Содержание к диссертации
Введение
1. Природно-климатические условия района исследований 10
1.1. Лесорастительная зона и климат 10
1.2. Краткая характеристика лесного фонда 12
2. Обзор литературы по теме исследований 16
2.1. Структура банка литературных данных по эффективным методам обработки посевного и посадочного материала древесных растений физическими факторами 16
2.2. Лазерное облучение 19
2.3. Ультрафиолетовое и инфракрасное облучение 25
2.4. Магнитное поле 28
2.5. Сверхвысокочастотное облучение 30
2.6. Использование энергоинформационного поля при искусственном лесоразведении 36
2.7. Анализ банка литературных данных 37
3. Программа и методика экспериментальных исследований 39
3.1. Программа исследований 39
3.1.1. Характеристика семян древесных растений 41
3.1.2. Характеристика лабораторного оборудования и параметры обработки семян физическими факторами 42
3.1.3. Электрофоретический анализ ферментных систем семян сосны обыкновенной 43
3.2. Обоснование и выбор среднего уровня и интервалов варьирования входных факторов 46
3.3. Статистическая обработка результатов эксперимента 47
4. Особенности роста сеянцев сосны обыкновенной и березы повислой после воздействия на семена физических факторов 56
4.1. Всхожесть и энергия прорастания семян после воздействия физическими факторами 56
4.2. Влияние видов и продолжительности обработки семян физическими факторами на рост и развитие сеянцев 65
4.3. Биологическое действие УФ излучения на клеточном уровне 97
4.4. Механизмы действия СВЧ излучений на биологические объекты на клеточном и субклеточном уровнях 99
4.5. Изменение ферментных систем семян сосны обыкновенной под воздействием физических факторов 101
5. Экономическая эффективность обработки семян различными видами физических факторов 112
Выводы и рекомендации 118
Список литературы 123
Приложения
- Краткая характеристика лесного фонда
- Использование энергоинформационного поля при искусственном лесоразведении
- Характеристика лабораторного оборудования и параметры обработки семян физическими факторами
- Влияние видов и продолжительности обработки семян физическими факторами на рост и развитие сеянцев
Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее эффективный и распространенный способ создания искусственных насаждений - посадка. В настоящее время удельный вес этого способа составляет около 80 %. Посадочный материал для искусственного лесоразведения и озеленения городов выращивают в питомниках.
В связи с увеличением объемов работ по посадке леса исключительное значение приобретает выращивание посадочного материала в лесных питомниках, от качества которого во многом зависит эффективность работ по искусственному воспроизводству лесных ресурсов.
Для производства стандартного посадочного материала в питомнике необходим посевной материал - семена.
Семена древесных и кустарниковых пород во время развития и созревания характеризуются высокой физиологической активностью. В составе их тканей имеется большое количество подвижных углеводов и азотных соединений, которые по мере созревания семени накапливаются в нем в виде крахмала, белка, и жиров. При полном созревании семени замедляется его физиологическая активность, зародыш семян перестает расти, прекращается перемещение питательных веществ, уменьшается содержание воды.
Для прорастания семени необходимо создать условия, при которых возобновится физиологическая активность его тканей и рост зародыша.
По хозяйственным соображениям семена после сбора в большинстве случаев не высевают, а хранят определенное время. При этом естественный ход подготовки семян к прорастанию нарушается, вследствие чего задерживается появление всходов, снижается грунтовая всхожесть посевного материала и качество выращиваемых из семян растений. Чтобы
избежать этого, в практике лесного хозяйства семена перед посевом обрабатывают, т.е. производят предпосевную обработку семян.
Наиболее распространенные способы подготовки семян к посеву: стратификация, намачивание, обработка семян микроэлементами, гидротермическое воздействие, скарификация, дезинфекция и дезинсекция. Однако эти способы служат в основном преодолению периода покоя семени и не обеспечивают высокую приживаемость и быстрый рост сеянцев.
Применение ультрафиолетового, инфракрасного, сверхвысокочастотного, лазерного облучений и обработка магнитными полями семян сосны обыкновенной и березы повислой - это более прогрессивные способы подготовки семян к посеву, позволяющие не только вывести семена из состояния покоя, но и активизировать работу разнообразных биологических катализаторов - ферментов, обеспечивающих быстрый рост и развитие сеянцев.
Цель исследований - основной целью исследований являлось изучение влияния предпосевной обработки семян физическими факторами на рост и развитие сеянцев сосны обыкновенной и березы повислой, а также оптимизация параметров процесса обработки семян для подготовки их к посеву, позволяющих увеличить выход стандартного посадочного материала и сократить сроки его выращивания.
Задачи исследований
усовершенствовать методику ультрафиолетового (УФО), инфракрасного (ИК), сверхвысокочастотного (СВЧ), лазерного облучений и обработки магнитными полями (МП) семян сосны обыкновенной и березы повислой;
изучить всхожесть, энергию прорастания и изоферментный состав семян, сохранность и динамику роста сеянцев и оптимизировать использование физических факторов;
выполнить сравнительные экспериментальные исследования влияния УФО, ИК, СВЧ, лазерного облучений и обработки МП на свойства семян сосны и березы;
определить эффективность использования физических факторов при обработке семян сосны обыкновенной и березы повислой.
Научная новизна заключается в оптимизации параметров способов подготовки семян к посеву путем воздействия различными физическими факторами (ультрафиолетовым, инфракрасным, лазерным, сверхвысокочастотным облучениями, обработкой магнитным полем), в дополнении к существующей методике предпосевной обработки семян физическими факторами; в выявлении изменений свойств семян и растений по морфологическим признакам, а также на клеточном уровне, происходящих под воздействием разных физических факторов.
Достоверность научных исследований обеспечивалась большим объемом выполненных экспериментов, точностью определения их результатов, применением современных методов, аппаратуры и ЭВМ, достаточной сходимостью экспериментальных данных, апробацией на лесо-культурной площади.
Значимость для теории и практики. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили оптимизировать параметры процессов подготовки семян к посеву с использованием физических факторов, позволяющих сократить сроки выращивания сеянцев и увеличить выход стандартного посадочного материала.
Значимость исследований состоит также в том, что они выявили максимальные стимулирующие дозы обработки по каждому виду физических факторов.
Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в сборе и обработке экспериментальных материалов, выполнены дополнения к существующим методикам.
Научные положения, выносимые на защиту:
- стимулирующие дозы облучения семян, обеспечивающие наи
больший выход стандартного посадочного материала;
- оптимальные параметры процесса подготовки семян к посеву с ис
пользованием физических факторов;
- закономерности и математические модели влияния физических
факторов на всхожесть семян и рост сеянцев древесных пород.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (1999-2003гг.); на Международных научно-практических конференциях по теме: «Интеграция фундаментальной науки и высшего лесотехнического образования по проблемам ускоренного воспроизводства, использования и модификации древесины», ВГЛТА (2000, 2001гг.)-
Диссертационная работа выполнена в рамках Федерально-целевой программы «Интеграция» по теме: «Экспедиционные и полевые исследования ускоренного воспроизводства древесины быстрорастущих пород в лесах Центральной лесостепи России и создание высоких экологически чистых технологий по ее переработке с модифицированием заданных качественных свойств» (№ 228.5.1 ФЦП «Интеграция»).
Реализация работы. Полученные в диссертационной работе результаты и решения примененяются в Учебно-Опытном лесхозе ВГЛТА. На основе экспериментальных и теоретических исследований заложены опытные культуры сосны обыкновенной в Животиновском лесничестве Учебно-Опытного лесхоза ВГЛТА на площади 0,2 га..
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 5 статьях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы и приложения.
Общий объем работы составляет 201 страниц, из них 143 страниц основного текста и 58 страниц приложений. Работа заключает 34 иллюстрации, 16 таблиц и список использованной литературы из 154 наименований, в том числе 35 на иностранных языках.
Краткая характеристика лесного фонда
По лесорастительному районированию СССР леса Учебно-Опытного лесхоза находятся в округе Курской лесостепи и прилегающих районов в пределах Южной части Русской равнины лесостепной зоны (Курнаев, 1972). О значимости лесов лесхоза свидетельствует установленное на основе правительственных постановлений разделение лесов на группы лесов и категорий защитности. В частности, все земли лесного фонда, подлежащие почвенному обследованию, отнесены к лесам I группы. В том числе: 5036 га (Левобережное лесничество) - к категории леса научно-исторического значения, 591,3 га (Правобережное лесничество) к категории лесопарковая часть зеленой зоны.
Структура земель лесного фонда в Правобережном лесничестве несколько лучше, чем в Левобережном - 91 % и 63,7 % соответственно составляют лесные земли. Следует отметить, что в составе не лесных земель Лево-бережья преобладают болота - 543 га, что составляет 66,5 % нелесных земель или 9,5 % всех земель лесного фонда.
Удельный вес покрытых лесом земель в составе лесных также выше в Правобережном лесничестве - 96,5 Л против 92,4 % в Левобережном. Причем в последнем основную часть непокрытых лесом земель (286,6 га) составляют вырубки - 212,8 га или 74,2 %. На покрытой лесом площади лесные культуры в Правобережном и Левобережном лесничествах составляют 13 % и 44,4 % соответственно
Если в насаждениях Левобережного лесничества преобладают сосновые древостой (81 % лесопокрытой площади), подвергавшиеся в прошлом интенсивным рубкам с последующим достаточно эффективным искусственным лесовосстановлением, то преобладание дубовых насаждений в Правобережном лесничестве (80,7 % покрытой лесом площади), хозяйство в которых велось на сохранение порослевых дубрав, обусловило такой низкий процент лесных культур. Из таблицы 1.2 ясно следует и большое различие в наборе пород в составе древостоев лесов Левобережья и Правобережья. В Левобережном лесничестве произрастает 12 видов лесообразующих пород, в то время как в Правобережном породный состав гораздо бо гаче - 18 видов лесообразующих пород находят здесь благоприятные для своего произрастания условия.
Средний возраст насаждений в обоих массивах практически одинаков - 75 лет в Левобережном и 76 - в Правобережном лесничествах. Средний класс бонитета насаждений выше в Левобережном лесничестве - 1,8, в то время как в Правобережном - 11,3. Это связано с преобладанием в первом случае сосновых насаждений, произрастающих по 1,6-1,8 классам бонитета и довольно высоким удельным весом в составе насаждений (6 %) дуба поименного 11,0 класса бонитета.
Существующий в настоящее время состав насаждений определялся в 4С2С02СР1Б1Дпв в Левобережном лесничестве и в 4ДЗДн1ЛпЮс1С -на обследованной площади Правобережного лесничества. Совершенно очевидно, что в обоих лесничествах есть большие резервы улучшения состава насаждений путем интенсивного удаления второстепенных пород и замены порослевых насаждений дуба многократной генерации семенными в процессе проведения соответствующих лесохозяйственных мероприятий (реконструкция, санитарные рубки, рубки обновления и переформирования).
Изучая и используя методы лесной селекции, в частности аналитическую и синтетическую селекции, в 1998-2002 гг. совместно с Московским радиотехническим институтом РАН углублены исследования по влиянию физических факторов на всхожесть семян, их рост и устойчи вость.
Для изучения состояния исследуемой проблемы и объяснения полученных результатов был создан банк литературных данных по эффективным методам обработки семян и сеянцев древесных растений. Для этого было изучено более 200 источников литературных данных: журналы -«Радиобиология», «Биофизика», «Сельскохозяйственная биология», «Биологические науки», «Лесное хозяйство», «Реферативный журнал» и др.; монографии, сборники научных трудов и труды иностранных авторов по Интернету.
Использование энергоинформационного поля при искусственном лесоразведении
В настоящее время известно, что физиологические процессы, происходящие в живом организме, сопровождаются электромагнитными явлениями. Постоянные составляющие электромагнитных колебаний в растительном организме - биоэлектрические потенциалы, которые генерируются в процессе его жизнедеятельности и отражают физиологическое состояние (Калашникова, Ковалев, Белов, 1988). Следовательно, воздействуя физическими факторами на био?тектромагнитные параметры растительного организма, можно управлять его жизнедеятельностью.
В настоящее время НИЦ «Космо» разработало устройство, создающее энергоинформационное поле (ЭИП) эллипсоидной формы, получаемое в результате действия высокочастотного дугового разряда, модулированного низкочастотным сигналом. Конструкция его представляет квантово-резонансный излучатель. Указанное поле на 60% совпадает с полем, излучаемым биологическим объектом (Ковалев, Белов, Калашникова, 1997).
Исследования показали, что ЭИП при определенных режимах оказывает положительное влияние на прорастание семян, рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Например, при режиме обработки МГц семян ели и лиственницы их лабораторная всхожесть повысилась и по отношению к контролю составила соответственно 133 и 238%.
Перспективность использования ЭИП подтверждается не только лабораторными, но и полевыми исследованиями. Из анализа работ по всем видам источников ЭМИ на растительные клетки можно сделать следующие выводы: 1. В настоящее время известна роль электромагнитных, лазерных, высокочастотных, световых и других видов излучателей энергии, используемых человеком. Многими исследователями показано, что облучение растительных объектов стимулирующими дозами энергии через фотохимические, фотофизические и фотобиологические механизмы активирует экспрессию генов и аналогично гормональным воздействиям запускает структурно-метаболические и ростовые процессы, ускоряет развитие и улучшает качество урожая. 2. Для проведения фундаментальных исследований по воздействию электромагнитных полей на такие сложные биологические системы, как семена и проростки растений, можно применять биофизические (люминесцентную, ИК, УФ - спектроскопию, электронный парамагнитный резонанс и т.д.), биохимические методы исследования (например, метод электрофоретического анализа изоферментов). При этом нужно использовать более простые биологические модели, такие как хлорофилл + биологически активная среда (каротин, липиды); хлорофилл + РНК и т.д. Для изучения активности ферментов под действием ЭМИ можно использовать систему: фермент + катализируемая реакция. Например, фермент каталаза является катализатором для разложения перекиси водорода, при этом выделяется кислород. Под действием магнитного поля изменяется актив ность фермента и, следовательно, скорость химической реакции. 3. Механизм взаимодействия ЭМИ с семенами и проростками древесных растений до конца не раскрыт, однако, можно найти экспериментальные и теоретические разработки о влиянии УФ излучения, постоянного магнитного поля на ход ферментативных реакций в биологических объектах. Относительно новой является гипотеза о магнитных спиновых эффектах, предполагающая изменение в магнитном поле скоростей биохимических реакций с участием парамагнитных частиц. 4. В настоящее время наименее изучено управление растительным организмом путем воздействия на него физическими полями определенной структуры и свойства.
Исходя из намеченных целей исследований работ было предусмотрено нахождение следующих экспериментальных зависимостей: 1. Всхожести и энергии прорастания семян при разных режимах обработки физическими факторами. 2. Сохранности и динамики роста сеянцев от воздействия разных видов физических факторов. 3. Активности ферментных систем семян от воздействия разных видов физических факторов. 4. Митотической активности кончиков проростков семян от воздействия физических факторов. 5. Всхожести и энергии прорастания семян, сохранности и динамики роста сеянцев от вида породы (сосны или березы). Под воздействием физических факторов понимается длительность облучения и вид физических факторов. При выполнении намеченной программы необходимо было последовательно решить следующие задачи: 1. Подобрать и дополнить методику проведения эксперимента. 2. Обосновать и подобрать измерительные приборы и материалы для контроля и замера входных и выходных параметров физических факторов. 3. Обосновать и выбрать средний уровень и интервалы варьирования параметров входных факторов. 4. Провести экспериментальные исследования свойств семян и роста сеянцев сосны и березы. 5. Осуществить статистическую обработку результатов экспериментальных исследований.
Исходя из поставленных целей, необходимо было так спланировать экспериментальные исследования, чтобы наилучшим образом произвести замеры величин физических факторов, влияющих на всхожесть семян, высоту сеянцев и другие показатели.
Для достижения поставленных целей, прежде всего, было определено качество посевного материала по ГОСТу 13056.6-75.
При проведении исследований коэффициент эффективности облучения, всхожесть и энергия прорастания семян, сохранность и высота сеянцев служили выходными (измеряемыми непосредственно при эксперименте и рассчитываемыми по его результатам) параметрами.
Обработка результатов исследований проводилась на ЭВМ с помощью программы STATGRAPHICS, позволяющей определить статистические показатели для семян и сеянцев ее ;ны обыкновенной по всем видам облучения.
Входные факторы выбирали исходя из степени их влияния на выходные параметры, а также из возможности их контроля. Входными факторами, зависящими от вида облучения, являлись дозы облучения и время экспозиции. Входными факторами контрольных измерений параметров, зависящими от срока посева, были выбраны 10-дневные декады.
Характеристика лабораторного оборудования и параметры обработки семян физическими факторами
В эксперименте по облучению семян и проростков применяли следующие приборы: 1. Лазер ЛГ-105 мощностью 2 мВт, длина монохроматического из-лучения которого равна 632,8 нм. Дозы облучения: 0,1, 0,2 Дж/см , которым соответствовали следующие экспозиции: 300, 600 сек; а также дозы от 3 до 60 Дж/см в экспозиции от 60 до 1200 с. 2. Галогенная лампа накаливания типа КГМ 12-100, из спектра излучения которой выделяли ультрафиолетовые лучи длиной волны 365 нм путем пропускания волн через светофильтр с максимумом пропускания 365 нм. В работе использовали дозы облучения, которым 365 нм. В работе использовали дозы облучения, которым соответствовали экспозиции от 1 до 20 мин. 3. Для обработки инфракрасными лучами применяли спектр излучения селитового стержня от прибора ИКС-14. Селитовый излучатель изготовлен из карбида кремния, нагреваемый на воздухе электрическим током. Рабочая температура стержня 1200-1400 К. При Т=1400 К глобар излучает ИК-лучи, максимуму интенсивности которых соответствует длина волны 1900 нм. Время экспозиции от 1 до 10 мин. 4. Для СВЧ облучения использовалась микроволновая сушильная печь с частотой 2,45 ГГц, мощность генераторов 35 кВт. Объем печи - 3 м3, что позволяет облучать семена большими партиями. Время экспозиции от 1 до 13 мин. 5. Для обработки семян постоянным магнитным полем применялась катушка индуктивности с числом витков на 1 метр-5х10 , соединенная с источником тока, амперметром, вольтметром и реостатом. Сила тока варьировалась от 0 до 0,5 А, при этом был сделан теоретический расчет величины индукции магнитного поля в центре катушки. Семена древесных пород помещали на лист бумаги от 100 до 200 штук вдоль оси катушки индуктивности. Длительность воздействия магнитного поля соответствовала экспозициям от 1 до 20 мин, при значении индукции магнитного поля, равного 2,5мТл.
Для анализа по каждой ферментной системе использовали не менее 6 семян с дерева. По расщеплению аллозимных вариантов какого-либо локуса в эндоспермах семян данного дерева судили о гетерозиготности индивида по этому локусу.
Для приготовления экстрактов семена замачивали за день до анализа в дистиллированной воде. Перед анализом с семян удаляли кожуру, с помощью препаравальных игл отделяли зародыш от эндосперма. Каждый эндосперм, а при необходимости и каждый зародыш помещали в отдельную пробирку-гомогенизатор и гомогенизировали раздельно. В гомогенизатор добавляли 0,1 мл экстрагирующего буфера, после полного растирания пестик вынимали и обмывали его 0,1 мл того же буфера. Пробирку с экстрактом оставляли настаиваться в холодильнике в течение 1 часа при температуре +2+4С. Для анализа использовали все содержимое пробирки гомогенизатора.
В качестве экстрагирующего буфера использовали электродный буфер трис-HCl рН 8,3, разбавленный в 5 раз, к которому добавляли 40%-ный раствор сахарозы в соотношении 1:1. В буфере растворяли твин-60 до 1%-ной концентрации. В состав электродного буфера входил: трис-(оксиметил)-аминометан - 6,0 г; глицин - 28,8 г; вода дистиллированная рН 8,3 - до 1000 мл. Аналитический электрофорез проводили в пластинах полиакрила-мидного геля. Сравниваемые экстракты наносили на треки одной пластины. Электрофорез проводили в морозильной камере холодильника при температуре -15С, в течение 1,5-2 часов, до тех пор, пока метка (бром-феноловый синий) не доходила до конца геля на расстояние 0,5 см. Бромфеноловый синий вносили в верхний электродный буфер перед началом электрофореза. Электрофорез проводили вначале при 80мА (200 V), затем при 150 мА (350 V). После окончания электрофореза гели извлекали, промывали дистиллированной чодой и помещали в смесь для окрашивания на соответствующий фермент.
В состав растворов мелкопористого геля входили: Раствор 1: трис-(оксиметил)-аминометан - 9,15 г; 1 М НС1 - 12,0 мл; 1,Ы, Г, Г-тетраметилэтилендиамин - 0,115 мл; акриламид - 15,0 г; N,N -метилен-бис-акриламид - 0,4 г; вода дистиллированная рН 8,9 - до 100 мл. Раствор 2: персульфат аммония - 0,14 г; вода дистиллированная рН 8,9-до 100 мл. Для приготовления геля растворы смешивали в отношении 1:1. В состав растворов крупнопористого геля входили: Раствор 1: 1 М НС1 - 48,0 мл; трис - (оксиметил) - аминометан -5,98 г; N,N,N\N -тетраметилэтилендиамин - 0,46 мл; вода дистиллированная рН 6,7 - до 100 мл. Раствор 2: акриламид - 10,0 г; N,N"-метилен-бис-акриламид - 0,4 г; вода дистиллированная рН 6,7 - до 100 мл. Раствор 3: рибофлавин - 4 мг; вода дистиллированная рН 6,7 - до 100 мл. Раствор 4: сахароза - 40,0 г; вода дистиллированная рН 6,7 - до 100 мл. Для приготовления крупнопористого геля растворы смешивали в пропорции 1:2:1:4. Все растворы хранили в холодильнике. Для окрашивания глутаматдегидрогеназы использовали раствор состоящий из: М трис-HCl буфер рН 8,0 - 50 мл; глутаминовая кислота - 45 мг; НАД - 10 мг; НСТ - 1 мл (2,5%-ный раствор); ФМС -1 мг.
Гели заливали и инкубировали при +37С в темноте. Окраска появлялась в местах локализации фермента в виде синих или коричневатых полос (в зависимости от качества реактивов). Фермент супероксиддисмутаза выявлялся во время окраски глутаматдегидрогеназы, если после заливки гелевого блока реакционной смесью выдержать кювету в течение нескольких минут на свету, а затем ин кубировать в темноте при 37С. При этом через 1 час гель окрашивался в синий цвет, на котором в местах локализации супероксиддисмутазы появлялись белые полосы.
Влияние физических факторов на ферментные системы изучали у семян от свободного опыления двух деревьев сосны обыкновенной. Обработке УФО, ИК и СВЧ излучениями подвергали сухие семена, облучению лазером и воздействию магнитным полем - сухие и влажные (предварительно замоченные) семена. Время воздействия СВЧ облучения составляло 3, 4 и 5 мин; ИК - 3, 5 и 7 мин; УФО - 1, 3 и 5 мин. Лазером су-хие семена облучали в дозах 15, 30 и 45 Дж/см , которым соответствовали экспозиции 5, 10 и 15 мин; влажные в дозах 0,1 и 0,2 Дж/см2, в течение 5 и 10 мин. Время обработки магнитным полем сухих семян составляло 5, 10 и 15 мин; влажных - 5 и 20 мин. Электрофоретическому разделению подвергали экстракты отдельных эндоспермов и зародышей. С целью выявления динамики изменений изоферментных спектров, происходящих в период после обработки семян физическими факторами, анализировали эндоспермы и зародыши в течение 1-13 дней после воздействия облучений. Всего проведено 346 определений глутаматдегидрогеназы (ГДГ) и 346 определений супероксиддисмутазы (СОД).
Влияние видов и продолжительности обработки семян физическими факторами на рост и развитие сеянцев
С учетом результатов лабораторных опытов нами проведены экспериментальные исследования по выращиванию в открытом грунте сеянцев сосны обыкновенной и березы повислой из семян, обработанных физическими факторами в стимулирующих дозах. Всхожесть семян сосны обыкновенной и березы повислой определяли 20.05.99 г., сохранность сеянцев 30.09.99 г. Характеристика роста, сохранность и грунтовая всхожесть показаны в таблице 4.3. Данные, характеризующие динамику роста сеянцев по результатам сплошного перечета через каждые 10 дней (по среднестатистическим значениям), приведены в таблице 4.4, рис. 4.3-4.29, приложениях 1-32.
Проведенные исследования грунтовой всхожести показали следующее. Максимальная всхожесть в открытом грунте наблюдалась у семян сосны обработанных инфракрасным светом в течение 4 мин (61%), что на 17% выше, чем в контроле (44%) и у семян березы, обработанных ультрафиолетовым светом в течение 3 мин (66,6%), что на 15,6% выше, чем в контроле (51%); также высокой всхожестью (55-60%) отличались семена сосны обработанные: магнитным полем в течение 5 мин (60%), СВЧ в течение 5 мин (56%), УФО в течение 10 мин (59.5%), лазером с дозой облучения 30 Дж/см2 (56.5%) и семена березы (64-66%) обработанные: магнитным полем в течение 15 мин (66%), СВЧ в течение 4 мин (66,2%), ла-зером с дозой облучения 45 Дж/см (62,5%). Но были замечены посевы, в которых всхожесть не превышала или была близка контрольной: при обработке СВЧ и ИК светом в больших дозах. Однако в остальных вариантах обработка семян физическими факторами стимулирует их всхожесть.
Как и в лабораторных опытах было отмечено, что при очень высокой всхожести семян сосны оказался значительным и показатель энергии прорастания даже за 7 суток. Длительность прорастания (семенной покой) составляет всего 146 часов (6,1 суток) при обработке семян сосны: лазером с мощностью дозы 30 Дж/см и сверхвысокочастотным излучением в течение 5 мин на 13 день все семена проросли. Семена, не подвергавшиеся обработке (контроль), характеризуются более низкими показателями всхожести (44%). Здесь на 7-е сутки только отдельные семена начали прорастать, на 10-е их всхожесть в среднем составила 25%, а за 15 суток - 37% при средней длительности прорастания 375 часов (15,6 суток).
Достоверно лучшие показатели среднего роста в высоту были у сеянцев сосны обыкновенной (рис. 4.3, 4.4), выращенных из семян, обработанных ультрафиолетовым светом в течение 10 мин, средняя высота сеянцев составила 14 см, в контроле - 10,2 см (табл. 4.4, рис. 4.15, 4.16). При других видах обработки максимально стимулировали рост - инфракрасное облучение 4мин - 12,7 см (рис. 4.13, 4.14), сверхвысокочастотное 5 мин - 11,5 см (рис. 4.7, 4.8), лазерное 10 мин - 11,5 см (рис. 4.9, 4.10) и при воздействии магнитного поля в течение 5 мин - 11,8 см (рис. 4.11, 4.12).
При обработке магнитным полем, СВЧ и лазерным облучением в различных дозах высота сеянцев почти не изменяется; варьируется в пределах 11±0,7 см, а при ИК облучении в течение 10 мин и СВЧ облучении - 7 мин высота сеянцев ниже, чем в контроле. Максимальная высота зафиксирована у отдельных сеянцев, выращенных из семян, обработанных УФО в течение 10 мин. По наблюдениям за 30.09.99г. она составила 16 см, в то время как в контроле максимальная высота сеянцев всего 13 см. При исследовании динамики роста максимальный прирост был в июле, когда высота сеянцев увеличилась на 3-4 см. Полевые исследования динамики роста в высоту сеянцев березы повислой показали (рис. 4.5, 4.6), что максимально стимулирующим воздействием является обработка УФО в течение 3 мин - 22,4 см (рис. 4.25, 4.26), в контроле - 15,5 см (рис 4.28). Также относительно высокие показатели наблюдались при ИК облучении семян в течение 4 мин - 19,5 см (рис 4.23, 4.24), обработке магнитным полем 10 мин - 19,1 см (рис 4.21, 4.22), СВЧ облучении 4 мин -18,2 см (рис 4.17, 4.18), обработке лазером 10 мин - 18,6 см (рис 4.19, 4.20). Угнетающим действием на рост сеянцев отличались СВЧ обработка в течение 5 мин - 14,1 см и ИК облучение 7 мин - 14,8 см; кроме этого после лазерного облучения в течение 15 минут у сеянцев замечены деформации стволика, его искривление и изменяется рост хвои. На рисунке 4.29 показаны самые высокие однолетние сеянцы березы, высотой 38,6 см, обработанный УФО в течение 3 мин; сеянцы березы обработанные ИК светом в течение 4 мин - 28 см, магнитным полем 10 мин - 27см и контроль - 21 см.
Анализ статистической обработки входных и выходных параметров, проведенный для сосны обыкновенной, показал следующее. Объем выборки составил 40 значений по каждой из рассматриваемых величин. С увеличениием доз облучения наблюдается явная тенденция уменьшения выборочного среднего значения всхожести семян и убывания коэффициента W. Аналогичным образом с увеличением дозы изменяется и дисперсия, которая характеризует степень рассеяния случайной величины. Коэффициент вариации, характеризующий изменчивость случайной величины, находится в пределах 5,4-11,9 %. При этом в меньшей степени изменяется высота сеянцев, в большей всхожесть семян. а б в к
Вид сеянцев березы повислой обработанных: а - УФО 3 мин, б - ИК лучами 4 мин, в - магнитным полем 10 мин, к - контрольный вариант Проверку гипотезы нормальности распределения полученных данных осуществляли по критерию согласия Колмагорова-Смирнова и по х2 - критерию. Полученное значение D сравнивали с критическим значением [DKp], которое зависит от уровня значимости а и объема выборки п. При этом необходимо, чтобы выполнялось условие D [Дф]. В таблице 4.5 представлены рассчитанные значения критерия D. В работе Е.Н. Львовского (1982) указывается, что при 95%-ной доверительной вероятности и объеме выборки п = 40 критическое значение [DKp] = 0,210. Приведенные в табл. 4.5 критерии согласия Колмагорова -Смирнова не превышают вышеуказанного критического значения. Таким образом, предварительно гипотеза нормальности распределения наблюдаемых частот принимается с 95%-ной достоверностью.
