Немаловажным фактором в обеспечении высоких урожаев клевера является совершенствование технологии возделывания, в частности, предпосевная обработка семян. В литературе имеются данные о различных способах стимулирующего воздействия на семена, в том числе, интенсивным концентрированным солнечным светом [9], монохроматическим видимым светом [5], низкоинтенсивным когерентным излучением [4], сверхвысокочастотным воздействием [6], лазерным облучением [3], стимуляторами роста [8,11] и т. д. Однако на фоне возрастающего экологического загрязнения окружающей среды все большее значение приобретает применение методов предпосевной обработки, отвечающих современным требованиям экологической безопасности. В известных способах практически отсутствуют сведения о комплексной обработке семян, особенно старовозрастных, различными физико-химическими методами и их влиянии на биологические особенности развития бобовых трав. Актуальность изучения и создания новых методов предпосевной обработки диктуется еще и тем, что семена кормовых бобовых культур имеют высокую себестоимость производства, в связи с чем, необходимо рационально использовать семенной фонд, не пренебрегая семенами с длительными сроками хранения.
Цель настоящего исследования заключалась в определении оптимальных способов комплексной предпосевной обработки старовозрастных, твердых семян клевера лугового с применением экологически безопасных факторов. Критериями результативности служили показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести. В качестве факторов предпосевной обработки применялись: скарификация, квантовое аппаратное воздействие, стимуляторы роста (пара-аминобензойная кислота, глина-аланит).
Пара-аминобензойная кислота (ПАБК) — нетоксичное соединение, по определению И.А. Рапопорта [7], фенотипический активатор (эмпирическая формула C7H7O2). ПАБК повышает кондиционные свойства семян, оказывает положительное влияние на зародыш. Воздействие пара-аминобензойной кислоты на обрабатываемые семена проявляется тем эффективнее, чем ниже их всхожесть [10].
Цеолитоподобная глина-аланит, применяемая в предпосевной обработке семян, является ценным источником макро- и микроэлементов (Si, Al, Fe, Ca, K, P, Mn, Mg, S, Zn, Co). Благодаря высокому содержанию кальция (30-33%) она обладает щелочными свойствами (рН=9,36), а клевер, как известно, не выносит повышенной кислотности среды. Минеральные вещества в этих глинах находятся в доступных для растений формах. Глина аланит, имея природное происхождение, безусловно, является экологически чистым фактором воздействия на семена [2].
Обоснованием к применению магнито-инфракрасно-лазерного аппарата «РИКТА-05» для предпосевного облучения семян послужило явление фотобиоактивации, возникающее в результате взаимодействия инфракрасного излучения с живой клеткой. Квантовое воздействие, представляет собой экологически чистые виды электромагнитных излучений, применяемые с целью восстановления функционирования клетки, ткани, биологической системы в целом. Это излучение представляет собой полифакторное, одновременное воздействие на биологические структуры объекта импульсного инфракрасного лазерного излучения, пульсирующего широкополосного инфракрасного излучения, красного излучения, постоянного магнитного поля и не сводится к простой суммации действия лазера в инфракрасном, красном диапазонах и магнитного поля [1]. Энергия кванта инфракрасного излучения, применяемого в аппарате, составляет 1,5 эВ. Она не вызывает нарушения естественных процессов и не ведет к разрыву биополимерных связей. В то же время этой энергии достаточно для стимуляции колебательных процессов в молекулах облучаемой ткани и активации электронного возбуждения атомов. Это излучение обладает монохроматичностью, пространственной и временной когерентностью и поляризованностью. Глубину проникновения в ткани облучаемых семян определяют параметры аппарата, в частности, длина волны импульсного лазера 0,89 мкм. Известно, что для ближнего инфракрасного диапазона спектра биоткани обладают наибольшей оптической прозрачностью.
Было заложено 4 варианта опыта по 100 семян в каждом, в которых семена подвергались скарификации, облучению с помощью магнито-инфракрасно-лазерного аппарата «РИКТА-05» в режиме «Стандарт» и обработке стимуляторами роста (ПАБК, глина аланит) в различных комбинациях.
Облучение производилось на расстоянии 1 см от объекта с целью минимизации снижения плотности потока мощности. Выбор частоты повторения импульсов на уровне 1000 Гц позволил увеличить плотность потоков энергии и мощности, усилив стимулирующее воздействие на семена. 20-ти минутная экспозиция облучения в опытах обеспечивала получение семенами необходимой дозы квантового воздействия, достаточной для активизации ферментов и мембранного клеточного обмена веществ. Увеличение времени облучения не способствует повышению энергии прорастания и всхожести, что объясняется, по-видимому, превышением порогового значения.
При обработке семян применялся 1% раствор ПАБК. Глина аланит измельчалась до консистенции порошка. Проращивание семян производилось без отлежки в чашках Петри на фильтровальной бумаге при постоянной температуре (20±2 ºС). Образцы семян в вариантах опыта оценивались по энергии прорастания на 3-й день, на 7-й день определялась лабораторная всхожесть семян. Полученные данные сравнивались с контрольным вариантом (табл.).
Энергия прорастания и лабораторная всхожесть старовозрастных семян клевера лугового в зависимости от предпосевной обработки
| Варианты опыта | Энергия прорастания, % | Отклонение от контроля, % | Всхожесть, % | Отклонение от контроля, % |
| Контроль | 5 | — | 19 | — |
| Скарификация + ПАБК
+ глина-аланит |
11 | + 6 | 25 | + 6 |
| Скарификация + «РИКТА-05» (1000 Гц — 20 мин.) | 13 | + 8 | 25 | + 6 |
| «РИКТА-05» (1000 Гц — 20 мин.) | 17 | + 12 | 28 | + 9 |
| Скарификация + «РИКТА-05» (1000 Гц – 20 мин) + ПАБК + глина-аланит | 13 | + 8 | 22 | + 3 |
Анализ результатов проведенного опыта показал, что максимальная энергия прорастания (17%) наблюдалась в варианте опыта при обработке семян аппаратом «РИКТА-05» в режиме «Стандарт» с заданной частотой повторения импульсов 1000 Гц и экспозицией 20 мин. Всхожесть также была максимальной в этом варианте опыта и составила 28%. Очевидно, что полифакторное облучение семян последовательно потенцирует фотофизические и фотохимические процессы в тканях семян, оказывает мощное стимулирующее воздействие на мембранный клеточный обмен веществ, активизирует ферменты и, как следствие, стимулирует пробуждение семян из состояния покоя и ростовые процессы.
В вариантах со скарификацией семян с последующей обработкой ПАБК и глиной аланит и скарификацией семян с последующей обработкой аппаратом «РИКТА-05» в режиме «Стандарт» с частотой повторения импульсов 1000 Гц и экспозицией 20 мин. также наблюдалась более высокая всхожесть, чем в контроле – 25%. Учитывая интенсивную динамику появления всходов с 3-х по 7-е сутки опыта в варианте со скарификацией семян с последующей обработкой ПАБК и глиной аланит, можно отметить, что действие стимуляторов роста наиболее активно начинает проявляться именно в этот период. Полученные результаты связаны с влиянием на семена ПАБК, активирующей ряд ферментов, в том числе участвующих в репарационных процессах и обладающей антимутагенными свойствами. Подобные свойства ПАБК определяют специфичность ее воздействия в отношении старовозрастных семян, а дополнительная обработка семян аланитом обеспечивает развивающиеся зародыши необходимым набором микро- и макроэлементов. Комплексная обработка семян стимуляторами роста обеспечивает синергизм их воздействия на семена, а предварительная скарификация облегчает поступление в них действующих веществ.
Сравнительная оценка энергии прорастания и всхожести облученных семян со скарификацией и без нее позволяет предположить, что предварительная скарификация семян не влияет на результативность облучения, скорее даже несколько снижает ее. Объясняется это тем, что происходит рассеяние излучения на микронеоднородностях семян, образующихся вследствие скарификации.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что оптимальным способом предпосевной обработки старовозрастных семян бобовых трав является экологически чистое полифакторное облучение с частотой повторения импульсов 1000 Гц и экспозицией 20 минут при расположении излучателя на расстоянии 1 см от объекта воздействия, позволяющее получить дружные, сильные всходы. Предварительная скарификация семян в данном случае нежелательна, так как при их последующем облучении происходит рассеяние излучения на микронеоднородностях поверхности и снижение статистической упорядоченности (когерентности) светового потока, а значит результативности воздействия.
В качестве альтернативного метода также можно рекомендовать комбинированную предпосевную обработку скарифицированных семян с помощью пара-аминобензойной кислоты и глины-аланит, стимулирующих энергию прорастания и всхожесть семян с пониженной жизнеспособностью.
ЛИТЕРАТУРА.
- Авдошин В.П., Вавилов В.П., Гайдамакин А.М. и др. Методические рекомендации по применению магнито-инфракрасного лазерного аппарата квантовой терапии РИКТА-05 / Под. ред. Хейфица Ю.Б., М.: ЗАО «МИЛТА – ПКП ГИТ», 2001. – 270с.
- Бекузарова С.А., Юлдашев М.А. Субстрат для выращивания растений. Патент № 2294094, опубликовано 27.02. 2007.
- Бельский А.И. Использование лазерной энергии для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений // Лазер-Информ. — 1998. — № 15-16. — С. 9-11.
- Бородин И.Ф., Будаговский А.В., Будаговская О.Н., Гуди Г.А. Использование когерентного электромагнитного излучения в производстве продукции растениеводства // Доклады РАСХН, 1996. — № 6. — С. 41-44.
- Григорьев И.С., Скороходов Д.Т., Терешко О.П. и др. Облучение ячменя монохроматическим видимым светом, модулированным низкими частотами. Вопросы физико-химической биологии в ветеринарии. М., — 2003. – С.145-150
- Гриднев Н.И., Бекузарова С.А. Способ повышения всхожести семян. Патент № 2312480, опубликовано 20.12.2007.
- Рапопорт И.М. Метод адаптивной селекции растений. Химический мутагенез в создании сортов с новыми свойствами. – М.: Наука, 1986. – С. 10-11.
- Степанова Л. П., Самарина А. А., Кононов Е. В. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур. Патент № 2292700, опубликовано 22.08.2005.
- Тихонова А.С. Действие импульсного концентрированного солнечного света на линейный материал кукурузы // Биофизические исследования при селекции растений на гетерозис: сб. науч. тр. – Кишинев: «Штиница», 1973. — С.50
- Эйгес Н.С., Вайсфельд Л.И. Возможности использования пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) в семеноводстве зерновых культур и для повышения урожайности // Регуляторы роста и развития растений: тез. докл. II конф. — М.: МСХА, 1993. — Ч. 2. – С. 250.
- Ludwig H. Die Kemruhe der Gramineen und ihre Problematik bei der Saatgutuntersuchung unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Gibberellinsäure / Proc. ISTA, 36, 1971. — № 2. — P. 289-305.[schema type=»book» name=»Повышение всхожести твердых семян клевера» description=»С целью повышения всхожести твердых семян клевера лугового применялись: скарификация, квантовое аппаратное воздействие, стимуляторы роста (парааминобензойная кислота, глина- аланит). Было заложено 4 варианта опыта по 100 семян в каждом, в которых семена подвергались скарификации, облучению с помощью магнито-инфракрасно-лазерного аппарата «РИКТА-05» в режиме «Стандарт» и обработке стимуляторами роста в различных комбинациях. Облучение производилось на расстоянии 1 см от объекта с целью минимизации снижения плотности потока мощности. Выбор частоты повторения импульсов на уровне 1000 Гц позволил увеличить плотность потоков энергии и мощности, усилив стимулирующее воздействие на семена. 20-ти минутная экспозиция облучения в опытах обеспечивала получение семенами необходимой дозы квантового воздействия, достаточной для активизации ферментов и мембранного клеточного обмена веществ. При обработке семян применялся 1% раствор ПАБК. Глина аланит измельчалась до консистенции. порошка. Проращивание семян производилось без отлежки в чашках Петри на фильтровальной бумаге при постоянной температуре Образцы семян в вариантах опыта оценивались по энергии прорастания на 3-й день, на 7-й определялась лабораторная всхожесть семян. Полученные данные позволяют сделать вывод, что оптимальным способом предпосевной обработки старовозрастных семян бобовых трав является экологически чистое полифакторное облучение с частотой повторения импульсов 1000 Гц и экспозицией 20 минут при расположении излучателя на расстоянии 1 см от объекта воздействия, позволяющее получить дружные, сильные всходы» author=»Бекузарова С.А., Беляева В.А.» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-17″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]