CC BY
48ции усилие на разрушение зерна снижается и при 50-тисекундной обработке оно соответственно составляет 375,17 Н при 0,1 м высоты и 171,86 Н при
0,04 м. Установлено, что для пшеницы при расстоянии 0,1 м достаточна выдержка 50-55 секунд; при высоте 0,09 , 0,08 и 0,07 м примерно такая же выдержка; при меньшей высоте - 0,06 м достаточно 40 секунд; при 0,05 м - 35 секунд, а при 0,04 м - 30 секунд.
В результате проведенного эксперимента (культура-пшеница) была также построена графическая зависимость усилия разрушения 30 зерен от времени облучения инфракрасными лучами микронизатора зерна и высоты установки лампы (рисунок 3).
Светлой полосой на рисунке 3 выделена область оптимального соотношения высоты установки ИК-излучателей и времени микронизации.
Графическая зависимость описывается формулой:
Р = 110,0168-7,4419х+14907,3672у--0,0264хх+13,4099ху-81363,0551 уу, Н
где у - высота расположения ламп ИК-
излучателеи, м;
х - время микронизации, с.
С помощью этоИ формулы можно вычислять усилия при любых сочетаниях высоты расположения ламп ИК-излучателей и времени микрониза-ции.
Таким образом, достаточная степень микронизации зерна пшеницы достигается, когда разрушающее усилие 30 зерен составляет 300-400
Н. Этот показатель можно применить для оценки достаточности степени микронизации в производственных условиях.
Библиографический список
1. Некрашевич В.Ф.,Корнилов С.В., Мамонов РА., Силушин П.А. Установка для микронизации зерна. Патент №117268., 2012
2. Некрашевич В.Ф., Кипарисов Н.Г., Афиногенов Н.Ю. Установка для микронизации зерна. Патент №2327367., Бюл.№18, 2008.
3. Кирсанов В.В., Мурусидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф. и др. Механизация и технология животноводства. -М.: КолоСС, 2007. -584 с.
УДК 631.53.02
В.М. Пащенко, д-р биол. наук, профессор, Э.В. Клейменов,
канд. физ.-мат. наук, доцент,
Т.В. Меньшова, соискатель, О.Н.Пылаева, соискатель Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН
Введение
В последнее время все большее внимание уделяется посевным качествам семян, которые являются одним из основных средств сельскохозяйственного производства.
Всхожесть семян - один из решающих факторов высокой урожайности. Под всхожестью семян понимают количество нормально проросших
семян в пробе, взятой для анализа, выраженное в процентах (ГОСТ 12038-84). Всхожесть семян зависит от многих факторов, в том числе от вида культуры, от срока хранения семян и от внешних факторов (температура, влажность, кислород). Разные сорта одного и того же вида также отличаются всхожестью. Однако с течением времени всхожесть семян различных культур снижается.
Для повышения всхожести семян, а также
© Пащенко В. М., Клейменов Э. В., Меньшова Т. В., Пылаева О Н., 2013
улучшения их посевных качеств, применяют различные методы, в том числе физической и химической природы. К химическим методам можно отнести использование различных химических препаратов для обработки семян перед посевом с целью уничтожения вредных микроорганизмов и плесени, а также применение ростовых веществ и др. препаратов. В последнее время активно ведутся исследования по использованию наноматериалов при обработке семян зерновых культур [2]. Выявлено, что обработка различными металлами в состоянии нанопорошков оказывает, в основном, некоторое стимулирующее действие на посевные и морфологические показатели проростков.
Однако применение химических методов при несоблюдении норм и сроков внесения этих веществ может вызвать негативные последствия для окружающей среды [1].
В последнее время все большее внимание уделяется физическим факторам повышения всхожести семян как экологически чистым. С этой целью применяют акустические, электромагнитные, радиационные др. технологии, среди которых гамма-лучи, ультразвук, водородноплазменная обработка, рентгеновские лучи, магнитные поля и другие.
Исследование изменения физиологических свойств семян при их обработке электромагнитным полем было проведено в Канаде [Pittman U.J. и др.], а также в Болгарии.
Предпосевная обработка семян указанными средствами может улучшить их посевные качества: энергию прорастания на 15%-18 % , всхожесть - на 4%-10%. Растения из обработанных семян более устойчивы к болезням и негативным факторам внешней среды.
Объект и методика исследований
На кафедре физики ФГБОУ ВПО РГАТУ ведутся исследования по повышению всхожести семян за счет обработки их коронным электрическим разрядом и механическим воздействием [3,4].
В качестве исходного материала были взяты семена озимой пшеницы сорта «Московская 39» урожая 2010, 2011, 2012 годов с контрольной всхожестью порядка 96-100%.
Для исследования локализации и концентрации микротрещин семена предварительно окрашивались анилиновыми красителями и изучались визуально на микроскопе БИОМЕД-1 при увеличении от 30 до 40Х,. Рассматривались микротрещины на поверхности, в дальнейшем зерно разделялось медицинским скальпелем на части для изучения внутренних повреждений.
Для воздействия на семена отрицательным коронным разрядом было собрано устройство на основе лампы Чижевского (рисунок 1). На дно чашки Петри помещалась фильтровальная бумага и на нее укладывались по 50 зерен. Использовались семена, всхожесть которых была искусственно уменьшена до 60% за счет термического воздействия при температуре 500С в течение 16 дней. Обработка производилась потоками электронов, при этом их концентрация составляла от 500 до 1000 в 1 см3 воздуха. Отрицательный потенциал на игольчатых электродах менялся в пределах от - 5000 В до -10000 В; время обработки - от 10 минут до 1,5 часов. После обработки зерна не выдерживались, а сразу добавлялась вода, и семена помещались на проращивание согласно ГОСТ.
Для механического воздействия было собрано устройство, которое применялось в качестве адаптера с центробежным разбрасывателем удобрений Л-116. Устройство агрегатировалось с
Рис. 1 - Схема устройства для воздействия на семена коронными электронными разрядами
Рис. 2 - Механический адаптер, агрегатированный с МТЗ-80
Рис. 3 - Схема механического адаптера
трактором МТЗ-80 и приводилось в движение через его ВОМ (вал отбора мощности) (рисунок 2).
Устройство содержит загрузочный бункер, поддон с каналом для отведения зерновой массы и ударный механизм с приводом, последний выполнен в виде установленного на вертикальном валу разбрасывающего диска с закрепленными на его рабочей поверхности радиальными пластинами; при этом вокруг разбрасывающего диска расположен подвижный отражатель в виде цилиндра, охватывающего по окружности разбрасывающий диск (рисунок 3).
Зерновая масса подается сверху под действием гравитации в центр диска, захватывается радиальными пластинами и под действием центробежных сил отбрасывается на цилиндрический отражатель. Для исключения обратного отскока зерен в подаваемую зерновую массу по краю
диска сделаны защитные экраны в виде изогнутых полос с щелями. Число их можно менять в зависимости от производительности установки. Материал отражателя можно также менять, соответственно меняя степень его шероховатости. ВОМ МТЗ-80 позволял задавать число оборотов диска 540 в минуту, что соотвествовало скорости соударения зерен об отражатель до 35 м/с. При соударениях зерна с механическим препятствием в его объеме целенаправленно формируются микротрещины, концентрация и локализация которых зависят от количественных параметров соударений.
Результаты и их обсуждение
1. Было установлено, что обработка сухих семян коронными электронными разрядами в ин-
Таблица 1 - Зависимость всхожести семян от времени обработки коронным электронным разрядом
Время обработки коронным электронным разрядом, мин.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Необработан ные семена, % 98 98 97 98 99 97 99 98 98 97 97
Семена,термически обработанные, % 62 63 65 72 73 73 78 79 78 77 78
Таблица 2 - Зависимость всхожести и длины проростка семян от скорости соударений
Скорость соударения зерен об отражатель
v= 0 м/с v=5 м/с v=10 м/с v=20 м/с v=26 м/с v=30 м/с ^34 м/с
Всхожесть, %
98 97 98 97 77 32 14
Длина проростка после 3-х суток проращивания, мм
35 56 54 48 31 12 3
тервале времени от 50 до 60 минут приводит к повышению всхожести. После чего дальнейшая обработка уже заметно не влияет на результаты, достигнутые после 60 мин. воздействий. Результаты приведены в таблице 1.
Как видно из результатов, приведенных в таблице 1, воздействие коронными электронными разрядами на необработанные сухие семена не меняет их всхожести в приведенном интервале времени воздействия. Но воздействие на сухие семена с искусственно сниженной всхожестью позволило повысить ее в лабораторных условиях на 16 %. При этом эффект повышения всхоже-
сти начинал заметно проявляться после 20 минут воздействия и достигал максимума при 60 минутах воздействия, не меняясь при дальнейшем увеличении времени обработки до 100 минут. По-видимому, обработка потоками электронов меняет степень поляризации биологических мембран, что может приводить к изменению свободно радикальных реакций и оказывает стимулирующий эффект.
2. Визуальное изучение семян пшеницы после их обработки на механическом адаптере с целью формирования микротрещин показало,
Таблица 3 - Зависимость всхожести деформированных семян от скорости соударений, воздействия
коронного разряда и времени хранения
Контроль v=16 м/с v=18 м/с v=20 м/с v=26 м/с v=30 м/с ^34 м/с
Всхожесть непосредственно после соударений, %
100 100 98,8 84,3 77,4 26,4 12,8
Всхожесть через 1 год хранения, %
100 84,5 76,2 61,8 42,2 14,7 6,1
Всхожесть через 1 год хранения. Перед помещением на хранение, производилось воздействие от-
рицательного коронного разряда, %
100 92,5 88,3 77,9 71,3 18,9 11,3
Всхожесть через 2 года хранения, %
98,6 82,3 75,8 62,6 40,1 12,3 5,7
Всхожесть через 2 года хранения. Перед помещением на хранение, производилось воздействие от-
рицательного коронного разряда, %
98,9 88,6 79,7 70,2 61,9 15,5 6,5
что соударения до V = (15-20)м/с приводят к формированию преимущественно поверхностных микротрещин, а соударения с более высокими скоростями приводят к появлению микродеформаций и в объеме эндосперма. При этом поверхностные микротрещины могут стимулировать скорость прорастания, а внутренние приводят к уменьшению всхожести и скорости прорастания. Результаты приведены в таблице 2.
Как видно из результатов, приведенных в таблице 2, поверхностные микротрещины, которые формируются при скоростях соударения до 20 м/с, практически не влияют на всхожесть но заметно увеличивают скорость прорастания. Время прорастания семян с повреждениями оболочки сокращается по отношению к контролю на 8-10 ч в лабораторных условиях. Можно предположить, что микротрещины в оболочке выполняют роль дополнительных капилляров, по которым вода втягивается в объем зерна и процесс прорастания ускоряется. В полевых условиях это может иметь большое значение, так как ускорение процесса прорастания сокращает время пребывания проростка в земле и повышает вероятность его нормального развития, особенно в неблагоприятных климатических условиях. Микродеформации в объеме зерен, которые формировались при скоростях больших 20 м/с, снижали всхожесть, замедляли скорость прорастания.
3. Было установлено явление лучшей сохранности всхожести у семян, обработанных коронным разрядом перед помещением их на хранение. В таблице 3 приведены результаты исследований всхожести семян непосредственно после соударений при разных скоростях и после хранения в течение 1 и 2 лет, а также после применения коронного электронного разряда в течение 60 минут перед закладкой на хранение. Для создания условий, наиболее близких к неблагоприятным реальным, на семенах перед помещением на хранение целенаправленно наносились микротрещины посредством механического адаптера. Из результатов видно, что обработка травмированных семян коронным разрядом перед закладкой на хранение помогает заметно уменьшить убывание всхожести в процессе хранения. При этом, наибольшая эффективность наблюдалась для потока отрицательных электронов концентрации 1000в на см3. Можно предположить, что обработка электронами уничтожает или угнетает жизнедеятельность микроорганизмов, вызывающих процессы гниения и размножения.
Выводы
1. Воздействие на семена с пониженной всхожестью коронного электронного разряда с концентрацией электронов 500-1000 в см3 и временем экспозиции 50-60 минут может заметно
повышать их всхожесть.
2. Формирование поверхностных микротрещин на оболочках зерен практически не меняет их всхожесть, но заметно ускоряет скорость прорастания.
3. Воздействие на травмированные семена перед закладкой их на хранение коронного электронного разряда с концентрацией электронов 1000 в/см3 и временем экспозиции 60 минут может заметно понижать убывание их всхожести в течение 1 и 2 лет хранения.
Библиографический список
1. Голубева, Н.И. Токсичность различных наноматериалов при обработке семян яровой пшеницы / Н.И. Голубева, С.Д. Полищук // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2012. № 4. С. 21-24.
2. Иванычева, Ю.Н. Влияние нанопорошков меди и оксида меди на активность фитогормонов в проростках вики и яровой пшеницы / Ю.Н. Иванычева, Т.В. Жеглова, С.Д. Полищук // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2012. №
1. С. 12-14.
3. Клейменов, Э.В. Градиентное магнитное поле / Э.В. Клейменов, Е.А. Данилочкина // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2011. № 2. С. 64-68.
4. Клейменов, Э.В. Исследование динамики водного режима семян с помощью электромагнитного поля / Э.В. Клейменов // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2012. № 3. С. 53-57.
5. Пустовалов, А.П. Влияние лазерного излучения на выход ионов калия и гемоглобина из эритроцитов / А.П. Пустовалов, В.К. Петров // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2001. № 1-2. С. 94-97.
6. Пустовалов, А.П. Баланс катионов кальция и магния в сердечно-сосудистой системе при СВЧ-облучении и назначении гепарина белым крысам / А.П. Пустовалов, С.А. Сорокина // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2011. № 1. С. 26-28.
7. Еськов, Е.К. Способ повышения посевных качеств семян и урожайности сельскохозяйственных культур / Е.К. Еськов, В.И. Левин // патент на изобретение RUS 2137332
8. Левин, В.И. Физиологические основы технологии послеуборочного хранения семян зерновых культур / В.И. Левин, С.А. Макарова // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2011. № 2. С. 26-29.
