожести, энергии прорастания, силы роста сухих семян используется "классический" метод проращивания в питательной среде отобранных проб семян (ГОСТ 12038-84).

Этот метод является трудоемким и дорогостоящим, он требует предварительной подготовки проб семян и создания ряда определенных условий при проращвании, нарушение хотя бы одного из которых может вести к существенным ошибкам измерений, что обуславливает в свою очередь повышенную субъективность данного метода.

Но главным . недостатком метода проращивания является его неприемлимая длительность так как, например, для определения всхожести зерен пшеницы требуется 7-8 суток.

Из-за указанных недостатков, в условиях современных требований к технологии производства, переработке и реализации сельскохозяйственной продукции используемый ныне метод определения посевных качеств на. основе проращивания семян оказывается устаревшим.

Всвязи с этим задача поиска новых быстродействующих.неконтактных методов: анализа качества семян приобретает на современном этапе особое народнохозяйственное значение.

Выяснение степени влияния различных веществ, содержащихся в семени на. его всхожесть является одной ив актуальных задач биофизики растений.

ц&чь работа Разработать на основе спектральных критериев эффективные экспресс-методы оценки всхожести семян различных культур (без предварительной обработки семян), способные улучшить прогноз полевой всхожести. Дать биофизическое обоснование I возможных механизмов всхожести.

Научная новизна. Исследованы спектральные характеристики некоторых посевных качеств воздушно-сухих семян пшеницы, овса, ячменя и сои. . Показана возможность прогнозирования всхожести семян по спектрам обратного рассеяния в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Предложены эффективные методы . определения всхожести семян зерновых и бобовых культур, Обоснована возможная роль фитохрома на начальном этапе развития растений. Практическая ценность. Проведенные лабораторные испытания показали, что средняя вероятность прогнозирования всхожести предложенными методами составила не менее 0.9. По справке Госсемин-спекции•СССР использование данных методов может быть эффективным, обеспечивая существенную экономию зерна. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на ,совещании участников программы СЭВ "СЕМИНФОРМАНАЛИЗ". (Ленинград, 1988),а также:на ежегодной.выездной школе МГУ по биологическим мембранам (Звенигород, 1089).: .;.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано две работы. Структура работы. Диссертационная работа построена по традиционному плану и включает введение, обзор.литературы, методику ; зкперимента-; результаты и их обоснование,- выводы и список - литературы из источников, в том числе 6 иностранных. Диссертация изложена на 30 страницах'машинописного текста и иллюстрирована 23 рисунками. ■ 7

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Материал и выбор условий эксперимента

Объектом исследования являлись семена пшеницы, овса, ячменя и сои. Семена этих культур существенно различаются по их внешнему .покрытию. В качестве исходных данных при обосновании оптических критериев, оценки посевных качеств семян было целесообразно использовать спектры диффузного( рассеянного) отражения воздушно-сухих семян в видимой и ближней ИК-сбластях.

Макроструктура зерна по своим оптическим свойствам близка к структуре сильно рекристализованного стекла . Такая структура обеспечивает сравнительно большую глубину проникновения рассеяных фотонов в видимой и ближней ИК-сбластях. Тем самым обеспечивалась возможность учета оптических свойств не. только внешней части покровной поверхности семян, но и определенной ее глубинной части.

Благоприятной особенностью использования показателя диффузного отражения являлось то,что коэффициенты диффузного отражения в видимой и ближней ИК-абластях значительно выше,чем в среднем и дальнем ИК-диапазонах длин волн. Важное значение имел и тот факт, что широко распространненые источники излучения -лампы накаливания - имеют высокую полезную отдачу излучения в этой области. В этой же области высокую чувствительность имеют и фбтоприемники (на основе монокристаллов Бе и 50 '.

Чтобы обеспечить возможность использования разрабатываемого метода для оценки посевных качеств в потоке семян, спектры снимались с проб семян не подвергавшихся предварительным подготовке или обработке. Семена измерялись и располагались в кассе 10x10 в порядке убывания размера. Измерение спектроЕ проводи1

лось в партиях по 10 штук, после этого снимался спектр рассеяния интегрирующей сферы или бумаги в зависимости от условий проведения эксперимента. При таком порядке получения спектров гарантировались адекватные условия эксперимента для каждой пробы.

Полученные спектры отраженного от 'семени излучения,, нормировались на спектры белой бумаги или интегрирующей сферы,. снятые при тех же условиях. Получаемые в результате такой обработки спектры являются истинными спектрами семени, поскольку при ; нормировке устраняются спектральные аппаратные функции и аппаратурные погрешности намерений.

После проведения спектральных измерений, семена высаживались согласно ГОСТу в чашке Петри по 10 штук, между слоями фильтровальной бумаги, с постоянной подачей воды М]. Чашки с семенами, помещались в термостат, Каждые сутки проводились изме-. рения проросших семян. Измерялась длина всех ростков и корешков, данные заносились'в'таблицу. На четвертые сутки удалялись, явно загнившие семена для предотераирния вторичного, заражения остальных семян. На седьмые сутки окончательно, измерялась, длина всех ростков и корешков у каждого семени, вид проросших семян зарисовывался.

Оптические критерии количественной оценки посевных качеств семян основывались на применении методов многомерной статисти-. ки. Корреляционная с^язь между оптическими критериями семян и' их посевными качествами'устанавливалась на основе определения последних по традиционно применяемой стандартной методике. ::

я

3 4 г-^

!!<о-1- -О - - -!

г Монохроматор а

ЬДСК |

питания|

„ . . ЦЦР-23- ••

| Блок управл. мскохроматоро

}ОМ —

Блок упрзвл. I шаговым двиг. |

&

-С] I

\

■ О

Принтер]—-| ЭВМ

Усилитель| Синхронный | с АЦП !—■—! детектор

Рис.1. Блок-схема экспеоиментальной установки 1-источник излучения; ' 2,2'-оптические системы; •г-гс-дулятсс со стабилизации;': .час-тэты вращения;4-пассивный .^-тсфильт?:. 5-поворотное зеркало; 6-фогоприемник; 7-семя: 3-подложка из черной резины. ._■

Экспериментальная установка Для определения спектральных характеристик семян использовалась установка,, структурная схема которой представлена на рис.1. Принцип работы установки основан на регистрации диффуз-но-отраженного от образца излучения с. последующей обработкой на ЭВМ. Измерения проводились в режиме синхронного детектирования электрического сигнала фотоприемника с оптической модуляцией светового потока. В качестве источника излучения использовалась галогеновая лампа накаливания 250 Ватт. В качестве приемника -кремниевый фотодиод ФД-22.

Для выявления влияния неоднородности химического состава семян и их геометрических особенностей были поставлены эксперименты по определению диаграммы направленности диффузно-отражен-ного света при различной ориентации семени.и фото-приемника относительно оси светового пучка.

Для построения диаграммы направленности отраженного излучения семя помещалось на подложку из черной губчатой резины в определенном положении и освешдлось сфокусированным на его поверхность монохроматическим светом, диаметр пятка на поверхности семени не изменялся и был равен 2мм. Фотоприемник регистрировал интенсивность отраженного излучения на выбранной длине волны по сфере с диаметром 250мм. через 5 градусов.

■ Намерение спектральных характеристик отраженного света проводилось при тех'же условиях освещения семени, но приемник располагался на расстоянии в 80 мм. с азимутальным углом 45 градусов и саггитальным углом 90 градусов относительно оси пучка.

Анализ полученных данных показал,что диаграмма направленности рассеянного излучения представляет собой неоднородную кривую с "изломами" и "провалами" характерными только для данного семени и только для одного ег,о расположения под пучком.

- 6т-'

Это связано с наличием микротрещин и микронеоднородностей по-зерхности. Кроме того, форма диаграммы направленности зависит и эт длинны волны освещающего пучка.

Для поиска спектральных закономерностей ме?вду семенами и• Устранения влияния присущих семенам пространственных различий зптических характеристик был применен метод интегрирующей сферы шар Ульбрихта).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Спектральные критерии всхожести и силы роста семян на примере озимой пшеницы сорта Заря .

По окончании проращивания проводилась заключительная обра->отка результатов спектрального анализа.

С целью последующего сравнения семян между собой спектры >сей партий пророщенных семян нормировались на спектр наиболее :ильного семени (эталон), т. е. семени, которое при проращивании [ало наиболее длинные корни и самый сильный росток (рис.2).

Нормированные на эталон спектры зерен выравнивались по ин-■енсивности на двух-длинах еолн, отвечающих за красную и синюю раницы линии1 поглощения в районе 670 км, и сравнивались по лубине этой линии. Глубина линии поглощения расчитывалась по юрмуле :. '."■'.

h*0.1 = I( lanfl) -1( laml))/(lam3-laml) *( 1атй-1ат1) +

+ I(laml)-I(lam2) , " ^

РПС.2 8т«»оимы* спектр 1»Т«МИ1 н«и»о». си.шого ^птжии лкнмм заря ,ж>рн«ров«и11ьгй па спектр иктигрир;»»»«

Сферы < *.с.

1 (он. «д. 3

Рме.з типичный сп»ктр ««ясиомвго свн«ик мвницм ЭАР* .

I [отн. «д.] : 1

0. 8

0. в

0. 7

0. 6

500

ООО

1000 1 !|ш1

О. 5

где h - глубина линии;

I(larnl), I(lam2), I(lam3) - интенсивности нормированного сигнала на 1-ой,2-ой, 3-ей длинах волн соответс-' твенно;

lamí, 1аш2, 1ашЗ - длины волн в нанометрах,

Типичные спектры всхожего и невсхожего семян представлены" ;а рис. 2 и 3 соответственно.

Рассчитанные по общепринятой методике коэффициенты :орреляции глубины линии отражения, с индексом всхожести семян [ длиной ростка на седьмые сутки довольно высоки, равняясь со-1тветственн0 90Х и 85%, доверительные интервалы (83; 94) и (75; 91).

Исходя из этого, можно заключить, что глубина линии сниже-[ия коэффициента .отражения или повышения коэффициента пог-ющэния несет в себе достаточно полную информацию о "потенци-шьности" семени пшеницы "Заря" - его способности взойти и дать юсток определенной величины, и в данном случае может быть ловдествлена с этим понятием. Потенциальность (Р) в отличие от гекоторых использующихся посевных характеристик есть величина ¡епрерьшная. С двоичным индексом всхожести (Е) она связана следующим образом :

( Р > Р кр. ;

( .

( Р < Р кр. ;

где Р кр. - порог всхожести семени

=> е = 0 (семя не есходиг)

(2)

»> Е « 1 (семя всходит)

То есть по. глубине линии отражения, эная порог всхожести можно предсказать всхожесть каждого семени. В нашем случае эта прогноз реализовывался с вероятностью 0.9.

На основании результатов всех экспериментов с данной пробо семян был построен график зависимости длины наибольшего из рос тков у каждого семени от времени и силы' (глубины) линии отраже кия'в данном спектральном диапазоне рис.4.

Как видно из рисунка, наибольшая вероятность йрорастани, наблюдается у семян, которые имеют наиболее "гладкий" спектр чем сильнее линия отражения , тем меньше потенциальность семе' ни. Можно заметить, что семена с силой линии поглощения Соле1 35 отн. ед. в большинстве своем не прорастают, а те которые проросли в первые сутки, в последующие погибают. Это и есть поро] всхожести семян данного сорта пшеницы.

Для проверки полученных данных была высажена еще одна сери* семян (50 шт.), с предварительно снятыми спектрами. При это» нормировка полученных спектров Белась на спектр семени, давшегс наилучшие характеристики прорастания в предыдущей серии. Аналиг данных эксперимента по проращиванию полностью подтвердил выводы, сделанные по., результатам исследования предыдущей серии.

Проводилась попытка оценки влияния различных морфологических составляющих семени на результирующий спектр. Для этого часть семян препарировалась наследующие части: эндосперм, зародыш, внешняя оболочка. Изучался.спектр в целом и каждой из частей в отдельности. Сравнение этих спектров показало, что спектр в большой степени определяется спектроь, эндосперма, .

На основании всего сказанного можно заключить что, семена озимой пшеницы Заря . имеющие силу линии поглощения менее . +35 отн. ед. взойдут с вероятностью 0.9, а если сила' линии поглоше-

График динамики прорастания семян пшеницы Заря , Семена ранжированы по значениям потенциальности (ось абсцисс).

Рис. 5 Эталон семени .нормированный на

спектр и. с.

1 (отн. ед. ]

О; 85

О. 8 О. 75

.'0.7 О. 65 О. 6 О. 55 О. 5

. 6. 45 «" '>■ л

Щ

ООО -/00 800 ~ ООО Той О 1 (ни!

-а- .

ния превосходит эту величину, то семена нельзя считать всхожими. В результате проведенного исследования был получен эталонный спектр сильного семени (рис.2) данного сорта и при нормировке на него спектров других семян можно однозначно оценивать их всхожесть.

По этой же методике были проведены исследования семян озимой пшеницы Мироновская 808 . Полученные результаты, позволили сделать вывод, что спектральные характеристики этого сорта пшеницы в целом такие же ,что и для сорта Заря . Это позволяет считать, что линия экстремума обусловлена поглощением излучения одним и тем же веществом, содержащимся в эндосперме семян. Пороговое значение Ркр для этого сорта оказалось несколько меньшим, чем для сорта Заря и составило 30 отн. ед. Все сказанное дает возможность сделать вывод, что оптический критерий (формулы 1,2) принятый в этой работе для семян пшеницы сорта Заря применим для семян сорта Мироновская 808 и, очевидно, для других сортов мягких пшениц.

Этот же оптический критерий оказался верным и для исследо-ваных нами сортов овса и сои. Для ячменя (Носовский 9) имеет место пороговый эффект иной спектральной характеристики.

Анализ спектральных характеристик семян ячмеяя Носовский 9

Семена ячменя, так же как к семена овса, имеют внешние оболочки, которые затрудняют спектральный анализ собственно семян. В отличие от семян овса, у которых внешние оболочки отделяются, у семян ячменя они плотно прилегают к собственно семени и отделить их .без повреждения затруднительно.

-и-

Для исследований выбиралась проба (50 шт.) семян, без видимых механических повреждений, без видимых следов загнивания. Проба семян была однородной и равномерной. По методике описанной ранее снимались спектры обратного рассеяния.

По окончании эксперимента по проращиванию семян выбиралось семя давшее наиболее сильные ростки и наиболее развитую корневую систему. Спектры всех проращиваемых семян нормировались на спектр данного семени. Полученные спектры сильно различаются от семени к семени, причем характеристические особенности спектров проявляются на разных длинах волн во всем изучаемом спектральном диапазоне.

Попытки связать всхожесть семян со спектральными особенностями, выявляемыми методами, описанными ранее, не увенчались успехом. Преобразования вида спектральных характеристик способами, применяемыми для семян других культур, для данных семян не применимы. Эти обстоятельства обусловили привлечение специальных методов математической обработки.

Для исследования спектров семян ячменя применялись методы многомерной статистики: анализ главных компонент и метод факторных нагрузок.

Анализ главных компонент показал наличие одного фактора, определяющего спектральные закономерности оптических характеристик семян. На долю' этого фактора приходится 97Х всей дисперсии изучаемых спектров, при этом доли забираемой суммарной дисперсии для второго и третьего факторов составили 2% и 17.' соответственно.

Факторные нагрузки, .суть коэффициенты корреляции факторов с исходными значениями коэффициентов диффузного рассеяния семян в данном диапазоне длин волн. Нагрузка на первый фактор ео всем

- -

диапазоне длин волн превышает 0.87, достигая максимального значения равного 1.0 в интервале 605 - 635 нм, при этом, значения второй и третьей факторных нагрузок, в указанном диапазоне длин волн близки к нулю. Это означает, что измеряя интенсивность циффузно-рассеянного света в данном интервале, при одних и тех Же условиях постановки эксперимента, можно однозначно определять значение первого фактора.

Эта зависимость линейная, и для выбранного нами информативного канала на 621 нм, аналитически выражается формулой:

С - 0.11*К(621) + 0.1 , (3)

1

где .С - величина первого фактора;

■ 1 •.;■■•..

КС 621) - нормированный коэффициент диффузного . рассеяния зерна на длине волны 621 нм..

Вторая факторная нагрузка: до 700 нм принимает значение не более 0.1 по модулю, затем возрастает, достигая своего максимума в красном участке спектра, не превышая при этом 0.5. Третья факторная нагрузка имеет локальный максимум в районе 670 нм с максимальным значением 0.2, в остальном спектральном диапазоне мало отличается от. нуля.

о .

Первый фактор удалось идентифицировать, оказалось, что ; его значение коррелирует с индексом есхожйсти с коэффициентом корреляции R=83X ( 72; 90), а с длиной ростка на седьмые сутки первый фактор коррелирует с R=80% ( 67; 88).

Таким образом, первый фактор можно с достаточным основанием считать фактором потенциальности семени. Порог, всхожести опре-

деляется из рис. 5 и составляет для интенсивности диффузно отраженного света 6 отн. ед.. Прогноз всхожести семян ячменя по фактору потенциальности превысил 957.. Эталонный спектр приведен на рис.6.

■ Интересен факт выявления даннымй методами обработки других факторов, идентифицирование которых также возможно.

Важно то, что используемые методы обработки помогают обнаружить глубинные статистические взаимосвязи спектров семян. Как следует, например, из рис. 5, выделенный информативный диапазон фактора потенциальности ячменя 605 - 635 нм практически не связан с выраженными визуальными.характеристиками спектров - линиями поглощения. Все это говорит о широких возможностях применения предложенных методов многомерной статистики в различных спектральных задачах, связанных со свойствами воздушно-сухих семян.

Биофизические особенности определения ЕсХохести семян по спектральный оптический характеристикам

Посевные качества семян в большой степени определяются содержанием в них (^диалогически активных веществ. Выявленные в процессе исследований высокие значения коэффициентов корреляций найденных оптических показателей с посевными качествами семян позволяют считать, что экстремумы в спектрах диффузного отражения в видимой, й ближней ИК-областях, очевидно, обусловлены спектральными особенностями поглощения излучения определенными биологически активными веществами.

Современные достижения в области морфогенеза растений выявили исключительно важную роль в развитии и росте растений фи-

тохромных реакций " . / . ■, начиная , с самых ранних зтапо: развития растительного организма в стадии проростка. Проростк семян различных видов растений являются наиболее распространен ными объектами исследований регуляторных процессов растений че pea фитохромн,ые реакции. Фитохром обнаружен не только в проростках, но и в непророщенных воадушнэ-сухих семенах.

Фитохром имеет ДЕе вааимно превращаемых формы с максимумам поглощения при 660 нм (Р 660) и 730 нм (Р 730). Действие фитох-рома на различные функции растительного организма основано к его обратимых фотопреврашэниях : под влиянием красного излучения ( /\ тах-660 нм) физиологически-неактивная форма фитохром; Р 660 превращается в физиологически активную форму Р 730. И на оборот, форма фитохрома Р 730, поглощая дальнекраское излучен» (Тмпах=730 нм) превращается в форму Р 660.

Излучение, поглощенное этим регуляторным пигментом, расс матривают как фактор, действующий на степень экспрессии, тех генов, которые предзапрограмированны к восприятию света . (прямом: или опосредованному). В результате действия излучения эт; гены запускают .биосинтез определенных видов новых белков ил; изменяют активность биосинтеза уже имеющихся белков, в том числе ответственных за морфогенез на самом начальном этапе "пробуждения" семян и развития проростка. Положительное влиянт красного и отрицательное влияние дальнего красного излучений н: прорастание семян "." также .-свидетельствуют а важной рол; фитохрома в этом прцессе. -

" Область 630 - 770 нм - наличия экстремумов в спектрах отражения изученных семян очевидно не случайно совпадает с областью поглощения излучения формами, - фитохрома. . Наиболее ярк! минимумы диффузного отражения : семян большинства исследовании

- /¿Г-

Рис. 6 График динамики прорастания семян ячменя Носовский 9

культур выражены в области 660-680 нм , которая соответствует области максимального поглощения излучения формой фитохрома Р 630 см. рис. 7. .

В начальный период при отсутствии облучения дальним красным излучением (Дтах=730), фитохром находится в физиологически неактивной форме Р 660. Это позволяет предположить, что минимумы диффузного отражения изученных семян в области 660-680 нм обусловлены поглощением излучения этой области содержащейся в семенах формой фитохрома Р 660. К тому же установлению красный свет (когерентный и некогерентный) влияет на качество семян пшеницы через фитохромную систему. Этот фоторецептор, ответственный за развитие растительного организма на начальном этапе, в период его нахождении в семени, естественно должен быть расположен таким образом, чтобы падающее на поверхность семени излучение могло им поглощаться.

Отсутствие полного совпадения минимума отражения излучения поверхностью семян с максимумом поглощения излучения формой фитохрома Р 660 южно объяснить наличием содержащихся в оболочке семян других веществ, поглощающих излучение в. этой области. Такой экранирующий или маскирующий эффект, например,был обнаружен при изучении спектра действия гибели клеток . путем разрушения нуклеиновых кислот (ДНК) ультрафиолетовый излучением. Максимум этого спектра оказался смещенным в длинноволновую область (приблизительно на 10 нм) по сравнению с максимумом поглощения ДНК . Непосредственная экспериментальная проверка влияния фитохрома на спектры отражения семян-в видимой и ближней ИК-областях затруднена всвязи с отсутствием надежной методики выделения фитохрома.

Преимущества предлагаемого мегодз

л ■

Прибор реализующий спектрально-оптический метод может ■достаточно простым и дешевым, имея при этом различные конструктивные воплощэния. В качестве основных элементов он должен содержать лампу накаливания, несколько светофильтров, фотодиод как приемник отраженного излучения и электронную схему управления. Прибор может быть, например, установлен на транспортерной ленте в зернохранилище или иметь вид компактного переносимого анализатора для выборочного экспресс-анализа.

Используемый прибором метод определения всхожести семян зерновых и бобовых культур имеет, следующие основные преимущэст-ва перед существующим: - .

1. Оценку всхожести семян можно проводить в реальном масштабе времени с целью.оперативной проверки или контроля посевных качеств семян. Это имеет большое.значение для интенсификации всего сельскохозяйственного процесса В частности быстрое определение всхожести очень важно для семян с незаконченным послеуборочным дозреванием, так как такие семена при обычном определении всхожести медленно прорастают и дают заниженный процент всхожести. Поэтому, например, при использовании на посев свеже-убранных ;семян озимых культур удостоверение о кондиционности выдается на основании показателя жизнеспособности.

2. Всхожесть семян может определяться в потока на всей массе семян. Найденные, спектрально оптические критерии обладают в большинстве своем.инвариантностью по отношению к объёму выборки

анализируемых сешн. То- есть "засветка" может происходить по

• величина - „ :некоторой площади, которед.будет учитываться при калибровке прибора.

применяемый метод определения всхожести на основе проращивания/семян зачастую прогнозирует всхожесть десятков тысяч килограмм семян .' по нескольким сотням грамм. Хотя • семена одной партии, одного растения, соцветия и даже плода могут отличаться по своим, анатсмо-юрфологическим, физическим,'; химическим, физиологическим-и генетическим признакам (явление разнокачественное ти) И, конечно, они будут отличаться по посевным кзчест-

Приведенная особенность метода дает возможность селективного отбора невсхожих семян по всей массе семян для использования их для, скажем, кормовых целей и замены на вс;сожие, что должно улучшать полевую всхожесть.

3. Предложенный метод может давать более полную качественную оценку состояния семян. Даже в идеальных условиях хранения жизненность семян снижается в результате влияния сложного комплекса причин. Причем проведенные исследования Л. Бар-тон(В4), А. К Репин(64) показывают, что полевая всхожесть может значительно снижаться, а лабораторная( измеряемая существующим методом-прим. автора) оставаться при этом неизменной

В отличии от используемой индексной характеристики - всхожести (взойдет - не взойдет) вводимое характеристика "потенциальности" является непрерывной интегральной величиной, несущей в себе информацию, например, и о силе роста будущих.семян.. Через потенциальность может быть интерпретирована жизнеспособность семени. А также оценен статистический интервал "разброса" свойств для оценки полевой всхожести с большей достоверностью.

4. Найденный метод в силу того,' что обычный свет не оказывает никакого разрушительного воздействия на семена является не деструктивны*. Это позволяет с успехом использовать его, например, в пивоварении когда требуется проверить все зерно на всхожесть не разрушая его. Так как главный критерий качества пива -■ высокий процент всхожести всех семян, из которых оно будет при-, готовлено.

Зйлебания полевой всхожести невозможно прогнозировать существующими методами с достаточной достоверностью. '•'А это необ-. хсдимо, чтобы использовать её показатель для корректировки нормы высева. Задача состоит в том, чтобы создавать для.высеянных семян благоприятные условия и максимально приблизить полевую всхожесть к лабораторной .' V.И можно полагать, что указанные выке преимущества спектрально-оптического метода будут способствовать в решении этой;задачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертационной работе эксперименталь-'ные и теоретические изыскания можно представить в виде следующих основных пунктов:

1. Показана возможность использования характеристик обратного рассеяния зондирующего излучения в видимой "и ближней инфракрасной областях для прогнозирования всхожести воздушно-сухих семян без проращивания.

2. Найдены зависимости спектральных характеристик, определяющие всхожесть семян зерновых и бобовых культур. Определены пороги всхожести семян. Даны эталонные спектры изученных культур. На основании проведенных исследований предложены инструментальные экспресс-методы определения всхожести.

3. На примере ячменя показана эффективность применения методов многомерной статистики для идентификации спектральных признаков семян.

4. Обоснована возможная роль фитохрома, содержащегося в семенах, на формирование экстремумов (характеристик) в спектрах отражения семян изученных культур.

5. Разработана автоматизированная экспериментальная установка для исследования спектральных характеристик воздушно-сухих семян. Даны рекомендации по промышленной адаптации и использованию созданной установки.

Таким образом, задача определения всхожести семян разработанными методами может быть сведена к:

1) измерению иптенсивностей отраженного от семян света на указанных длинах волн;

2) нормировке измеренных иптенсивностей на эталонные значения;

3) сравнению полученных значений с порогами всхожести данных культур.

Предложения производству

Предложенные в работе методы и созданные в перспективе на их основе приборы рекомендуется использовать Российской Государственной Семенной Инспекции, а также хозяйствам и "фермерам для оперативного контроля посевных качеств семян.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тимченко С. Д., Уем а нов С.' А. Определение всхожести семян, отчет по НИР, ГКНТ подгруппа ТК N 10714/1025-Е.

2. Т и м ч е н к о С. Д., У с м а н о в С. А., С в е и т и к к и й И. И. определение качества семян по оптическим спектральным характеристикам, изд. НЦБИ АН СССР, г. Пущина, 1990,

Объем 1'Л п. л. Заказ 654 Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44