CC BY
12
6. Surinsky D.O., Marandin A.I. Technical and economic efficiency of using an energy-saving LED electro-optical converter ESEP for monitoring insect pests. AgroEcoInfo. 2021; 47(5).
7. Surinsky D.O., Egorov S.V., Shchinnikov I.A. Study of rodent control methods and analysis of existing devices designed on the basis of electrophysical method of control. AgroEcoInfo. 2021; 48(6).
8. Surinsky D.O., Shchinnikov I.A. Trends in the development of the direction of electroderatization. AgroEcoInfo. 2021; S7.
9. Surinsky D.O., Savchuk I.V., Vozmilov A.G. Method for calculating the main geometric parameters of the light trap. Agro-food policy of Russia. 2021; 3: 36-40.
10. The use of electro-optical devices for the protection of agricultural crops / I.V. Savchuk, E.A. Basumatorova, D.O. Surinsky et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020; 86(6): 149-152.
11. Surinsky D.O. Parameters and modes of an energy-saving electro-optical converter for monitoring insect pests: Dis. ... Cand. Tech. Sci. Tyumen, 2013.
12. Elizarov V.V., Surinsky D.O. The technique of using high-frequency voltage in high-voltage devices for scaring synanthropic birds. Bulletin of KrasGAU. 2017; 135(12): 96-100.
13. Sorokina T.I. Analysis of the state and ways to improve the use of the tractor fleet, grain harvesting and fodder harvesting equipment of the agricultural enterprise. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 95(3): 170-177.
Лидия Васильевна Куликова, доктор технических наук, профессор, [email protected] Дмитрий Олегович Суринский, кандидат технических наук, доцент, [email protected]
Lidia V. Kulikova, Dortor of Technical Sciences, Professor, [email protected]
Dmitry O. Surinsky, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected]
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 29.06.2022; одобрена после рецензирования 11.07.2022; принята к публикации 28.07.2022.
The article was submitted 29.06.2021; approved after reviewing 11.07.2022; accepted for publication 28.07.2022. -♦-
Научная статья УДК 634.8.034
Перспективы применения ультрафиолетового излучения XeCl-эксилампы для производства корнесобственного посадочного материала столового винограда
Людмила Васильевна Лящева1, Эдуард Анатольевич Соснин23,
Александр Анатольевич Лящев1, Егор Олегович Баянов1,
Юлия Юрьевна Фадеева 3
1 Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
2 Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия
3 Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
Аннотация. Обсуждается совершенствование технологии производства посадочного материала с помощью современных технологий, способных ускорить этот процесс. Показано, что черенки винограда, обработанные имитатором солнечного коротковолнового излучения в виде XeCl-эксилампы, быстрее развивались и давали корешки. Установлено, что обработка черенков винограда XeCl-эксилампой с разным временем облучения ускорила появление корешков в среднем на 2,4 сут. по сравнению с контролем, лучшим оказался вариант со временем обработки 60 с, в этом варианте корнеобразование началось на 4 суток быстрее. Изучен эффект гормезиса на скорость образования корневой системы и площадь листовой поверхности. Выявлено, что длина побегов и площадь листовой поверхности существенно зависели от времени облучения. Длина побегов увеличилась в вариантах со средним временем облучения: с дозой 60 с - на 8,3 см, с дозой 120 с - на 5,1 см, что составило 162,8 и 138,6 % к контролю соответственно. Площадь листовой пластинки тоже увеличивалась в соответствии с увеличением дозы облучения. Самая большая площадь отмечена у варианта со временем облучения 120 с - 288,7 см2, или 122,2 % к контролю. Дальнейшее увеличение дозы до 180 с снижало эффективность облучения.
Ключевые слова: облучение, ХеС1-эксилампа, виноград, черенки, корнесобственный посадочный материал.
Для цитирования: Перспективы применения ультрафиолетового излучения XeCl-эксилампы для производства корнесобственного посадочного материала столового винограда / Л.В. Лящева, Э.А. Соснин, А.А. Лящев и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 179 - 183.
Original article
Prospects for the use of ultraviolet radiation XeCl-excilamps for the production of root-related planting material of table grapes
Lyudmila V. Lyasheva1, Eduard A. Sosnin2 3, Alexander A. Lyashev1,
Egor O. Bayanov1, Yulia Yu. Fadeeva3
1 Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
2 Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russia
3 National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia
Abstract. The improvement of the technology of planting material production with the help of modern technologies that can accelerate this process is discussed. It is noted that grape cuttings treated with a solar shortwave radiation simulator in the form of an XeCl-excilamp developed faster and gave roots. It was found that the treatment of grape cuttings with XeCl-excilamp with different irradiation times accelerated the appearance of roots by an average of 2.4 days compared to the control, the best option was, with a processing time of 60 sec., in this variant root formation began 4 days faster. The effect of hormesis on the rate of root system formation and leaf surface area has also been studied. It was revealed that the length of shoots and the area of the leaf surface significantly depended on the irradiation time. Moreover, the length of shoots increased in variants with an average irradiation time: with a dose of 60 sec. by 8.3 cm, with a dose of 120 sec. by 5.1 cm, which amounted to 162.8 and 138.6 % of the control, respectively. The area of the leaf blade also increased in accordance with the increase in the radiation dose. The largest area was noted in the variant with an irradiation time of 120 sec. - 288.7 cm2, which was 122.2 % of the control. A further increase in the dose to 180 sec. reduced the effectiveness of irradiation.
Keywords: irradiation, XeCl-excilamp, grapes, cuttings, root-related planting material.
For citation: Prospects for the use of ultraviolet radiation XeCl-excilamps for the production of root-related planting material of table grapes / L.V. Lyasheva, E.A. Sosnin, A.A. Lyashev et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 96(4): 179 - 183. (In Russ.).
Эксилампы - новый инструмент для проведения различных фотобиологических исследований. В настоящее время они применяются в разных сферах науки и производства: для очистки и модификации свойств поверхности, для полимеризации лаков и красок, в фотохимии, в микроэлектронике, в современных технологиях обеззараживания промышленных отходов, воды, воздуха, биологии, медицине.
То, что разные длины волн излучения могут вызывать различный биологический эффект, было установлено ещё в конце XIX в. в работах русского учёного А.М. Маклакова. Он выявил, что избирательное действие света предполагает такой эффект, что та или иная фотобиологическая реакция вызывается излучением определённого диапазона длин волн. Он считал, что благодаря этому эффекту можно уверенно говорить об избирательном действии излучения на различных
Рис. 1 - XeCl-эксилампа, внешний вид
длинах волн на нуклеиновые кислоты, ферменты, биологические мембраны и другие подсистемы клетки. В дальнейшем его мнение разделили другие учёные и продолжили работы в этом направлении [1 - 3].
Что представляет из себя ХеС1-эксилампа? Это молодой подкласс источников ультрафиолетового (УФ) излучения на переходах эксиплексных молекул (рис. 1). Спонтанный распад эксиплексных молекул на отдельные атомы сопровождается высвечиванием характерного для данной молекулы кванта света.
ХеС1-эксилампу для опытов нам предоставили коллеги из лаборатории оптических излучений Института сильноточной электроники СО РАН (ЛОИ ИСЭ СО РАН), г. Томск (рис. 1).
В 2003 г. Э.А. Соснин выдвинул гипотезу о том, что сравнительно малый поток УФБ-излучения, достигающий поверхности Земли, тоже используется растениями, но на уровне суб-доз. Последующие лабораторные эксперименты на многих культурных растениях подтвердили эту гипотезу [4 - 7].
До этого существовало мнение, что любой дополнительный стресс для растений - очень опасное и нежелательное явление, которое может привести к непредсказуемым результатам, но стимулирующее действие умеренных доз стрессоров, которое получило название гормезиса, может положительно повлиять на процессы роста и развития растительного организма. Эффект гормезиса от слабого УФБ-излучения подтверждают некоторые исследователи в своих работах [7]. А целый ряд исследований российских учёных последнего де-
сятилетия показал, что ХеС1-эксилампа обладает уникальным спектром излучения, позволяющим успешно использовать её и в сельском хозяйстве [3, 7]. Кроме того, ХеС1-эксилампа обладает активирующим действием на черенки и семена растений, является имитатором солнечного коротковолнового излучения, которого больше всего в северных широтах весной, но которого обычно не хватает в остальные времена года.
Цель исследования - разработка элементов технологии ускоренного размножения сортов винограда, обеспечивающих повышение выхода и качества посадочного материала винограда с помощью ХеС1-эксилампы.
Задачи исследования:
- установить оптимальную дозу облучения ХеС1-эксилампой;
- оценить влияние дозы облучения на скорость образования корней;
- сравнить качество саженцев столового винограда при обработке черенков разными дозами ХеС1-эксилампы;
Материал и методы. В 2020 - 2021 гг. в лаборатории ГАУ Северного Зауралья были проведены исследования, в которых изучались дозы ХеС1-эксилампы на черенках винограда сорта Зилга (рис. 2). У этого сорта кусты обладают большой силой роста, побеги отличаются хорошим вызреванием. Плоды отличаются крупным размером и имеют вес в среднем от 4,1 до 4,3 г. Форма ягод овальная, цвет синий. Форма гроздей цилиндрическая, они отличаются плотностью и довольно крупным размером. Средний вес грозди составляет от 320 до 400 г. Средние показатели сахаристости этого сорта составляют от 18 до 22/100 %, а кислотности - от 4,5 до 5 г/л. По десятибалльной шкале дегустационной оценки вкус плодов у данного сорта винограда составляет 7,1 балла. Сорт обладает хорошей морозостойкостью, выдерживает до -25 °С и ниже, но в условиях юга Тюменской области сорт Зилга требует укрытия.
Для наших исследований мы взяли узкополосный спектр излучения 23,8 мДж/см2 для эксиплексных молекул, учитывая, что 1 джоуль = 1 Вт/см2/с. Данный спектр был выбран не случайно, более ранние исследования на зерновых и овощных культурах показали, что именно в этих параметрах были получены положительные результаты по урожайности и качеству зерна и овощей [2, 3]. Очень важным моментом является то, что в лампах такого типа в составе газовой смеси отсутствует ртуть, что соответствует современным экологическим стандартам.
Управление УФ-излучением эксилампы можно осуществлять, контролируя производную по времени от приложенного напряжения [7].
Было изучено пять вариантов: контроль без облучения, время облучения 30 с, время об-
лучения 60 с, время облучения 120 с и время облучения 180 с с целью изучения и выделения наиболее оптимальной дозы при черенковании винограда. Для опыта использовали одревесневшие, хорошо вызревшие однолетние побеги, нарезанные на черенки длиной до 0,25 м. При нарезке лозы на черенки требуемой длины нижний срез выполняли непосредственно под узлом, верхний на 1,0 см выше глазка. С целью предотвращения высыхания верхней части черенков непосредственно перед посадкой их парафинировали, окуная верхними концами в расплавленный парафин. Расстояние между лампой и черенком было 20 см (рис. 3). Обработанные ультрафиолетом черенки устанавливали в сосуды для наблюдения за скоростью образования корневой системы (рис. 4). Высадка черенков в школку проводилась через три недели.
Результаты и обсуждение. Результаты опыта показали, что обработка черенков винограда ХеС1-эксилампой с разным временем облучения ускорила появление корешков в среднем на 2,4 сут. по сравнению с контролем. Лучшим оказался
Рис. 2 - Виноград, сорт Зилга
Рис. 3 - Момент облучения
вариант со временем обработки 60 с, в этом варианте корнеобразование началось на 4 сут. быстрее по сравнению с контролем. Увеличение времени облучения немного снижало эффект от воздействия, и в дальнейшем это отразилось на выходе стандартных саженцев. Процент к контролю в среднем составлял 119,1 %, при том, что в лучшем варианте была прибавка на 136,8 %, а в варианте с самой высокой дозой -всего 108 % (табл. 1).
Далее черенки винограда высадили в сосуды с почвогрунтом (рис. 5) и через 2 мес. провели биометрические учёты. В частности, измерили длину побегов и площадь листовой поверхности. Оказалось, что длина побегов и площадь листовой поверхности также существенно зависели от времени облучения. Причём длина побегов увеличилась в вариантах с большим временем облучения: при времени облучения в 60 с длина побега увеличилась на 8,3 см, при времени об-
Рис. 4 - Образование корней Рис. 5 - Укоренённые черенки
1. Влияние времени облучения ХеС1-эксилампой черенков винограда сорта Зилга на скорость корнеобразования и выход саженцев, среднее за 2020 - 2021 гг.
Время облучения ХеС1-эксилампой, с Количество суток от обработки до начала образования корней +/- к контролю, сут. Выход саженцев, % К контролю, %
Контроль без облучения 16 - 57,5 100,0
30 15 -1 64,8 112,6
60 12 -4 78,7 136,8
120 14 -2 62,1 108,0
180 18 +2 52,1 90,6
НСР05 1,8 4,9
2. Биометрические показатели саженцев винограда сорта Зилга в зависимости от времени ультрафиолетового (УФ) облучения ХеС1-эксилампой
Время облучения ХеС1-эксилампой, с Длина побегов, см К контролю Площадь листовой поверхности, см2 К контролю,
см % см2 %
Контроль без облучения 13,2 - 100,0 236,1 - 100,0
30 14,8 +1,6 112,1 254,9 +18,8 107,9
60 21,5 +8,3 162,8 264,5 +28,4 112,3
120 18,3 +5,1 138,6 288,7 +32,6 122,2
180 13,1 -0,1 99,2 238,9 +2,8 101,2
НСР05 2,1 28,4
лучения в 120 с - на 5,1 см, что составляло 162,8 и 138,6 % к контролю соответственно (табл. 2).
Площадь листовой пластинки увеличивалась в соответствии с увеличением времени облучения. Самая большая площадь отмечена у варианта с самой большой продолжительностью облучения -288,7 см2, что составляло 122,2 % к контролю.
Вывод. Проведённые исследования показали, что очень высокие дозы ультрафиолетового облучения снижали действие изучаемого фактора, а умеренные дозы вызывали ускорение всех процессов, происходящих в растении, что в дальнейшем приводило к более активному росту длины побегов (на 8,3 см при облучении в течение 60 с), к увеличению площади листовой поверхности (на 122 % по сравнению с контролем).
Список источников
1. Моисейченко В.Ф., Заверюха А.Х., Трифонова М.Ф. Основы научных исследований в плодоводстве, овощеводстве и виноградарстве. М.: Колос, 1994. 383 с.
2. Влияние узкополосного ультрафиолета (В, С) на содержание фотосинтетических пигментов в хвое разного возраста у сосны кедровой сибирской (Pinus Sibirica Du Tour) / Е.А. Петрова, О.Г. Бендер, М.С. Ямбуров и др. // Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии: матер. 3-й Всерос. конф. молодых учёных. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2006. C. 470 - 473.
3. Самойлова К.А. Клеточные и молекулярные механизмы биологических эффектов ультрафиолета // Биологическое действие ультрафиолетового излучения. М., 1975. С. 20 - 31.
4. Эксилампы - новый инструмент для проведения фотобиологических исследований / Э.А. Соснин, В.Ф. Тарасенко, О.С. Жданова и др. // Биотехносфера. 2012. № 3-4 (21-22). С. 52 - 59.
5. Действие УФ-излучения среднего диапазона XeCl-эксилампы на морфогенез и структуру урожая пшеницы
сорта Triticum aestivum L. / Э.А. Соснин, Е.И. Липатов, В.С. Скакун и др. // Прикладная физика. 2020. N° 2. С. 98.
6. Control of UV light flux of XeCl-exilamon a dielectric barrier discharge by changing its current / H. Piquet, S. Bhosle, R. Diez et al. Quantum Electronics. 2012; 42(2): 157-164.
7. Photoregulation of agricultural plant growth and development by XeCl-excilamp / E.A. Sosnin, P.A. Gol'tsova, Yu.V. Chudinova et al. // Proc. SPIE 11322, XIV International Conference on Pulsed Lasers and Laser Applications, 1132226 (11 December 2019).
References
1. Moiseichenko V.F., Zaveryukha A.Kh., Trifonova M.F. Fundamentals of scientific research in fruit growing, vegetable growing and viticulture. M.: Kolos, 1994. 383 p.
2. Effect of narrow-band ultraviolet (B, C) on the content of photosynthetic pigments in needles of different ages in Siberian stone pine (Pinus Sibirica Du Tour) / E.A. Petrova, O.G. Bender, M.S. Yamburov et al. // Fundamental problems of new technologies in the 3rd millennium: mater. 3rd All-Russian. conf. young scientists. Tomsk: Publishing House of the Institute of Atmospheric Optics SB RAS, 2006. C. 470-473.
3. Samoilova K.A. Cellular and molecular mechanisms of biological effects of ultraviolet radiation // Biological action of ultraviolet radiation. M., 1975. Р. 20-31.
4. Excilamps - a new tool for photobiological research / E.A. Sosnin, V.F. Tarasenko, O.S. Zhdanova et al. Bio-technosphere. 2012; 21-22(3-4): 52-59.
5. Effect of mid-range UV radiation from a XeCl ex-cilamp on morphogenesis and yield structure of wheat cv. Triticum aestivum L. / E.A. Sosnin, E.I. Lipatov, V.S. Skakun et al. Applied Physics. 2020; 2: 98.
6. Control of UV light flux of XeCl-exilamon a dielectric barrier discharge by changing its current / H. Piquet, S. Bhosle, R. Diez et al. Quantum Electronics. 2012; 42(2): 157-164.
7. Photoregulation of agricultural plant growth and development by XeCl-excilamp / E.A. Sosnin, P.A. Gol'tsova, Yu.V. Chudinova et al. // Proc. SPIE 11322, XIV International Conference on Pulsed Lasers and Laser Applications, 1132226 (December 11, 2019).
Людмила Васильевна Лящева, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, liassheva53_72@rambler. ru, https://orcid.org/0000-0002-9266-8707
Эдуард Анатольевич Соснин, доктор физико-математических наук, профессор, [email protected],_ https://orcid.org/0000-0003-4728-8884
Александр Анатольевич Лящев, доктор биологических наук, профессор, [email protected], https://orcid. org/0000-0002-3761-7587
Егор Олегович Баянов, соискатель, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0818-4353 Юлия Юрьевна Фадеева, магистрант, [email protected],_https://orcid.org/0000-0002-1800-0426
Lyudmila V. Lyasheva, Doctor of Agriculture, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9266-8707
Eduard A. Sosnin, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4728-8884
Alexander A. Lyashev, Doctor of Biology, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3761-7587 Egor O. Bayanov, research worker, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0818-4353 Yulia Yu. Fadeeva, Master's degree student, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1800-0426
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 21.06.2022; одобрена после рецензирования 11.07.2022; принята к публикации 28.07.2022.
The article was submitted 21.06.2021; approved after reviewing 11.07.2022; accepted for publication 28.07.2022. -♦-
