Введение к работе
Актуальность темы. Одной из наиболее важных проблем в земледелии является разработка и внедрение новых методов повышения продуктивности культурных растений. Использование ультрафиолетового излучения для создания высокопродуктивных видов растений является весьма перспективным направлением. В настоящее время в нашей стране и за рубежом накоплен обширный материал, свидетельствующий о положительном влиянии УФ-облучения семян на урожай и качество урожая сельскохозяйственных культур.
Метод предпосевного облучения основан на стимуляции регулятор-ной системы зародыша, позволяющей выводить семена из состояния физиологического покоя, вследствие чего ускоряется деление клеток при прорастании семян. Прибавка урожая зерна у зерновых культур достигает 10-15%. Недостатком метода предпосевного УФ-облучения семян является нестабильная воспроизводимость положительного эффекта, обусловленная разнокачественностыо семян и влиянием погодных условий.
Большой практический интерес представляют работы по управлению органообразовательным процессом культурных растений путем воздействия УФ-излучением на вегетирующие растения. Данный способ позволяет получать значительную прибавку урожая, которая составляет у зерновых культур до 25%, а у картофеля - до 50%. Однако в ранее проведенных исследованиях подчеркивается, что в естественных условиях выращивания эффект стимуляции после облучения в значительной степени зависит от целого ряда экологических факторов, которые в сочетании с УФ-облучением могут привести к модификации наблюдаемых биологических эффектов. Явным недостатком многих работ по исследованию стимулирующего действия УФ-излучения на сельскохозяйственные культуры является отсутствие единых принципов к определению параметров режимов облучения. Остаются открытыми и требуют своего решения общебиологические вопросы реакций растений на отдельных этапах органогенеза к раздельному и комбинированному действию температуры и УФ-излучения, а также не определены оптимальные дозы УФ-облучения применительно к конкретным культурам.
В этой связи, актуальность работы заключается в необходимости разработки метода УФ-облучения вегетирующих растений для повышения продуктивности. Особую актуальность работе придает изучение комбинированного действия малых доз УФ-излучения с температурными режи-
- 4 -мами, не выходящими за пределы нормы реакции растений, но наиболее часто сопутствующими их жизнедеятельности..
Цель и задачи исследования. Работа предпринята с целью исследования влияния различных доз УФ-излучения и температурных режимов на рост, развитие и продуктивность яровой пшеницы, установления на этой основе оптимальных уровней облучения растений для повышения урожая и проверки эффективности метода в производственных условиях. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
изучить влияние хронического УФ-облучения растений на формирование продуктивности яровой пшеницы в первом поколении;
исследовать влияние хронического УФ-облучения растений на потенциальную и реальную продуктивность колоса яровой пшеницы во. втором поколении;
изучить действие кратковременного УФ-облучения растений в различные периоды развития на показатели фотосинтетической продуктивности и структуры урожая зерна в первом и втором поколениях яровой пшеницы;
исследовать влияние комбинированного действия УФ-облучения и термических режимов выращивания на продуктивность яровой пшеницы;
проверить в производственных условиях эффективность выбранных доз на других культурах.
Научная новизна. Впервые установлена причина сохранения стимулирующего эффекта хронического УФ-облучения растений во втором не-облученном поколении. При изучении влияния кратковременного УФ-облучения растений выявлены основные этапы органогенеза, ответственные за повышение продуктивности. Установлено, что эффективность УФ-облучения растений в стимулирующем' диапазоне доз значительно модифицируется действием неблагоприятного температурного режима. Направленность эффектов комбинированного действия УФ-излучения и температуры зависит от напряженности температурного режима, биологического критерия и стадии развития растений. Сочетанное действие УФ-излучения и повышенной температуры в 25 носит синергический характер с усилением его при воздействии в критический период развития (IV этап органогенеза). Установленные для одной культуры оптимальные дозы УФ-облучения являются эффективными для ряда других культур, что подтверждено результатами проверки их в производственных условиях.
Теоретическая и практическая ценность работы. Установлено, что реакция растений на воздействие хронического УФ-излучения в диапа-
- 5 -гоне доз 339-5060 кДж/м2 по интегральному показателю семенной продуктивности характеризуется полным спектром эффектов от стимуляции до значительного угнетения. Договая зависимость нелинейна с широким интервалом стимулирующих доз.
Использование различных по длительности режимов УФ-облучения растений (хроническое и кратковременное пофазное) позволило установить не только оптимальные периоды и дозы воздействия для увеличения продуктивности и сокращения продолжительности вегетационного периода яровой пшеницы, но и объяснить феномен сохранения спекулирующего эффекта во втором поколении.
Выявленный синергический эффект при изучении комбинированного действия малых доз УФ-излучения с повышенной температурой придает работе особую теоретическую и практическую значимость.
Применение различных режимов УФ-облучения растений позволило выбрать в качестве универсального метода - хроническое облучение цля повышения продуктивности как в первом, так и во втором поколениях растений без снижения качества зерна; и наиболее экономически выгодное - кратковременное УФ-облучение растений, защищенные авторским свидетельством N 1762811 от 22 мая- 1992 г. Для повышения іродуктивности различных культур может быть использован широкий диапазон стимулирующих доз, что во многом определяет возможность знедрения метода УФ-облучения растений в практику.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Зависимость семенной продуктивности яровой пшеницы от дозы хронического УФ-облучения нелинейная с широким спектром стимулирующих доз.
-
Дозы хронического УФ-облучения растений 389-936 кДж/м2 улучшают основные фотосинтетические показатели на 10-20 и повышают продуктивность яровой пшеницы на 15-50%.
-
Эффективность кратковременного УФ-облучения зависит от стадии развития растений и дозы облучения.
-
Хроническое и кратковременное УФ-облучение растений в стимулирующих Mi поколение дозах, влияя на формирующиеся семена, обусловливают сохранение стимулирующего эффекта в Мг (необлученном) поколении.
-
Тепловой режим является ведущим фактором при комбинированном действии УФ-облучения и температуры.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на [ервом Всесоюзном совещании "Применение физического и химического
- о -
мутагенеза с сельском хозяйстве" (Кишинев, 1987), на третьей Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1990), на Всесоюзном совещании "Перспектива создания экологически чистых технологий возделывания, сельскохозяйственных культур" (Ленинград, 1990), на постсимпозиуме XV Менделеевского съезда "Радиоэкологические проблемы в ядерной энергетике и при конверсии производства" (Обнинск, 1993).
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает в себя введение, обзор литературы, материал и методы исследований, экспериментальную часть и обсуждение результатов, заключение, выводы, список цитируемой литературы и приложение. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы и 6 рисунков. Описок литературы включает 150 наименований, в том числе 16 иностранных.
