Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние предпосевной обработки семян низкоинтенсивным гелий-неоновым лазером и гамма-излучением на урожай и качество сои

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Влияние предпосевной обработки семян низкоинтенсивным гелий-неоновым лазером и гамма-излучением на урожай и качество сои"

Государственный агропромышленный комитет СССР

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ЩЕГОРЕЦ Ольга Викторовна

УДК 631.53.01.3:633.853.52

ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН НИЗКОИНТЕНСИВНЫМ ГЕЛИЙ-НЕОНОВЫМ ЛАЗЕРОМ И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕМ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО СОИ

06.01.09 — растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Хабаропск — 198,4

Диссертационная работа выполнена в 1981 —1987 гг. в Благовещенском сельскохозяйственном институте и Казахском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. С. М. Кирова.

Научные руководители: доктор биологических паук, профессор В. М. Инюшин, кандидат сельскохозяйственных паук, доцент А. И. Громова.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. Ф. Кузин, кандидат сельскохозяйственных наук, А. П. Ващенко.

Ведущее предприятие — Приморский сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится « » 198$г.

па заседании специализированного совета К 020.35.01 Дальневосточного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института сельского хозяйства по адресу: 080031, г. Хабаровск, ул. Карла Маркса, 107.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Автореферат разослан « » 1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.с.-х.н.

К АРА Ч ЕВА Г. С.

ОЕДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность темы. На Майском Пленуме ЦК КПСС {1982 г.) принято решение о значительном увеличении производства в стране зернобобовых культур: в 1990г. оно должно составить 18-20 млн.тонн.В /спешной реализации поставленной задачи, как указывалось на ХХУП съезде КПСС, ведущая роль принадлежит научно-техническому прогрессу, внедрению интенсивных технологий.

К Числу вшшейзих зернобобовых культур принадлежит соя.В Амурской области под соей занято 405,8 тес.га.Но средняя урожайность зе остается пока низкой - на-уровне 6-7 ц/га. Для получения высоких I стабильных урожаев сои требуется: глубокая и планомерная работа по товшенив всей культуры земледелия на научной основе.К числу вза-шх технологических приемов относятся методы предпосевной обработ-си семян физическими факторами, способствующие повышению урожайно-:ти и улучшение качества продукции.. В связи с этим, актуальным яв-шется изучение биологического действия гамма-излучения гелий-нео-ювого лазера с длиной волны 632,8 нм на рост, развитие, урожай-гость и качество семян сои в условиях Приамурья.

Цели и задачи исследования. Основная цель исследования заклю-ьалась в разработке приемов предпосевной обработки семян сои гам-1а-_и лазерным излучением, их совместного действия на увеличение Трожая и улучшение его качества; выбор оптимальных режимов обрабо-•ки; включение этого агроприема в интенсивную технологию производ-:тва сои в Приамурье.

Решались следующие конкретные задачи:изучить влияние предпосев-

юй обработки на биологическую активность семян сои,рост,формирова-

мв корневой систёмы,развитие азотфиксирущего и фотосинтезируще-

■о аппаратов,продуктивность растений,урожай,его структуру и качест-о. •

Объектом исследования стали сорта сои амурской селекции:Янтар-ая, Смена, ВНИИС I, ВНШС 2.

Научная новизна. Проведено сравнительное изучение биологического действия на сов физических факторов - гамма-излучения и излучения низкоинтенсивного гелий-неонового лазера. Выявлена наибольаая эффективность лазерюй активации семян, свидетельствующая о различных механизмах действия названных факторов. Впервые показано стимулирующее воздействие излучения гелий-неонового лазера на формирование корневой системы сои, ее азотфиксирующего аппарата, влияние на белковый обмен, биологическую ценность белков. Выбраны оптимальные режимы предпосевной лазерной и гамма-обработки для семян сои. Предложена и апробирована принципиальна новая технология обработки семян - буртовая лазерная активация. . . •

Практическая ценность. Разработан способ предпосевной, обработки семян гамма- и лазерным излучениями с учетом сортовых особенностей, направленный на повышение урожайности и улучшение качества семян сои. Лазерную активацию семян можно рекомендовать в технологический процесс предпосевной подготовки сои в производственных условиях с целью получения высоких и стабильных урожаев.

Апробация работы. Основные результаты^исследования доложены и обсуждены:

на заседаниях кафедры ¡растениеводства и ученого совета агрономического факультета Благовещенского СХИ (1982-1987 гг»);

на совместном заседании учебно-научно-производственного объединения "Биофизика" и кафедры биофизики к биохимии Казахского ордена . Трудового Красного Знамени государственного университета им С.М.Кирова (1982-1985 гг.);

на 1-й и 2-Й областных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов (Благовещенск, 1983, 1987 гг.);

на республиканских конференциях молодых ученых сельского хозяйства (Тюмень, 1964 г., Улан-Удэ, 1965 г.);

на республиканском семинаре по лазерной агротехнике (Алма-Ата, 1984);

на Всесоюзно Л конференции молодых ученых го сельскохозяйствен-, кой радиологии (Обнинск, 19сЗ г.);

на Всесоюзной конференции г.о фотоэнергетике растений (Львов, 19о4г.);

на всесоюзном научно-производственном семинаре "Ошт применения лазерной агротехники в системе почвозащитного земледелия (Алма-Ата, 1935 г.).

Ш материала?.; диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Реализация шзультатов. Рекомендуемый агротехнический прием "Лазерная активация семян сои" прошел производственную проверку в основных соесевцих районах .-курской области - в учебно-опытном хозяйстве Благовещенского СХИ (1933-1985 гг.) и в совхозе "Песчаноозерский" Октябрьского района (1983 г.). Площадь производственного опытного го-сева составила 350 га. ' —

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 26 таблиц в тексте и 49 в приложении, 26 рисунков в тексте и 3 в приложении. Состоит из введения, четырех глав, выводов,- рекомендаций производству и списка литературы, включающего 306 источников, из которых 12 на иностранных языках.

Место, условия к методика проведения опытов. Исследования проводились в 19У1-1987 гг. Воздушно-сухие семена сои обрабатывали на

т-л

гамма-установке "Стебель 3 А" радиоактивным Са в широком диапазоне доз - от 2 до 40 Гр, а также на лазерной установхе "Лввов I -Электроника" ЛГН-104 двумя способами: I) многоразовая обработка (1-10 циклов), 2) буртовая активация (2 тонны семян - 30, 60 минут). Период отлежки - от I до 30 дней. .

Физиологические исследования и химические анализы выполнены на кафедре растениеводства и в агрохимической лаборатории Благовещенского СХИ. Биофизические показатели семян изучались на кафедре биофизики и биохимии Казахского государственного университета им. С.М.Кирова. Анализы по качеству семян проведены в государственной семенной

инспекции и ВБМ сои. Вегетационные о гол к ставились в оранжерее Благовещенского сельскохозяйственного института, полевые мелкоделянэч-кые - на опытном поле, производственные опытные посевы - в учхозе Благовещенского СХИ Сс. Удобное) к совхозе "Лесчавоозерский".

В лабораторных условиях изучали биологический активность сеьшн посевные качества, качество урожая сои. Интенсив»сть излучения семян определяли количественным методом регистрации электробиолюминис-ценции;ыитогенетическое излучение проростков сок - по методике З.М.Инюаина (1982); активность нуклеиновых кислот - г.о А.А.Спирину (19Ьь); активность каталазы - по А.Н.Бояркину (1962): сорбционкую способность семян — по методике Д.Н,Насодава и В.Я.Александрова (1940); силу роста, энергию прорастания, лабораторную всхожесть - согласно ГОСТам; содержание фосфора, азота, калия в семенах - по методике И.Г.Ковшика, А.Я.Баранникова, Г.В.Голова (1972); масличность семян - путем экстракции масла серным эфиром в аппаратах Сокслета; -аминокислотный состав белков - на аминокислотюм анализаторе 1КВ-41-0] методом кислотного гвдродиэа; биологическую ценность белков - тю методике Корпаци, Линднера, Варга (Кришенко, 1983).

Болевой опытбыл основным методом исследования. ГЬсевы размещали по черному пару, на лугово-чердаземовидных почвах. Содержание основных элементов в почве составляло: ХОд - 1,5 мг, - 2,05 мг, Н^О - 15,5 мг на ЮО г; реакция среды близка к нейтральной (рН 6,7-. 7,1). Полевой опыт 1962-1984 гг. включал 4 сорта (ВНИИС I, ВНИИС 2 , Смена, Янтарная),Ю вариантов в 4-кратной повторности.

Варианты: . "

1. Контроль, семена без обработки.

2. Семена, обработанные лазером 3 цикла.*"

3. Семена, обработанные лазером 5 циклов. •

4. Семена, обработанные лазером 10 циклов.

5. Семена с гамма-облучением в дозе 2 Гр,.

*Цихл - однократный пропуск семян через установку.

t>

6. Семена с гаума—облучением в дозо 5 Гр»

7. Семена с гамма-облученаем в дозе 10 Гр.

8. Секена с лазерной обработкой 3 цихда+гамма-облученке 2 Гр.

9. Семена с лазерной обработкой 5 цяклов+гаима-обдученке 2 Гр.

10. Семена с лазерной обработкой 10 ииклов+гамка-облучекнз 2 Гр.

Размещение вариантов в швторшстях рендокеэированкое. Пговдць делянки - 2,7 посев пирокорядный, а опыте 240 деджок. •

ГЬлевай опыт- 1985-1987 гг. пропадали с сортом БНИИС I, содержал I гараеата в 4~крат:эЯ повторшсти.

Варианты:

1. Контроль, се«ена без обработки.

2. Семена, обработанные лазером 5 циклов.

3. Буртовая лазерная активация семян - 30 минут.

4. Буртовая лазерная активация семян - 60 ыинут.

Методика закладки опыта была аналогична принятой в опытах

982-1984 гг.

Посев, уход за посевами, уборку урожая проводили вручнув. В пе-код вегетации велись фенологические наблюдения; определялась дина-ииа появления всходов, формирование репродуктивных органэв, густота тояния. 1Ь фе но фазам развития: учет динамики нарастания ассимиляци-нной поверхности, сухой биомассы, продуктивность фотосинтеза - по етодике А.А.Нечипоровича (1961); массы и объема корневой системы, зотфиксирующих клубеньков, адсорбирующей способности корней - по ме-эдикам Д.А.Сабинина, И.И.Колосова (1962). Продуктивность, биологиче-кий урожай, биометрический анализ определяли га 25 типичны« растени-л с каждой из повторностей - по ГОСТам.

В 1982 г. полевой мелкодцляночннй опыт продублирован в вегетаци-даьпс условиях: 10 вариантов закладывали в 150 сосудах, в каждом сода по 5 растений. Результаты экспериментальных даиных обработаны подом дисперсионного анализа на ЭВМ "Наири-2" в вычислительном гнтре Благовещенского СХИ.

В IS83 г. в учебю-опытюм хозяйстве Благовещенского СХИ и в совхозе "Песчакзозерский" проведен производственный опытный посев сои с предпосевной лазерной обработкой семян в режиме 3 цикла с периодом отлежки I0.-Í4 дней; общая площадь посева составила 330 га.

В 1985 г. в учебно-опытном хозяйства Благовещенского СХИ при лазерной обработке семян исследована новая методика - буртовая ла- . зерная активация. Площадь посева составила 20 га. Посев, уход за посевом, уборку урожая выполняли согласно принятой в зоне агротехнике.

Экономическая эффективность внедрения определена по методике, опубликованной в 1980 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСОВДОВАНИЙ Биологическая активность семян сои. .Предпосевная обработка семян ионизирующим и лазерным излучениями направлена на повышение уро-

*

жал и улучшение его качества. Этот метод основан на свойствах семян, которые, с одной стороны, представляют прочную генетическую систему, надежно хранящую наследственную информацию, а с другой, - систему, приобретающую в момент прорастания пластичность, восприимчивость к факторам окружающей среды. Таким образом, эффективность конечного результата во многом определяется биологической активностью семян, их исходным физиологическим состояние^ в период перехода из стадии покоя в фазу активного роста. В проростках семян сои, обработанных гамма- и лазерным излучениями, суммарное содержание нуклеиновых кислот возрастает от 1150 до 1324 кг/л (контроль - 1054 мг/л), а активность каталаэы - на 75-92&. ■

Для начала прорастания семян важен процесс поглощения воды, при этом мембраны выполняют чрезвычайно ответственные функции в. регуляции клеточной жизнедеятельности. Транспорт воды и питательных вещест! связан с сорбционной способностью семян, которая изменяется под воздействием предпосевной обработки физическими факторами: при лазерной обработке она возрастает от 7 до 25%, а при гамма-облучении - от 26

до £7%. Причем если в первом случае этот показатель достигает максимальной величины при саком низком режиме обработки - 3 цикла, то во втором (гамма-облучение 2, 5, 10 Гр) чем вше доза, тем больше сорб-цяонная способность семян.

При лазерной обработке, наряду со стимулирующим механизмом, предполагается наличие энергетического (фотонная накачка). ГЬ экергети- . ческим параметрам лазерное излучение близко к параметрам живой клетки. При воздействии на энергосистему семени повышается баланс свободных носителей заряда, при рекомбинации которых наблюдается вспышка индуцированного свечения (электробиолвыинисценция), интенсивность которой отражает его структурные и функциональные особенности, физиологические сдвиг».. После обработки Лазером в различных режимах семена сои первоначально обладают разнокачественкостьп энергетических параметров (табл. I).

Таблица I

Интенсивность свечения семян сои после лазерной обработки, отн. ед.

Варианты !-■--

_! ВНШС I ! ВНИИС 2 ! Смена ! Янтарная

Контроль 23,10+0,41 22,00+0,50 - 26,30+0,32 . 25,36+0,66

Лазерная обработка 3 цикла 30,78+0,29 28,20+0,56 31,70^0,63 39,20^.0,71

5 циклов38,90+0,71 38,70+0,88 28,30+1,02 35,20Л), 94

10 циклов 39,10+0,51 29,40+.0,48 32,50^1,50 33,40+0,89

Затем, в период отлежки, э л е к тро б иолюминисценция опытных семян стабилизируется, тем не менее она существенно превышает контроль.

Под действием квантов гелий-неонового лазера на воздушно-сухие семена увеличивается интенсивность митдгёнетического излучения проростков сои, регулирующее физиологические и морфологические процессы гак на клеточном, так и органном уровнях. Так, с увеличением кратности; )бработки от I до 10 циклов плотность излучения возрастает от 10 до по отношению к контролю.

Максимальный эффект стимуляции проявляется после определенного периода отлежки, продолжительность которого зависит от сортовых особенностей, исходного физиологического состояния, онер: ети¡еского потенциала, кратности обработки. Так, при трехкратной обработке и I садневши периоде отлежки длина опытного проростка превысила длину контрольного ка а при разовой обработке, с таким яе периодов отладки, - на 9$.

Результаты исследований свидетельствуют, что мезду кратностью обработки и отлежкой семян существует линейная зависимость - с увеличением кратности обработки необходим увеличивать отлет.ку.

Биоэнергетические показатели- семян взаишсвязаны с физиологическими. Семена сортов Смена, Янтарная, БНШС I, БШИС 2 после обработки имели энергию прорастания и. всхокесть вызе, чем в контроле. Самый высокий результат, достоверно превышающий контроль, отмечен при гамма-облучении в дозе 5, 10 Гр; лабораторная всхожесть здесь составила соответственно 98 и 96%, энергия прорастания - 96 и 93/2. В этих вариантах отмечен наименьший разрыв между показателями качества. Лабораторная всхожесть при 10 циклах лазерной обработки составила 95$, а энергия прорастания - на 6,5% ниже. При совместной обработке наиболее эффективным сочетанием оказался вариант: 10 циклов лазерной обработки+2 Гр гамма-обл;*чения. В этом случае энергия прорастания составила 862, а лабораторная всхожесть - 8С£2; энергия прорастания контрольных семян была БС$, лабораторная всхожесть - 76%.

Вследствие улучшения посевных показателей семян растения быстрее растут, интенсивнее накапливают сухое вещество за счет лучшего использования питательных веществ и более раннего фотосинтеза. Однако отмечается существенная разница в росте проростков из семян, подвергшихся лазерной обработке, и семян, проведших гамма-облучение. Стимуляция роста надземной части 10-дневных проростков примерно одинакова: высота, масса стебля увеличиваются до 30$ь, но интенсивное формирование корневой системы отмечается только при лазерной обра-

ботке, масса и объем которой превышают контроль на 20-40/в..

На основании проведенных исследований можно заключить, что предпосевная лазерная обработка и гамма-облучение повышают биологическую активность сзмян сои- Ускорение процессов метаболизма при переходе от стадии покоя в стадию активного роста свидетельствует о повышении посевных качеств семян. При гамма-облучении, вследствие возрастания сорбциокдай сшсобиости семян, значительно повышается лабораторная всхожесть и энергия прорастания, при лазерной обработке увеличивается интенсивность ростовых процессов в начальный период, а также формирование корневой системы сон.

Растя .развитие растений. Эффект стимуляции отчетливее проявлялся* з начальные фазы развития. Как правим, Енешне резкая количественная разница «еиду обработанный» и контрольными растениями отмечалась в начале фазы, а к концу она в той или иной ыере имела тенденцию к сглаживанию. Ускорение развития более ярко проявлялось в начале фазы "всходы" - "цветение". На 3-4 дня раньше начиналось цветение сортов С^ена, ЕШИС I, ВНШС 2; период вегетации под действием обработки сокращался на 2-3 дня.

Наблюдения за динамикой появления всходов в вегетационных условиях, где действие модифицирующих факторов максимально снижено, показали, что на 6-е сутки в контрольных вариантах взошло 2с$ высеянных семян, в вариантах с гагма-облучением - от 51 до 712, с лазерной обработкой - от 40 до 51%, при совместной - 42-67$. Однако разница, столь существенная в начале всходов, значительно снижалась к концу фазы, составляя 9-16% на 10-й день. Шд действием предпосевной обработки увеличилось число сохранившихся к концу вегетации растений;

Густота стояния растений на площади посева - основной составлявший элемент урожайности сои. В 1982-1984 гг. (при норме высева на эпытных делянках 444 тыс. шт. семян на I га )у сортов с ВНИИС I, ВНИИС 2, Смена, Янтарная шд действием предпосевной обработки семян физическими факторами отмечалось повышение густоты стояния по отноше-

нию к контролю. Однако достоверно увеличение этого показателя в течение трех лет только при лазерной обработке 3, 5 циклов у сорта ВШИС I и при 5 циклах - у сорта ВНИИС 2; .повышение составило от 5 до 17%, а в среднем за три года - 8-10% (табл. 2).

Таблица 2

Густота стояния растений сои, тыс. шт. на I га (среднее за 1982-1984 гг.)

Варианты !- СоРта

ВНШС I ? ВШИС 2 ! Смена !Янташая

Контроль 358 366 380 388

Лазерная обработка

т 3 цикла 391 395 289 386

5 циклов 395, 399 400 395

10 циклов 374 389 402 . 394

Гамма-облучение

2 Гр 392 396 400 381

5 Гр '

10 Гр 376 387 400 388.

Лазерная обработка

3 цикла+гаша-облучение 322 ЗШ . 385 335

2 Гр

5 циклов+гамма-облучение 2Гр 383 345 383 331

10 циклов+гамма-облучение 2 Гр383 358 387 . 389

В крайне неблагоприятном для сои 1984 г., когда семена легли в су-

хую почву и засуха продолжалась весь июнь, а затем наблюдалось длительное переувлажнение с пониженной солнечной инсоляцией, лазерная обработка по сравнению с гамма-облучением и с совместным воздействием этих факторов оказала существенное влияние на прорастание семян л сохранение растений в период вегетации у всех изучаемых сорта в..

ГЬтенциальные возможности сорта полностью реализуются только при высоких биологических показателях семян.. Но многоразовая лазерная обработка семян (3-10 циклов) в производственных условиях приводит к их травмированию, а значит, к снижению качества. На основании биоэнергетического механизма взаимодействия семян была разрабо-

тана и внедрена принципиально новая технология их обработки - буртовая лазерная активация, которая полностью исключает травмирование , (табл. 3).

Таблица 3

Густота стояния растений сои сорта ВШЙС I, тыс. шт. на I га (данные 1935-1937 гг.)

Варианты 1 Годы -1 Среднее'

? 1985 Т 1986 1 1937 !за 3 года

Контроль ■ 395 385 372 зза

Цикличная лазерная об-

работка (5 циклов) 427 404 383 405

Буртовая лазерная

активация (20 минут) 432 424 399 418

Буртовая лазерная

активация (60 минут) 429 421 395 415

нср05 21,80 17,33 20,21

Как следует из таблицы 3, буртовая активация семян ш эффективности не уступает лучшему варианту цикличной лазерной обработки. В 1985-1987 гг. количество растений сои сорта ВНИИС I на единицу площади посева в вариантах с буртовой активацией семян достоверно превышало контроль от 4 до Ш (в среднем на 8%), а при 5 циклах - на <$. Более высокие показатели гус-оты-стояния растений в вариантах с буртовой активацией обусловлены предохранением семян от дополнительного "травмирования.

Таким образом, год действием оптимальных режимов обработки семян физическими факторами усиливается рост.растений, что является оствой ут ряда физиологических процессов развития, в результате на 2-3 дня сокращается период вегетации сои.

Лазерная обработка семян способствует повышению густоты стояния застений на 4-17^. Наибольший эффект стимуляции и сохранение расте-шй в период вегетации отмечается в неблагоприятные годы. При гамма-(блучении и совместном воздействии факторов на семена наблюдается тенденция к повышению количества растений на единицу площади посева.

Корневая система. Существенное влияние на формирование корне во Í: системы растений сои оказала лазерная обработка. Длина корешка 10-дневного проростка сорта ВНИИС I составляет 130 мм, при лазерной обработке 3-10 циклов - 137-142 мм. Сравнение корней по длине показывает, что при ó циклах лазерной обработки больше óCtv корней имеют длину от 101 до 150 мы, при 3 циклах - 40Í корней - белее I¿u мм(лгаь корней - до 50 мм), У контрольных растений корни до ¿G мы составляют 162, а от 51 до 100 мм - I7¡£. Масса и объем корневой системы опытных растений за счет образования дополнительных боковых коресков и увеличения их длины превосходят, контроль на 2С-4С£. Аормирование корневой системы сои под действием лазерной обработки стимулируется в течение всего периода вегетации.

Предпосевная обработка семян физическими факторами не оказала существенного влияния на общую адсорбирующую способность в расчете на единицу поверхности корневой системы. Достоверное увеличение этого показателя отмечено только в вариантах с лазерной обработкой при 5 циклах и гемма-облучении 10 Гр; в остальных случаях наблюдалась лишь тенденция возрастания этого показателя. Однако в пересчете на полный объем корневой системы интенсивность поглощения почвенного раствора у опытных растений возрастает почти вдвое по сравнению с контролем.

1Ьд действием лазерной обработки раньше появлялись и интенсивнее формировались клубеньки. Масса и количество их достигали максимума в период бобообразования, что совпадало с наибольшей азотфикса-цией, способствующей активному белковому обмену в надземных органах, увеличению содержания азота и протеина в семенах сои.

Таким образом, обработка семян гамма-.и лазерным излучениями способствует формированию у растений сои более мощной корнево! системы с активным адсорбирующим и азотфиксирующим аппаратами. Особенно характерно это для варианта с лазерной обработкой. Отмеченный факт имеет исключительно важное значение для надземной части расте-

ния, поскольку от деятельности корневой системы в значительной мере зависит формирование фотосинтетического аппарата, репродуктивных органов а тг.к'.е их функциональная активность.

■¿отосинтетическая деятельность. Конечный хозяйственный урожай зависит не только от интенсивности фотосинтеза, но и от других, не мен^е водных физиологи<еских процессов, идущих в растениях как на ;.вету, так и в темноте. В настоящее вр 'мч доказывается возможность запасания световой энергии без участия хлорофилла.. Вероятно, аналогичные процессы могут происходить и в семенах, что в конечном итоге приводит к усилению энергетических процессов в растениях. В связи с этим проводились сравнительные исследования влияния предпосевной обработки семян гамма- и лазерным излучением на формирование фотосинтетического аппарата и биомассы растений.

Установлено, что при обработке семян сои обеспечиваются более высокие темпы роста ассимилирующей поверхности растений, особенно в начальных фазах. В период ветвления-бутонизации площадь листьев одного растения сорта ВШИС I при лазерной обработке семян увеличивается на 60-110 см2, при гамма-облудении - на 45-85 см*% при совместной - до 25 см^. В среднем за три года площадь листьев'растений в фазу цветения в расчете на I га составила в контроле 16 тыс. м^, в варианте с лазерной обработкой - от 18,3 до 20,2, с гаша-облучением от 17,3 до 19,1, при совместной обработке - до 17 тыс. м^.

При лазерной обработке ассимилирующий аппарат дольше "сохраняется в активном состоянии. В начальные фазы формирование.площади листьев, с одной стороны, и биомассы растений, - с другой, находятся в прямой зависимости: с ростом площади листьев увеличивается прирост сухого вещества. Но в фазу бобообразования, при приблизительно равных ассимилирующих поверхностях опытных и контрольных растений, би-эмасса в вариантах с лазерной обработкой (5, 10 циклов) превысила контроль на 15-17$. Аналогичная закономерность отмечена и в последу-ощие фазы. Это результат максимального использования содержащихся

в листьях пластических веществ- и их передвижения в репродуктивные органы.

Продуктивность сои. Урожай и его структура. Одним из основных показателей эффективности любого агроприема является урожайность. Анализ трехгодичных данных талевых мелкоделяначных опытов показал разную сортовую чувствительность сои на предпосевную обработку семян гамма- и лазерным излучениями. Более отзывчивы на эту обработку сорта ВШИС I и ВШИС 2, менее чувствительны - Смена, Янтарная.

В 1982-1983 гг. предпосевная обработка сек&н физическим;; факторами существенна повысила урожайность сортов ВНИИС I, ВШИС 2; в крайне неблагоприятном для сои 1984 г. урожайность у всех изучаемых сортов увеличилась только под действием лазерной обработки. .

У сорта ВНИИС I за трехлетний период стабильный эффект стимуляции проявился при лазерной обработке семян. При гамма-облучении и совместной обработке достоверное,повышение урожайности отмечено лишь в отдельные годы. Так, средняя урожайность (в г/А составила в контроле 2834 при лазерной.обработке 5 циклов - 391, максимально превысив контроль на 38/в, при гамма-облучении 2, 5, 10 Гр~- 337-367, больше чем в контроле, на 19-30/2, при совместной обработке - 340, выше контроля на 2С$ (табл. 4).

У сорта ВНИИС 2 достоверное увеличение урожайности отмечет при лазерной обработке 3, 5 циклов, а в 1982 г. и в 1984 г. - и при 10. циклах. В остальных вариантах с предпосевной обработкой семян была лишь тенденция к повышению урожайности и только в отдельные годы -достоверное повышение. Максимальная урожайность получена в варианте с лазерной обработкой 5 циклов, она составила 391 г/м^, а при 3 и 10 циклах - 364, то есть выше, чем в контроле на 28 и 19$. При гамма-облучении 2, 5, 10 Гр урожайность возросла до 15%, при лазерной обработке 3 цикла+ганма-облучение 2 Гр - на 12$.

У сорта Смена существенное увеличение урожайности в течение трех лет ю отношению к контролю .отмечалось при лазерной обработке 3 цикла-

+гамма-облучение 2 Гр; в двух из трех лет достоверность повышения урожайности установлена/при лазерной обработке 5, 10 циклов; гамма-облучении 2 Гр й лазерной обработке 10 циклов+гамма-облучение 2 Гр, составившее от 6 до 20%.

Таблица 4

Влияние предпосевной обработки семян на урожайность сои, г/м^ (среднее'за 1982-1984 гг.)

Варианты. , . !-;--

\ ВНИИС I!ВНИИС 2?Смена ?Янтарная

Контроль

Лазерная обработка

3 цикла 5 циклов 10 циклов

Гамма-облучение

2 Гр 5 ГЪ

10 Гр . ,

Лазерная обработка

3 цикла+гамма-облучение 2 Гр 5 циклов+гамма-облучение 2 Гр 10 циклов+гамма-облучение 2 Гр

283 306 284 - 325

319 364 294 350

391 391 312 343

366 - 364 342 337

369 329 314 327

337 324 294 316

343 353 -296. 355

340 . 344 • 294 313

341 294 319 330

398 . 291 319 322

У сорта Янтарная устойчивость. эффекта.повышения урожайности под действием предпосевной обработки семян не установлено. Для получения высоких и стабильных урожаев этого сорта необходимо продолжить поиск наиболее эффектив:шх методов предпосевной обработки семян физическими факторами. - ...

Сравнительное изучение действия предпосевной обработки лазерным и гамма-излучениями на семена сортов ВНИИС I,' ВНИИС 2, Смена, Янтарная показалочто наибольшее воздействие на формирование урожая оказывает лазерная обработка.. Однако при многоразовом.пропускании через установку семена'гравмирутотся, снижается их-качество,' а значит и про- . дуктивность растений.- ГЬэтому бня продолжен поиск оптимальной технологии лазерной.обработки. В 1985-1987 гг..изучался метод буртовой

а

лазерной активации семян .в сравнении-с оптимальным режимом цикличной' лазерной обработки (5 циклов). В.среднем за три года урожайность сорта .ВНИИС I в контроле составила 317 г/м2, в варианте-с лазерной обработкой 5 циклов. - 367, а при буртовой активации 30 и 60 минут -

386 г/м2, превысив контроль соответственно на 15 и 21%. Следовательно, второй способ предпосевной обработки семян лазером более эффективен: урожайность при нем больше на

Основной составляющий элемент урожайности - продуктивность растений. В среднем за I982-1984 гг. наивысшим этот показатель оказался в вариантах с лазерной обработкой (5 циклов) у сортов ВНИИС I и ВНИИС 2, составив 9,60 к 9,74 г - выпе контроля на 21 и 17% (табл. 5). У сорта Олена достоверное возрастание семенной продуктивности отмечено в двух из трех лет в вариантах с лазерной обработкой. Предпосевная обработка семян сорта Янтарная существенного елияния на продуктивность растения не оказала.

Таблица 5

Семенная, продуктивность растения сои, г (среднее за 1982-1984 гг.)

Варианты - ■ !-ЙЕЩ-,-

_! ВНИИС II ВНИИС 2! СменаГЯнтарная

Контроль 7,93 8,32. 7,33 8,25

Лазерная обработка 3 цикла 5 циклов 10 циклов 8,30 9 60 9,09 9,94 9,74 9,34 7,56 7,77 6,13 8.72 8,68 8.73

Гамма-облучение 2 Гр 10 Гр 8,90 9,06 9,37 8,39 8,34 8,98 7,98 7,34 7,43 8,56 8,10 9,11

Лазерная обработка 3 цикла+гамма-облучение 2 Гр 5 циклов+гвдаа-облучение 2 Гр 10 циклов+гамма-облучение 2 Гр 9,19 8,80 8,49 8,72 8,50 8,09 7,54 8,06 7,73 8,14 8,63 8,20

В 1985-1907 гг. средняя продуктивность сорта ВНИИС I при'лазер-ной обработке 5 циклов составила 9,07, при буртовой активации 30 и 60 минут - 9,22 и 9,47 г, превысив контроль соответственно на 9, II,

Ш (табл. 6).

Таким образом, наиболее эффективным приемом предпосевной обработки семян сои следует считать лазерную активацию. Так, средняя за шесть лет (1982-1937 гг.) урожайность сорта ВНИИС I при лазерной обработке (5 циклов) составила 379 г/ы2, превысив контроль на 27%. 0п-

ткмальный способ обработки семян сои - буртовая активация, которая исключает травмирование семян, менее трудоемка по сравнению с цикличной обработкой. У сорта BfUCÍC 2 при 3 и 5 циклах средняя урожайность за три года (1932-1984 гг.) составила 364 и 391 г/м^ - была выпе, чем б контроле, на 19 и 23%.

Таблчца 6

Семенная продуктивность растения сои сорта ВНИИС I, г (среднее за -1985-1987 гг.)

Варианты ' I ■ Годы -'affroZ

! 1985_! 1986 Г 1987 í3a J года

Контроль 7,50 8,20 9,18 8,29

Цикличная лазерная обработка (5 циклов) 8,05' 9,26 9,88 9,07

Буртовая лазерная активация (30 минут) 8,62" 8,56 10,28' 9,22"

Буртовая лазерная активация (60 минут) ~ 3,93' 8,93 10,57- 9,47

НСР05 0,22 0,39 0,35

Качество се:.;ян сои. Лазерная обработка -повышает содержание протеина в семенах до 1,5, гамма-облучение - 0,5.

Аминокислотный состав белков определялся в вариантах с максимальным возрастанием протеина в семенах сои: при 5 циклах лазерной обработки, при IQ Гр гамма-облучения и при 5 циклах лазерной обра-ботки+2 Гр гамма-облучения. Методом иондаобменной хромотографии в белке сои было определено 17 аминокислот. Предпосевная обработка семян физическими факторами не изменила их качественный состав. Лазерная и гамма-обработки стимулировали синтез 8, а совместная - 9 аминокислот. Суммарная концентрация незаменимых аминокислот отклоняется от уровня, характерного для.нормы: при гамма-облучении - на при лазерной обработке - на 5,17?, при совместной - на 4,63?. С возрастанием суммарной концентрации незаменимых аминокислот снижается концентрация заменимых. Соотношение аминокислотного состава характеризует биологическую ценность белков. У сорта ВНИИС Г она составля-

ет в норме 77,при лазерной обработке возрастает на 13,9/', при совместной - на 5,5%, а при гамма-облучении снижается относительно нормы на 2,3/i.

. Повышение биологической ценности белков сои при лазерной обработке обусловлено наиболее активными процессами азотфиксации и белковым обменом. Биохимический анализ качества семян не показал четкой закономерности между содержанием протеина и масла в зависимости от фактора обработки. Содержание ьзднерального калия и фосфора в семенах сои сортов ВНИИС 2, Янтарная .повышается, у ВНИИС I - понижается, у Олени - близко к корме.

Производственное внедрение и экономическая эффективность предпосевной лазерной обработки семян сои. Расчет экономической эффективности показал целесообразность предпосеЕной лазерной обработки (3 цикла) семян сои сорта ВКИИС'1. В 1933 г. в учебно-опытном хозяйстве. Благовещенского СХИ-урожайность этого сорта при посеве обработанными семенами составила 13,7 ц/га, необработанными - 12,2 ц/га, в совхозе "Песчаяоозерекий" - соответственно 7,9 и £,2 ц/га. Лазерная обработка сешн повысила урожайность сои соответственно на 12,3 и

В учхозе БСХИ чистый доход от обработки семян сои физическими факторами составил на I га 59,44 руб. при производственных затратах на обработку 0,56 руб., .в совхозе "Песчаноозерский" - 52,08 руб. (производственные затраты 0,40 руб., табл. 7).

Разница производственных затрат на гектар объясняется особенностями технологической цепочки предпосевной обработки, а на чиетый доход повлияла реализационная стоимость I ц сои: учхоз производит семена, совхоз - товарное зерно. Экономический эффект предпосевной лазерной обработки семян сои в учхозе Благовещенского сельскохозяйственного института .на площади П5 га составил 6835,43 руб., в "Пес-чаноозерснои" на 50 га - 2603,87 руб.

Таблица 7

Экономическая эффективность лазерной обработки семян сои в производственных условиях : ! iSfl. !: lytbr.лазерная oopaüübür. .учхоз Ппя-ягл^гги !изме-?ботка, 3 цикла ?ЕСХИ.Буртовая 1UKcö; !рения!J4X03 !с."аесчано- «лазерная акти-_? 'БСХИ Тозерский" !вация_

Средняя урожайность сой

в Амурской области ц/га 6,2 ¡5,2 4,9

Эбъем внедрения га 115 50 10

Урожайность ц/га 12,2 6,3 14,6

Дополнительная прибавка ц/га , 1,5 1,6 3,2

Чистый доход pvfj/ra 59,44 52,08 126,85

Экономическая эффективность на объем внедрения pvö 6835,43 2603,87 1268,5

Несмотря на эффективность цикличной лазерной обработки, она имеет рад недостатков: многоразовое пропускание семян через установку при помощи погрузчиков увеличивает на 6-Щ5 травмирование семян,технологическая цепочка (погрузчик-лазерная установка-погрузчик) требует опреде-1енного пространства в семенном складен др. Учитывая эти негативные моменты,в 1985 г. был апробирован,принципиально новый способ предпосе-зной обработки - буртовая лазерная активация семян сои, исключающая травмирование семян, так как лазерное излучение с помощью световодов пода-гтся в место их хранения(бурт,ыешоя и.т.д.). Буртовая лазерная акти-зация основана на явлении трансформации и миграции энергий в семенах. J зерультате действия эстафетного механизма передачи энергии мезду об-заботанкыми и необработанными семенами активизируется весь посевной 1атериал. .

Обработанные таким способом в 1985 году , семена сорта Смена были; ¡ысеяны на площади 10 га; урожайность составила 17,8 ц/га, что выше :онтроля на 3,2 ц/га или на 22$. Густота стояния растений в контроле вставила 600 тыс.пт., а при посеве обработанными семенами - 704 тыс., ли на 13% больше. Продуктивность контрольных растений равнялась 2,42г. пытных - 2,53г. Таким образом,буртовая лазерная, ан^квация по сравне.-:ию с многоразовой обработкой менее энерго-и трудоемка, исключает троирование семян, надежна в эксплуатации. Экономический эффект на объ-м внедрения составил 1268,5'рублей..

20 ВЫВОДЫ

1. При сравнительном изучении действия гамма-облучения и лазерной обработки семян сои установлено, что лазерная обработка влияет на энергосистему, повышает биоэнергетический потенциал семян, а гамма-облучение значительно увеличивает их сорбционную способность, интенсифицирует прорастание. Ускорение ростовых процессов наиболее ярко проявляется при гамма-облучении в начале, но затухает к концу, а при лазерной обработке стимулирующий эффект более полно проявляется к концу вегетации.

2. Предпосевная обработка семян сои лазерным и гамма-излучениями повышает энергию прорастания, всхожесть, густоту стояния на 137355, увеличивает формирование ассимилирующей поверхности, биомассы растения. Лазерная обработка существенно влияет на формирование корневой системы, увеличение адсорбирующей и азотфиксирующей способности, тем самым воздействуя на белковый обмен и содержание протеина в семенах сои.

3. Наиболее отзывчивы на предпосевную обработку семян сорта ваше I и ВНИИС 2, менее - Смена и Янтарная.

4. Лазерная обработка семян - более эффективный прием предпосевной обработки сои по сравнению с гамма-облучением и совместным воздействием (лазер+гамма-излучение).

5. Оптимальный режим многоразовой лазерной обработки семян сои -3 и 5 циклов, с периодом отлежки 10-14 дней. Средняя урожайность сорта ВНИИС I (1982-1097 гг.) при 5 циклах составила 379 г/м2, выше, чем в контроле, на 27%; сорта ВНИИС 2 (1982- 1984гг.) при 3 и 5 циклах - 364 и 368 г/м2 - больше, чем в контроле, на 19 и 28^.

6. При оптимальных режимах обработки посевного материала, наряду с ростом урожайности, повышаются: содержание протеина в семенах

(от 0,9 до 1,5%), суммарная концентрация незамебимых аминокислот (от 3 до 5,17%). Биологическая ценность белков сои при лазерной обработке (5 циклов) и совместной обработке (5 циклов+2 Гр) возрастает на

13,9 и 5,5-*, а при гамма-облучении (10 Гр) снижается на 2,3 % относительно нормы.

7.Внедрение предпосевной лазерной обработки семян (3 цикла) сои сорта Бг-7.С I в учхозе Благовещенского СХИ на площади 115 га позволило получить урожайность 13,7 ц/га (в контроле - 12,2 ц/га), в совхозе "Песчанссзерекий" на площади 50 га - 7,9 ц/га ( в контроле -5,3 ц/га), соответственно на 12,3 и 25%, больше, чем при посеве, необработанными семенами. Чистый доход на I га от внедренного приема в учхоза БСХП ссегаьпл 59 руб., а-с "Лй-:чаьсизоцском" - 52 пуб.

8. Установлено, что наиболее эффективным способом предпосевной лазерной обработки семян сои в: производственных условиях является буртовая активация. Она менее энерго- и трудоемка по сравнению с многоразовой обработкой, исключает травмирование семян, удобна в производственном отношении. Использование этой технологии в .учхозе БСХИ позволило получить урожайность - сорта Смена 17,8 ц/га - это больше, чем при посеве необработанными семенами, на 3,2 ц/га ми на 22%,. Чистый доход на I га от внедрения буртовой лазерной активации семян сои составил 126,85 рублей.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ .

В условиях Амурской области для получения высоких и устойчивых урожаев сои сортов ВНШГ I, ВНИИС 2 и Смена рекомендовать хозяйствам предпосевную обработку их семян гелий-неоновым лазером с дайной волны 633 нм, мощностью Излучения 25-55 мвт.следующими способами:

1) на установке "Львов I Электроника" ЛГН-104 в режиме 3 цикла; интервалы между циклами обработки - 2 дня, период от последней обработки- до посева - 10-14 дней;

2)буртовой лазерной активацией; за 15 дней до посева лазерлсо излучение от источника питания с излучателем ЛГН-104 при помощи оптических моносветоводов падать в место хранения сеиян; -длительность обработки двух тонн - 30 минут, трижды па 10 минут через 2 дня.

Внедрение этого агроприема. позволит газлучать дополнительно свы-

ие 400 тыс. тонн семян. Даже с учетом дополнительных затрат чистый доход составит свыше 10млн. рублей.

Основные положения диссертации опу5л:'.гае."^гь; б статьях:

1. Влияние ростактивйрудаих реагентов на биологических ьктиьтс.^ семян сои. - В кн. :Цухи повышения урожайности сои на Дальнем Восток^. Благовещенск, 1982, с. 52-57.

2. Влкяние предпосевного гамма-облучения семян на урожай сои.-В кн.: Всесоюзная научная конференция молодых ученых по сельскохозяйственной радиологик- Обнгаск, 1933, с. 43.

3. Продуктивность растений ;; ¡зменение совокупностп элементов

ее слагающих под действием предпосевной стимуляции сон ростактивиру-ющими реагентами.- В кн.: Пути увеличения производства зерна*сои б Амурской области. Благовещенск, 1934, с. 29-34.

4. Сравнительная характеристика-действия гамма- и светолазерного облучения на сою.- В кн.: Проблемы фотоэнергетики растений и повышение урожайности., /Всесоюэн. конф. 3-6 апреля 1984 г. Львов,с. 153.

5. Предпосевная лазерная обработка семян сои. - Информационный Л1 сток, Амурский межотраслевой территориальный центр научн.-технич. информации и пропаганды, 9-87.

6. Эффективность использования гелий-неонового лазера в производстве сои.- В кн.: Ускорение научно-технического прогресса - забота молодых. Дезисы докладов 2 Амурской областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов/. Благовещенск, 1987, с. 66-67.

7. Аминокислотный состав и биологическая ценность белков сои в зависимости от предпосевной обработки семян физическими факторами. -В кн.: Цути увеличения производства зерновых культур и сои в Амурской области. Благовещенск, 1987, с. 19-24.