CC BY
18
УДК 631/635
БОТ: 10.15587/2312-8372.2019.159954
ВПЛИВ УФ-ОПРОМ1НЮВАННЯ В ПЕРЕДПОС1ВН1Й ОБРОБЦ1 НАС1ННЯ С1ЛЬГОСПКУЛЬТУР
Семенов А. О., Кожушко Г. М., Сахно Т. В.
1. Вступ
Забезпечити високу врожайшсть сшьськогосподарських культур - важлива задача агропромислового комплексу на найближчий час. Для виршення ще1 задачi фахiвцi вдосконалюють i розробляють новi агрозаходи, спрямоваш на пiдвищення якостi насшевого матерiалу та врожайностi [1, 2]. У сучасних умовах з метою полшшення пошвних якостей насiння використовують фiзичнi способи виведення !х бiологiчноi системи зi стану спокою [3]. Вiдомi дослiдження, в яких вплив слабких фiзичних факторiв, наприклад, ультразвуку, призводив до стимуляцп врожайностi i тдвищення якостi продукцii [4]. До фiзичних факторiв впливу на посiвний матерiал можна вiднести вплив рентгенiвського [5], ультрафюлетового (УФ) [6], оптичного та шфрачервоного випромiнювання [7]. Спектральний склад випромшювання та його iнтенсивнiсть впливае на фiзiологiчнi процеси в передпошвнш обробцi насшневого матерiалу i в процес розвитку та зростання рослин. Цш проблемi присвячена велика кшьюсть експериментальних дослiджень [8, 9]. Бшьшють дослiджень в цьому напрямку вщноситься до видимоi областi спектру випромшювання вщ 400 нм до 710 нм [10]. Актуальшсть роботи визначаеться пошуком та освоенням технологiй отримання ефективних фiзичних бiостимуляторiв для передпосiвноi обробки насiння, що сприяють тдвищенню посiвних якостей, посиленню фотосинтетичноi активности виживанню i врожайностi [3]. Об'ектом дослгдження е насшня сiльськогосподарських культур: пшенищ, ячменю, ршаку та моркви. Метою ж роботи е визначення передпошвного впливу УФ-опромшення об'екта дослщження на бiологiчнi процеси - енергш проростання та схожiсть в лабораторних умовах.
2. Методика проведення дослщжень
Енергш проростання та схожють насшня сшьсгоспкшьтур визначали в лабораторних умовах вщповщно до методики [11]. Проби для проведення дослщженнь вiдбирали iз партii насiнневого матерiалу вiдповiдно до вимог [11]. Для проведення експериментальних дослщжень iз отриманих проб було вщраховано 200 насiнин для контрольного зразку та по 200 зернин для УФ-опромшення одшею iз доз в дiапазонi вщ 50 до 3000 Дж . Насшня перед УФ-опромiненням, вщповщно до методики [11] розкладалось на кшькох шарах зволоженого фiльтрувального паперу в чашках Петрi i витримувались в термостатi при температурi 7+2 °С протягом 24 годин. Поим зразки насшня, ^м контрольних, опромшювали ртутними лампими низького тиску, що випромшюють в УФ областi С. При проведенш експериментальних дослiджень
використаш розрядш УФ лампи низького тиску [12], що мають потужнiсть на одницю довжини дуги (1-2 Вт/см), характеритики яких наведенi в табл. 1.
Таблиця 1
Характеристики лампи з кварцового скла Jiangyin Feiyang Instrument Co., Ltd. (Китай)_
Тип лампи Р, Вт I, мА U, В УФ-опромшення на вщсташ 1 м, Вт/см2
ZW80D19W-846 80 800-1200 120 ^ 240-270
ZW37D15W-793 37 350 78-101 110
ZW23D15W-436 23 420 40-55 62-69
Вщстань вiд джерела УФ-випромiнювання до зразюв насiння становила 250 мм. Вимiрювання дози УФ-С випромiнювання здшснювали за допомогою радiометра «Тензор-31» (Украша) з використанням методики [13]. Схема установки для передпошвного опромiнення насшня такаж, як i у робот [14]. Опромiненi i контрольнi зразки насшня сшьгоспкультур пророщували в лабораторних умовах в чашках Петрi при температурi повiтря 24+2 °С. Отримаш показники для опромiненого насiння УФ-випромшюванням порiвнювали з контрольними зразками без опромшення.
3. Результати досл1дження та обговорення
Зразки пшенищ м'яко! озимо!' та ячменю озимого i ярого для проведення дослщжень представленi лабораторiею зернових культур Устимiвськоi дослщно! станцп рослинництва (с. Устимiвка, Полтавська обл., Украша). До^джеш зразки пшеницi: № 1 - Подолянка (UDS02111); № 2 - Тарас (UDS05054); № 3 - Астра (UDS04766), № 4 - Южанка (UDS04779) врожаю 2018 р. пiсля УФ-опромiнення
л
дозами 50, 120, 500, 1000 Дж/м (рис. 1, а). З представлено! залежност (рис. 1, а) схожост вiд дози УФ-опромiнення визначили, що оптимальними дозами для опромшення насшня пшенищ е дози 400-600 Дж/м, при яких ктьюсть пророслого насшня е максимальною. Дози, наближеш до 1000 Дж/м i бiльшi спричиняють спад вказаних показникiв. Результати дослiджень енергп проростання та схожостi насiння пшенищ рiзних сортiв при дозi УФ-С опромшення 500 Дж/м показали, що енерпя проростання збiльшилася в порiвняннi з контрольними зразками на 7-12 %, а схож1сть на 9-15 % [15]. Також дослiдженi зразки ячменю: № 1 - Зимовий (var. pallidum) озимий (UKR); № 2 -Основа (var. pallidum) озимий (UKR); № 3 - Рыцарь (var. submedicum) ярий (RUS), № 4 - Взiрець (var. nutans) ярий (UKR) репродукция 2018 р. шсля УФ-опромшення
л
дозами 50, 250, 1000, 3000 Дж/м (рис. 1, б). Результати дослщжень енергп проростання та схожост насшня ячменю рiзних сорпв показали, що схожють для ячменю озимого при дозах УФ-опромшення 250 Дж/м збшьшилася в порiвняннi з контрольними зразками на 23 % (рис. 1, а). А схожють для ячменю ярого при дозах 900-1000 Дж/м2 на - 80 % (рис. 1, б).
CXOMCT^ % 1GG
9G
8G
7G
6G
5G
4G
30
25G
5GG
♦ 1 ■ 2
АЗ X4
75G 1GGG Дoзa, Дж/м2
а
Сxoжiсть, % 9G
8G
7G
6G
5G
4G
30
2G
lG
G
l 2
3
4
5GG 1GGG 15GG 2GGG 25GG 3GGG 35GG
Дoзa, Дж/м2
б
Рис. 1. Енерпя прoрoстaння та сxoжoстi нaсiння: а - пшениц зрaзкiв №№ 1, 2, 3, 4; б - ячменю зразюв №№ 1, 2, 3, 4
л
Дoслiдженi зразки рiпaкy oпрoмiнювaли дoзaми 50, 120, 240 Дж/м . Резyльтaти дoслiдження енергiï прoрoстaння нaсiння рiпaкy в зaлежнoстi вщ дoзи УФ-С oпрoмiнення пoкaзyють (рис. 2, а), шр при дoзax бiльшиx 80-1GG Дж/м енерпя прoрoстaння збiльшyеться в пoрiвняннi з кoнтрoльним зрaзкoм на 20-26 %, а сxoжiсть - на 16 %, а для геннoмoдифiкoвaниx рoслин нaсiння рiпaкy - сxoжiсть зменшилася на 7-1G % [16]. Зменшення «a^^roCT^) сxoжoстi нaсiння рiпaкy сшстер^аеться i при oпрoмiнювaннi бiльш вишкими дoзaми 240 Дж/м (рис. 2, а). Ця зaкoнoмiрнiсть «aктивнoстi» нaсiння рiпaкy пiсля УФ-oпрoмiнювaння сшстер^аеться бiльш вирaженo в прoцесi рoстy рoслин, ïx нaземнoï частини [17]. Дoслiдженi зразки мoркви: 1 - Перфекщя; 2 -Шантане Рoял; 3 - Дoлянкa; 4 - Яскрава; 5 - Нантська тсля УФ-oпрoмiнення
л
дoзaми:120, 200, 500, 1000 Дж/м . Резyльтaти експерименту пoкaзaли, щo УФ-oпрoмiнення насшня мoркви всix дoслiджyвaниx сoртiв зyмoвлюе aктивнy
л
стимyляцiю рoстoвиx прoцесiв при дoзi 120 Дж/м (рис. 2, б). Дoзa УФ-oпрoмiнення 120-15G Дж/м мoже 6ути визначена як нaйбiльш oптимaльнa, при якш вiдсoтoк сxoжoстi нaсiння мoркви мае максимальне значення для всix дoслiджyвaниx сoртiв. Нaйбiльший прирiст сxoжoстi (рiзниця мiж oпрoмiненим i кoнтрoльним зрaзкoм) 57 % вiдзнaчaеться для шрту Дoлянкa, oднaкoвий прирiст - 27-29 % шказали сoрти Шантане Рoял i Нантська. При дoзax рaдiaцiï бiльше 200-25G Дж/м сшстер^али зниження дoслiджyвaниx пoкaзникiв.
Даш результата шдтверджуються i в пoльoвиx yмoвax, а саме oпрoмiненi зразки насшня мoркви УФ-С дoзoю 120 Дж/м зiйшли, в пoрiвняннi з кoнтрoльними, рaнiше на 9 дiб. При цьoмy кiлькiсть прoрoслoгo нaсiння була на 43 % бшьше, в пoрiвняннi з кoнтрoльними зразками.
G
G
Схожють, % 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
50
100
150 200 250 Доза, Дж/м2
Схож1сть, % 60
50
40
30
20
10
0
а
200 б
400
ерфекщя
Ш тане
Роял
Долянка
Яскрава
600 Доза, Дж/м2
Рис. 2. Залежнють вщ дози опромшення схожост! а - ршаку; б - моркви
В процес росту вщзначили бшьш здоровий розвиток рослин опромшеного насшня, що вплинуло на збшьшення врожайностг
0
0
4. Висновки
Проведет дослщження показали, що УФ-опромшення стимулюе ростов! процеси (енергтю проростання та схож1сть) насшня дослщжених стьгоспкультур. Для пшениц озимо! м'яко! оптимальна УФ-доза в передпоовш обробщ 400-600 Дж/м2, при якш енергтя простання збгльшуеться на 7 %, схожють на 9 %. Для ячменю озимого оптимальна УФ-доза - 250 Дж/м2, при якш схожють зростае на 23 %, а для ячменю ярого УФ-доза - 900-1000 Дж/м2, при якш схожють збтьшуеться на 80 %. Для ршаку максимум показниюв енергт! проростання та схожосп насшня спостерггаетъся при дозах 80-100 Дж/м2, при яких енергтя проростання збтьшуеться на 20 %, а схожсть на 16 %о. Для моркви дози 120-150 Д ./," при як : схожiсгъ зростае на 27 %. При пор1внянт впливу на насшня ршаку рiзних спектральних областей УФ-дапазону 200-400 нм вщзначили збшьшення енерги проростання та схожосп на 6-9 % для област С. Дана закономiрнiсть позитивного впливу УФ-опромшення на ростовi процеси стьгоспкультур спостерггаеться в польових умовах при вирошуваннi ргпаку та моркви, що сприяе збтьшенню врожайносп Передпосвне опромiнення насiння ультрафiолетом в обласп С (200-280 нм) може знайти практичне використання при вирошувант рослин без використання хм1чних препараттв та стимуляторгв росту.
Лiтература
1. Rifna E. J., Ratish Ramanan K., Mahendran R. Emerging technology applications for improving seed germination // Trends in Food Science & Technology. 2019. Vol. 86. P. 95-108. doi: http://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.029
2. Шапарь Л. В. Насшнева продуктившсть сорт1в ршаку озимого залежно в!д строюв с1вби та норм вис1ву в умовах твденного степу Укра!ни: дис. канд. сшьськ. наук: 06.01.15. Херсон, 2017. 219 с.
3. Physical Methods for Seed Invigoration: Advantages and Challenges in Seed Technology / Araujo S. de S. et. al. // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7. doi: http://doi.org/10.3389/fpls.2016.00646
4. Enhancing seed germination of four crop species using an ultrasonic technique / Goussous S. J. et. al. // Experimental Agriculture. 2010. Vol. 46, Issue 2. P. 231-242. doi: http://doi.org/10.1017/s0014479709991062
5. Бессонова Л. А., Каменир Э. А. Поглощение рентгеновского излучения оболочками семян пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. 1991. Т. 23, № 6. С. 582-588.
6. Савельев В. А. Обработка семян пшеницы ультрафиолетовыми лучами // Вестник сельскохозяйственной науки. 1990. Вып. 3. С. 133-135.
7. Гаджимусиева Н. Т., Асварова Т. А., Абдулаева А. С. Эффект воздействия инфракрасного и лазерного излучения на всхожесть семян пшеницы // Фундаментальные исследования. 2014. № 11, Ч. 9. С. 1939-1943.
8. Тихомиров А. А., Шарупич В. П., Лисовский Г. М. Светокультура растений. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии Наук, 2000. 213 с.
9. Червшський Л. С., Романенко О. I. Вимоги до спектрального складу штучних джерел оптичного випромшювання для вирощування рослин у спорудах закритого грунту // Енергетика i автоматика. 2016. № 3. С. 88-95.
10. Жукова Т. А. Влияние длины волны лазерного излучения на эффективность прорастания семян и формирование ростка пшеницы // Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития. 2017. С. 82-84.
11. ДСТУ 4138-2002. Насшня сшьськогосподарських культур. Методи визначення якосл. Ки!в, 2003. 173 с.
12. Семенов А. О., Кожушко Г. М., Баля Л. В. Безозонш бактерицидт лампи для установок фотохмчно! i фотобюлопчно! дй // Технолопчний аудит та резерви виробництва. 2015. № 4/1 (24). С. 4-7. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2015.46953
13. МВУ 11-038-2007. Джерела ультрафюлетового випромшювання: методика виконання вимiрювань параметрiв ультрафюлетового випромшювання. Харюв: ННЦ «1нститут метрологию, 2007. 33 с.
14. Семенов А. О., Кожушко Г. М., Сахно Т. В. Вплив передпосадкового УФ-опромшення на розвиток i иродуктивнють картоиш // Вюник Полтавсько! державно! аграрно! академй. 2018. № 1. С. 18-22. doi: http://doi.org/10.31210/visnyk.2018.01.02
15. Вплив ультрафюлетового випромшювання на проростання, схожють та ростовi процеси насшня пшениц / Семенов А. О. та ш. // Вюник Полтавсько! державно! аграрно! академй. 2018. № 4. С. 70-75. doi: http://doi.org/10.31210/visnyk2018.04.10
16. Семенов А. О., Кожушко Г. М., Сахно Т. В. Ефективнють проростання насшня ршаку при передпошвному опромшенш його УФ-випромшенням рiзного спектрального складу // Вюник Полтавсько! державно! аграрно! академй. 2018. № 3. С. 27-31. doi: http://doi.org/10.31210/visnyk2018.03.04
17. Semenov A., Kozhushko G., Sakhno T. Influence ofpre-sowing UV-radiation on the energy of germination capacity and germination ability of rapeseed // Technology Audit and Production Reserves. 2018. Vol. 5, Issue 1 (43). P. 61-65. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.143417
