Содержание к диссертации
Введение 5
Влияние физических факторов на растения (обзор литерату- 9
ры)
1.1. Использование физических факторов для предпосевной об- 11
работки семян
Электрические поля 12
Магнитные поля 15
Влияние ультрафиолетовой радиации на семена и продук- 21 тивность сельскохозяйственных культур
Радиологические эффекты гамма-излучения 24 1.3.1. СВЧ-излучения 28
Влияние обработки семян лазером 30
Использование для обработки семян плазмы инертных газов 32 Экспериментальная часть 39 Условия проведения исследований 39 2.1 .Цель и задачи исследований 39
Схемы опытов 40
Характеристика опытных участков 42
Методики исследований 45
Характеристика используемой в опытах гелиевой плазмы 47
Погодные условия в годы проведения исследований 54 Влияние обработки семян многолетних бобовых трав излучениями плазмы на их рост, развитие и сбор корма 57
Влияние экспозиций обработки на энергию прорастания и всхожесть семян многолетних трав 57
Динамика влажности почвы 59
Высота растений бобовых трав 61
Густота стояния бобовых трав 63
Формирование листового аппарата многолетними бобовыми
травами и их фотосинтетический потенциал 66
Масса корней многолетних бобовых трав и особенности ее распределения 71
Ботанический состав травостоев бобовых трав 76
Структура урожая сеяных бобовых трав 79
Урожайность многолетних бобовых трав 52
3.10. Химический состав многолетних бобовых трав 85
3.11. Сбор сырого протеина и вынос азота надземной массой 91
многолетних бобовых трав
Действие излучений низкотемпературной гелиевой плазмы
на семена клевера лугового разного качества 96
Динамика влажности почвы 96
Особенности роста, развития и формирования агроценозов в зависимости от качества посевного материала клевера лугового и экспозиций обработки 97 4.3. Формирование урожаев агроценозами клевера лугового при использовании посевного материала разного качества 102 Изменение семенной продуктивности многолетними бобовыми травами при обработке посевного материала плазмой 109
Структура семенного травостоя клевера лугового 111
Урожайность семян разных сортов в зависимости от обработки излучениями гелиевой плазы 114
Посевные качества семян 116
Влияние обработок разнокачественных семян клевера лугового гелиевой плазмой на их семенную продуктивность 117 Влияние излучений низкотемпературной гелиевой плазмы
на рост, развитие, кормовую и семенную продуктивность
многолетних злаковых трав 123
6.1. Особенности формирования травостоев многолетними злаковыми травами при обработке посевного материала излучения-
4
ми гелиевой плазмы 123
Урожайность корма многолетних злаковых трав в зависимости от экспозиции обработки 13 6
Семенная продуктивность многолетних злаковых трав в зависимости от экспозиции обработки 139
Влияние обработки посевного материала излучениями гелиевой плазмы на качество кормовой массы многолетних злаковых трав 143
7 Агроэнергетическая и экономическая эффективность обра
ботки посевного материала многолетних трав излучениями
гелиевой плазмы 146
Основные выводы 155
Предложения производству 159
Литература 160
Приложения 188
Введение к работе
В наступившем новом тысячелетии придется все чаще учитывать действие изменений климата, его глобальное потепление и другие проблемы, приводящие к новым стрессовым воздействиям на живые организмы. Обеспечение в таких условиях высоких и стабильных темпов роста сельскохозяйственной продукции возможно лишь при переводе технологии возделывания сельскохозяйственных культур на качественно новый уровень.
Переход к качественно новым технологиям должен предусматривать их максимальное согласование с биологическими особенностями культуры и экологическими требованиями агроэкосистем. В интегрированной системе выращивания сельскохозяйственных растений одинаково важным должно стать использование генетических, почвенно-климатических и технологических факторов.
Важнейшим направлением в растениеводстве должна стать разработка способов управления активными системами и организмами с применением активаторов метаболизма, таких как физиологически активные вещества, физические поля и т.д. Ясно, что в перспективе рост производства продуктов питания и другой сельскохозяйственной продукции в мире будет определяться уровнем применения наукоемких технологий. К таким технологиям среди прочих относится передача в организм новой информации в форме генетических структур (генная инженерия), а также адресной информации в виде химических и физических сигналов (экзогенное регулирование). Регуляторная система растений складывается из генетической и ферментной систем, фитогормонов, клеточных мембран, межклеточных связей, ионных потоков, электрических сигналов. Эти системы обладают высокой чувствительностью к химическим и физическим воздействиям.
Поэтому определенный интерес для практических целей представляет технология управления растительными организмами посредством адресного воздействия сигналами физический природы. Эффективность сверхслабых излучений можно объяснить их регуляторным действием и рассматривать
как сигналы для переключения программы физиологических процессов в организме растений. Наиболее приемлемы приемы, при которых различными воздействиями подвергаются семена. Известно, чтопотенциальные возможности семян культурных растений используются, как правило, менее чем наполовину. Поэтому представляют значительный интерес приемы и технологии, повышающие энергию прорастания и всхожесть семян, а также устойчивость растений к неблагоприятным условиям.
Воздействие на посевной материал можно проводить электрическими и магнитными полями, излучениями различных типов и интенсивности.
Ясно, что влияние физических полей зависит не только от генотипа растения, но и морфологических особенностей семян, а также от качества посевного материала.
Однако использование физических воздействий еще весьма ограничено вследствие недостаточной изученности механизма действия физических приемов. Поэтому необходимо вести целенаправленный поиск и отбор физиологически обоснованных и мягких или индифферентных в отношении генотипа физических полей.
Актуальность проблемы. В условиях дефицита материальных и энергетических ресурсов в сельскохозяйственном производстве все большее распространение должны получить экологически безопасные и экономически выгодные приемы, позволяющие повысить продукционный потенциал растительного организма.
Как отмечал В.И. Вернадский (1954) и A.M. Кузин (1994) у растений, как и других организмов, эволюция выработала приспособления к восприятию воздействий физических факторов. В число таких воздействий можно отнести и излучения плазмы. Однако многие неизученные аспекты, в том числе и отсутствие теоретического обоснования механизмов влияния таких воздействий, а также неизученность ответной реакции многих видов растений, в том числе и многолетних трав, делает эту проблему актуальной.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение эффективности плазменного облучения семян различных видов многолетних злаковых и бобовых трав.
Для решения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Поиск стимулирующих доз излучений низкотемпературной гелиевой плазмы на энергию прорастания, всхожесть, рост и развитие многолетних трав.
Изучение реакции различных видов и сортов многолетних трав на обработку семян излучениями плазмы.
Выявление влияния качества посевного материала на стимулирующие обработки семян излучениями низкотемпературной гелиевой плазмы.
Изучение влияния экспозиций облучения на продукционный процесс агроценозов, сформированных многолетними злаковыми и бобовыми травами.
Определение биоэнергетической эффективности предпосевной обработки семян излучениями низкотемпературной плазмы.
Научная новизна. Впервые выявлена реакция различных видов многолетних злаковых и бобовых трав на обработку семян излучениями низкотемпературной гелиевой плазмы. Установлены режимы обработки, оказывающие стимулирующее воздействие на энергию прорастания, рост, развитие и продуктивность многолетних трав.
Выявлена реакция разнокачественного посевного материала многолетних трав на обработку излучениями плазмы.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований получены дополнительные резервы увеличения урожайности многолетних бобовых и злаковых трав путем нового экологически безопасного малозатратного приема подготовки посевного материала к посеву.
Установлены оптимальные режимы обработки семян клевера лугового, люцерны изменчивой, тимофеевки луговой, ежи сборной, овсяницы луговой.
Апробация работы. Материалы исследований доложены на научной конференции молодых ученых «Инновации сельскому хозяйству» , Москва, 2005г; декабрьской 2004 г. научной конференции в МСХА им. К.А. Тимирязева, на научно-практических конференциях в ФГОУ ВПО «Смоленский сельскохозяйственный институт» в 2002 и 2004 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работы в сборниках научных трудов Смоленского СХИ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 201 странице машинописного текста, содержит 60 таблиц, 6 рисунков, Список литературы включает 259 наименований, в т.ч. 10 иностранных авторов. Приложения представлены на 18с.
Выражаю искреннюю признательность профессору кафедры земледелия A.M. Гордееву, научному консультанту доценту кафедры земледелия А.Г. Прудниковой за полезные консультации, а также научному руководителю профессору А.Д.Прудникову за помощь и ценные советы при подготовке данной работы.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
