Введение к работе
Актуальность темы. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур на основе использования современных технологий возделывания -основная задача сельскохозяйственного производства. Эффективным способом решения этой задачи является повышение качества посевного материала с помощью воздействия на семена физическими факторами, обеспечивающими экологическую чистоту производства продукции растениеводства. Применение физических факторов в растениеводстве для защиты растений от патогенных микроорганизмов и вредителей сокращает использование традиционных средств химической обработки и снижает не только токсичность продукции, но и уменьшает загрязнение окружающей среды.
Гречиха - ценная крупяная культура, которая в условиях Ставропольского края стабильно обеспечивает получение высокого урожая. Поэтому изучение влияния физических факторов, оптимизация их использования при выращивании гречихи, начиная с подготовки семян и завершая получением урожая, представляет не только теоретический, но и практический интерес.
Цель и задачи исследований. Заключались в изучении влияния предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами на рост, развитие растений и формирование урожая, обоснование возможности применения данного приема в технологии возделывания культуры.
Для изучения поставлены следующие задачи:
провести патентный и литературный поиск на предмет изученности вопроса;
определить оптимальные дозы воздействия электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока на семена гречихи;
выявить влияние предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами на фотосинтетическую деятельность, динамику нарастания ассимиляционной поверхности, развитие надземных органов и корневой системы растений, структуру и качество урожая;
разработать методические указания по использованию предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами;
создать лабораторную установку для озоно-воздушной обработки семян;
выявить влияние и оптимальные дозы воздействия озоно-воздушного потока на зерно гречихи с целью предотвращения его токсичности и уменьшения содержания на зерне токсиногенных грибов и бактерий;
внедрить метод предпосевной обработки семян гречихи физическими факторами как реального агроприема;
оценить рекомендуемый прием воздействия на посевной материал гречихи с экономической точки зрения.
Научная новизна результатов. Заключается в комплексе различных методов воздействия на организм растений через семена, оказывающих влияние на повышение уровня урожайности и качества получаемой продукции Изучено влияние электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока на посевные и урожайные качества,
4 на фитопатогенную микофлору семян гречихи, на общую токсичность зерна гречихи, разработаны методы ее снижения.
Практическая ценность работы. Экспериментальные лабораторные исследования, полевые и производственные испытания влияния физических факторов на семена и зерно гречихи позволили предложить производству использование поля отрицательного коронного разряда (ПОКР) и градиентного магнитного поля (ГрМП) для предпосевной обработки семян гречихи с целью улучшения их посевных и урожайных качеств, использование обработки зерна гречихи озоно-воздушным потоком - для снижения его токсичности Разработан программный комплекс для обработки результатов одно- и многофакторных лабораторных и полевых опытов методом дисперсионного анализа «Полифактор» (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004611251 от 21 мая 2004 г.)
Основные положения, выносимые на защиту:
применение электромагнитных полей, поля отрицательного коронного разряда и озоно-воздушного потока для улучшения посевных и урожайных качеств и изменения фитопатогенной микофлоры семян гречихи;
использование физических факторов для снижения общей токсичности зерна гречихи;
разработка программного комплекса для обработки результатов одно- и многофакторных лабораторных и полевых опытов методом дисперсионного анализа «Полифактор».
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на региональных, российских и международных научно-практических конференциях; «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (Ставрополь, 2001), 66-67 Научно-практических конференциях (СГАУ, Ставрополь, 2002, 2003), «Биоресурсы, биотехнологии и инновации Юга России» (Пятигорск, 2003), «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2003), «Электротехнические материалы и компоненты» (Алушта, 2004), «Интегрированная защита сельскохозяйственных культур и фитосанитарный мониторинг в современном земледелии» (Ставрополь, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 151 страницах печатного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству и включает 3 приложения. Содержит 30 таблиц и 14 рисунков в тексте и 10 рисунков в приложениях. Список литературы включает 186 источников, из них 15 зарубежных авторов
Лабораторные исследования проводили в Учебно-научной испытательной лаборатории СГАУ В качестве факторов воздействия использовали: электромагнитные поля; поле отрицательного коронного разряда; озоно-воздушный поток Объект исследования - семена гречихи сорта Богатырь. Опыты закладывались методом рандомизации в четырехкратной повторно-сти.
В лабораторных условиях при оценке посевных качеств семян в соответствии с ГОСТами определялись: дружность прорастания - ГОСТ 12038-84; всхожесть семян - ГОСТ 12038-84; энергию прорастания семян -ГОСТ 12038-84; массу 1000 семян - ГОСТ 12042-80; анализ зерна на грибную инфекцию - ГОСТ 12044-93.
Общая токсичность определялась на приборе «Биотестер-2», предназначенном для определения токсичности проб водных вытяжек по реакции инфузорий, с использованием в качестве тест-объекта Paramecium caudatum.
Количественная оценка параметра тест-реакции, характеризующего токсическое действие, производилась путем расчета соотношения числа инфузорий, наблюдаемых в контрольной и исследуемой пробах, которая выражается в виде безразмерной величины - индекса токсичности (Т): 0,00-0,40 -индекс допустимой токсичности; 0,41-0,70 - индекс умеренной токсичности; 0,71 и выше - индекс высокой токсичности.
Электропроводность водной вытяжки из семян гречихи (выход электролитов) устанавливалась методом кондуктометрии с использованием кондуктометра TYPE: ОК-102/1, позволяющего измерять электропроводность в пределах от 0,5 до 1,5х106 Ом"1. Для контроля использовался реохордный мост Р-38.
Электропроводность воды определялась измерением сопротивления раствора согласно методике РД 52.24.495-95 с помощью моста Р 577, типа МИЕ, класса 1 по ГОСТ 9486-60. При этом использовался сосуд для измерения электропроводности Х-38 (электролитическая ячейка).
Кинематическая вязкость воды измерялась стеклянным капиллярным вискозиметром (ВПЖ-4). Диаметр капилляра 0,37 мм. Постоянная прибора -0,003131 мм2/с2.
Жесткость воды определялась по ГОСТ 4153-732 «Вода питьевая. Метод определения общей жесткости», в трехкратной повторности. Значение
су.
общей жесткости воды рассчитывалось по формуле: Ж L 1000,
где С - нормальная концентрация раствора комплексона III, мг/моль;
У, - объем рабочего раствора комплексона, затраченный на титрование,
м3; V'- объем воды, взятый для определения, м3.
Измерение концентрации водородных ионов (р/Г) производилось универсальным иономером ЭВ-"74 по методике РД 52.24.495-95.
Отношение количества испарившейся при одинаковой температуре воды определялось по формуле:
/ТІ раті
где m„s, - масса испарившейся активированной воды, мг; траьп - масса испарившейся равновесной воды, мг
Интенсивность водопоглощения семенами гречихи определялась путем измерения влажности (ГОСТ 13586.5-93) в контроле и опытных семян через каждый час в течение 24 часов.
Основой диссертационной работы явились трехлетние полевые опыты (2001-2003 гг.), характеризующиеся следующими природно-климатическими условиями. Почва - чернозем выщелочный обыкновенный мощный малогумусный среднесуглинистый (Агеев и др., 1997). Почвообразующие породы - делювиальные тяжелые суглинки. В пахотном слое чернозема содержание гумуса по Тюрину колеблется от 4,1 ... 5,0%; подвижного фосфора и калия - среднее (16,0 ... 20,0 и 101,0 ... 200,0 мг/кг почвы соответственно). Реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Глубина залегания грунтовых вод -6 м. Климат умеренно влажный, теплый, отличается континен-тальностью. Сумма активных температур (Х>10С) составляет 3000С.
Полевой опыт заложен в четырехкратной повторности, размещение делянок - двухъярусное, вариантов - систематическое, повторений - сплошное Учетная площадь делянки - 50 м". Норма высева - 2,66 млн всхожих семян на гектар. Предшественник - озимая пшеница.
Полевые опыты сопровождались фенологическими наблюдениями за развитием растений по методике Государственного сортоиспытания (1985); учитывалась урожайность путем сплошного обмолота; биологическая урожайность (с 1 м2 в четырехкратной повторности) определялась в фазе уборочной спелости зерна с последующим пересчетом на 14% влажность.
Площадь листовой поверхности определялась в динамике методом высечек в следующие фазы: 1-ая пара листьев, начало бутонизации, начало цветения, созревание.
Чистая продуктивность фотосинтеза рассчитывалась по формуле. 4nO=2(B|-B2)/(T(Si+S2)), где S - площадь листовой поверхности, В - сухая масса листьев в моменты времени 1 и 2, Т - количество дней.
Результаты исследований обрабатывались методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1985) с помощью разработанного программного комплекса «Полифактор», предназначенного для обработки экспериментальных данных одно-, двух- и трехфакторных опытов, в том числе агробиологических На программный комплекс получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004611251 от 21 мая 2004 г
Экономическая эффективность исследований рассчитывалась на основании технологических карт (Типовые карты, 2003).
