CC BY
117
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ И
ФИТОСАНИТАРНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД
Смирнов А.И., Орлов Ф.С. (ООО «Разносервис», г.Москва, РФ), Пентелькина Н.В. (ВНИИЛМ, г.Пушкино, РФ)
Smirnov A.I., Orlov F.S. (OOO "Raznoservis ", g.Moskva, RR), Pentelkina N.V. (All-Union Scientific Research Institute of Silviculture and Forestry
Mechanizaton, g. Pushkino, RR)
В работе представлены материалы по изучению влияния электромагнитного поля на прорастание семян сосны и ели. Сделаны выводы о том, что предпосевную обработку семян электромагнитными излучениями для повышения их посевных качеств целесообразно применять в основном на семенах низких посевных кондиций.
Work presents materials on the study of the influence of electromagnetic field to the germination of the seeds of pine tree and they ate. Are made the conclusions that the presowing working of seeds by electromagnetic radiations for increasing their sowing qualities is expedient to use in essence on the seeds of low sowing conditions.
Ключевые слова: семена, электромагнитное поле, энергия прорастания, всхожесть.
Keywords: seeds, electromagnetic field, energy of germination, germinability.
Одним из основных этапов лесовосстановления является выращивание посадочного материала, качество которого напрямую зависит от исходного качества семян. Поэтому сохранение и повышение посевных качеств семян хозяйственно ценных древесных пород является одной из актуальных задач лесного хозяйства в настоящее время.
В специализированных хозяйствах ежегодно заготавливают до нескольких тонн семян хвойных и лиственных пород. Многие семена хранятся на складах в течение долгих лет, что связано с продуктивностью деревьев и периодичностью плодоношения различных пород. В то же время, в процессе хранения снижаются посевные качества: энергия прорастания, всхожесть и уменьшается продолжительность жизни семян [7]. Главными отрицательными факторами, влияющими на качество семян во время хранения, являются повышенная температура и влажность. В зависимости от времени хранения в семенах происходит изменение водной среды, вязкости, плотности, увеличивается выход из них электролитов, снижается биологическая активность эндогенных гиббереллиноподобных веществ и цитокининов. Происходит старение семян, в результате которого в них накапливаются токсические метаболиты. Все это приводит к снижению всхожести и увеличению чувствительности к микроорганизмам. Семена переходят в более низкую качественную категорию [2,5].
В настоящее время имеются разнообразные методы повышения всхожести лесных семян: это и стратификация (снегование), скарификация (механическое нарушение семенного покрова), замачивание в растворах микроэлементов и стимуляторов роста. Все эти способы хорошо изучены и довольно широко используются при выращивании посадочного материала древесных пород.
К малоизученным методам относятся воздействие на семена физических факторов, таких как ультрафиолетовое и лазерное излучение, ультразвук, электромагнитные поля.
Независимо от вида воздействия активация семян дает практически одинаковый эффект стимуляции ростовых процессов. Поэтому в выборе метода основную роль играют его доступность и экологическая чистота.
Наибольший интерес с точки зрения получения «экологически чистой» продукции имеют как раз физические факторы воздействия на растения, в том числе на их семена. Каждый из физических факторов воздействия обеспечивается своим специализированным оборудованием, часто весьма сложно устроенным, дорогим и небезопасным для жизни человека. К таким физическим методам относятся рентгеновское и ультрафиолетовое облучение, гамма и бетта-облучение, СВЧ и радиочастотное облучение. К экологически чистым и безопасным для людей можно отнести магнитные и электрические поля. Итогом воздействия, в оптимальных дозах, является «раскрытие» генетического и физиологического потенциала растений, выражающееся в повышении урожая и его качества.
Известно, что в естественных условиях биологические объекты находятся под непрерывным воздействием электрического поля атмосферы Земли. Однако оно может экранироваться или искажаться, поэтому актуальным становится изучение влияния искусственного электромагнитного поля на растения. Интерес к электромагнитным полям появился в середине 20-го века, когда они стали рассматриваться как один из антропогенных факторов, негативно воздействующих на окружающую среду. В течение последних 30 лет в результате работ ряда исследователей установлена высокая чувствительность биологических систем к действию на них электромагнитным полем слабой интенсивности - низкочастотного диапазона. Использование низкочастотных электромагнитных полей для регуляции активности биологических объектов является перспективным направлением. По мнению некоторых авторов, высокая чувствительность семян к низкочастотному магнитному полю объясняется изменением рН и высвобождением белков из связанного состояния в водную среду, что в свою очередь ускоряет выход семян из состояния покоя и стимулирует развитие в них восстановительных процессов. Этим и объясняется повышение всхожести старых семян и отсутствие на них микрофлоры [6].
Известно также, что обработка семян низкочастотным электромагнитным полем способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур [1]. Вместе с тем, все виды электромагнитных излучений при действии на семена имеют зоны стимуляции и угнетения в зависимости от дозы облучения.
В лесном хозяйстве это направление является новым и неизученным.
В связи с этим для применения данного метода с целью получения стимулирующего эффекта необходим индивидуальный подбор режимов обработки (подбор дозы облучения, экспозиции и т.д.) в зависимости от породы, физиологического состояния и исходного качества семян.
Нами проведены исследования влияния электромагнитного поля низкой частоты на прорастание семян сосны и ели.
Обработка семян выполнялась по технологии «ПОСиК» с помощью низкочастотного генератора. Для определения посевных качеств (энергии прорастания и всхожести) семена проращивали в лабораторных условиях по ГОСТ 13056.6-75 (Семена деревьев и кустарников. Метод определения всхожести). Энергию прорастания семян сосны определяли на 7-й день, ели - на 10-й день, всхожесть семян сосны и ели определяли на 15-й день. Контролем служили необработанные семена. Дополнительно на 15-й день проращивания проводили замер длины проростков. Известно, что одним из важных показателей качества семян является сила роста проростков или «сила семян» -свойство семени, обеспечивающее не только дружное прорастание, но и дальнейшее нормальное развитие проростков. Сила роста характеризуется скоростью роста проростка, устойчивостью его к неблагоприятным условиям выращивания, скоростью удлинения корешка и гипокотиля [4].
Технология «ПОСиК» основана на воздействии на морфологическую программу развития растения с помощью наведенного электромагнитного поля. Для обработки необходимо иметь генератор электромагнитных сигналов и знание ключа для входа в морфологическую программу растения.
Генератор - прибор весом 2 кг с источником питания 12 В, генерирующий сигнал низкой частоты от 1 до 16 Герц с характеристиками создаваемого поля, воспринимаемого клетками растений как управляющее. В качестве ключа выступает время, когда управляющий сигнал воспринимается растением. Время включения генератора рассчитывается автором технологии на основе имеющихся у него математических алгоритмов и компьютерных программ и привязано к географической точке Земли, где будет осуществляться обработка.
Задача исследований состояла в следующем:
- определить оптимальные сроки обработки семян и интервал между обработкой и посевом;
- проанализировать влияние обработки в зависимости от исходного качества семян и их состояния в момент обработки.
Для эксперимента были отобраны семена сосны и ели из разных партий, различающиеся между собой происхождением, сроками сбора и разными посевными качествами (1, 2 класс и некондиционные). Эксперимент был заложен в два срока: в ноябре (семена находились в состоянии покоя) и в феврале-марте (на стадии пробуждения семян).
И в первый, и второй срок результаты показали, что различные по своему качеству семена по-разному реагировали на обработку их электромагнитным полем. Эффект зависел так же и от промежутка времени между проведением обработки и посевом.
Так, необработанные некондиционные семена сосны (сбор 2006 г.) имели всхожесть всего 4%, после обработки их низкочастотным генератором данный показатель увеличился на 10 и 18% и составил соответственно 14 и 22%.
Большая всхожесть была при меньшем интервале между обработкой и посевом семян (рисунок 1).
Рисунок 1- Проростки некондиционных семян сосны (сбор 2006 г.)
Слева - направо: Контроль (необработанные семена);
Семена, высеянные через 17 дней после обработки низкочастотным генератором;
Семена, высеянные через 3 дня после обработки низкочастотным генератором.
Семена ели и сосны 2-го класса качества после обработки низкочастотным генератором имели всхожесть на 10% больше, чем в контроле, причем энергия прорастания была больше, в результате чего уже на 7-й день проращивания этот показатель у обработанных семян достиг максимальных значений.
Обработка семян ели 1-го класса качества положительных результатов не дала. Всхожесть семян была меньше, чем в контроле.
Существенный положительный эффект отмечен при обработке некондиционных семян сосны и ели, со сроком хранения 9 лет. После обработки электромагнитным полем всхожесть увеличилась на 22%.
Существенным отличием качества семян во второй срок эксперимента (весной) было не только повышение всхожести семян, но и увеличение линейных показателей проростков обработанных семян по сравнению с необработанными (рисунок 2).
Отмечено, что обработка семян электромагнитным полем осенью менее эффективна по сравнению с весенней обработкой, что связано с вынужденным покоем семян осенью и началом выхода из него весной.
При обработке электромагнитным полем семян, находящихся в различном физиологическом состоянии: сухие семена, проклюнувшиеся семена на стадии прорастания (на 5-й день проращивания в воде) и семена, помещенные в воду, получены следующие результаты.
На стадии прорастания семян обработка повлияла отрицательно. Так, энергия прорастания и всхожесть семян ели 1 -го класса качества были на 10% ниже, чем в контроле. А у семян сосны показатели качества были на уровне контроля, но длина проростков - существенно меньше.
100 80 60 40 20 0
^ ** ЧГ
со
□ Контроль
■ Обработанн ые
80 70 60 50 40 30 20 10 0
.»о \ оР^
О"
□ Контроль
■ Обработан ные
Рисунок 2 - Всхожесть семян (%) после обработки электромагнитным полем (слева); Длина проростков (мм) после обработки семян электромагнитным полем (справа)
При обработке электромагнитным полем сухих семян ели 1 -го класса положительный эффект проявился по всем показателям (рисунок 3 и
Рисунок 3 - Всхожесть (%) после обработки семян в сухом состоянии (слева) и в воде (справа)
Всхожесть их увеличилась по сравнению с контролем на 14%, а длина проростков достоверно превышала контрольные значения на 24%. В варианте с некондиционными семенами эффект проявился только по отношению к всхожести, которая повысилась на 6%.
Семена сосны 2-го класса качества после обработки электромагнитным полем имели более высокие показатели энергии прорастания, за счет чего к концу проращивания длина проростков была существенно больше, чем у необработанных семян (на 30%).
У некондиционных семян сосны после обработки всхожесть повысилась на 10%, но темпы роста проростков были на уровне контроля.
После обработки семян, находящихся в момент электромагнитного воздействия воде, наибольшее различие по показателям энергии прорастания и
всхожести отмечено в вариантах с семенами сосны. Различие по сравнению с контролем составило 20%. У некондиционных семян ели всхожесть повысилась на 10%.
Рисунок 4 - Длина проростков (мм) после обработки семян в сухом состоянии (слева) и в воде (справа)
Практически у всех семян, за исключением некондиционных семян сосны, после обработки длина проростков была больше, чем в контроле на 1450%, с максимальными показателями в варианте с семенами ели 1 -го класса качества.
Для удобства сравнения эффективности влияния электромагнитного поля на качество семян при разных способах их обработки в таблице 1 представлены различия опытных показателей по сравнению с контролем.
Таблица 1 - Сравнение показателей качества семян после обработки их в различном физиологическом состоянии (по сравнению с контролем)_
№ п.п. Порода (класс качества) Обработка в сухом состоянии Обработка проклюнувшихся семян Обработка семян в воде
Различие по сравнению с контролем, %
по всхожести по длине по всхожести по длине по всхожести по длине
1. Сосна (2 класс) +2 +30 +2 -17 +20 +14
2. Ель (1 класс) +14 +24 -10 +4 +2 +50
3. Ель (некондиц.) +6 +6 +8 +46 +10 +24
4. Сосна (некондиц.) +10 +2 0 -6 +20 0
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что наибольшего эффекта можно добиться при обработке семян, находящихся в воде. У всех семян, кроме ели 1-го класса качества всхожесть повышается на 10-20%, а линейные показатели проростков - на 14-50%. Это подтверждает мнение исследовате-
лей о положительном влиянии омагниченной воды на растения. Известно, что структура омагниченной воды помогает ей легче и быстрее проникать внутрь клетки и воздействовать на биохимические процессы. В то же время отмечается повышение химической активности кислорода и появление у неё бактерицидных свойств, чем и объясняется ингибирующее действие омагниченной воды на развитие спор гриба, вызывающего фузариоз [3].
При обработке сухих семян ели 1-го класса качества можно получить положительный результат, существенно повысив их всхожесть и силу роста проростков.
Следует отметить также, что на протяжении всего эксперимента некондиционные семена как сосны, так и ели в контрольных вариантах сильно поражались грибами-фитопатогенами. Обработка электромагнитным полем способствовала снижению степени заражения, что в конечном результате позволило получить большее количество проросших семян и ускорить рост проростков (рисунок 5).
Рисунок 5 - Степень зараженности некондиционных семян ели фитопа-тогенами на 5-й день проращивания
Слева - контроль; справа - после обработки электромагнитным полем
Таким образом, выполненные исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Электромагнитные поля низкой частоты положительно влияют на посевные и фитосанитарные качества семян сосны и ели. Больший положительный эффект достигается при обработке семян с низкой всхожестью и некондиционных.
2. Наиболее благоприятное время для обработки - весна (период выхода семян из состояния покоя).
3. Интервал между обработкой семян и их посевом не должен превышать 5 дней.
4. Большего положительного эффекта можно добиться при обработке замоченных в воде семян (или подсушенных после стратификации).
В целом, предлагаемая авторами технология обработки семян «ПОСиК» проявила себя положительно в лабораторных условиях, что позволяет надеяться на положительные результаты и в полевых условиях при производстве посадочного материала хвойных пород.
Список использованных источников
1. Кошкина А.О. Устройство для предпосевной обработки тепловым и электромагнитным полем семян //Современная техника и технологии.- Июнь, 2012 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2012/06/985.
2. Орехова Т.П. Создание долговременного банка семян древесных видов - реальный способ сохранения их генофонда. //Хвойные бореальной зоны, XXVII, № 1 - 2, 2010.-С.25-31.
3. Порфирьев Н.П., Руденко Н.Е. Влияние омагниченной воды на активность ферментов, биохимический состав плодов растения - хозяина и возбудителей его заболевания // Проблемы орошаем.овощевод. и бахчевод. - Астрахань, 1986.
4. Родин А.Р., Калашникова Е.А., Родин С.А. и др. Лесные культуры. Учебник /Под общ. ред. А.Р. Родина.- М.:ВНИИЛМ, 2002.-440с.
5. Смирнов С.Д. Опыт лесного семеноводства и селекции. Обзорная информация ЦБНТИ Госкомлеса.-М., 1974.-С.20.
6. Старухин Р.С., Белицин И.В., Хомутов О.И. Метод предпосевной обработки семян с использованием эллиптического электромагнитного поля //Ползуновский вестник. -2009.-№ 4.- 2009.-С.97-103.
7. Холявко В.С. Глоба-Михайленко Д.А. Дендрология и основы зеленого строительства. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1988.- 287 с.
