Стимуляция прорастания семян электромагнитным излучением

Введение. В последние десятилетия слабое электромагнитное поле миллиметрового диапазона широко применяется в медицине, биологии и сельском хозяйстве [1, с.33; 2, с.68; 7, с.86]. На растениях, а тем более на семенах, подобных исследований крайне мало. Известно, что воздействие электромагнитного излучения миллиметрового диапазона на живые объекты оказывает благоприятное влияние на их выживаемость [3, с.66; 4, с.28; 5, с.131; 6, с.77; 7, с.6]. Поэтому целесообразно использование этого фактора для стимуляции прорастания семян, всхожесть которых ослаблена в результате длительного хранения. Использование излучения миллиметрового диапазона более перспективно и эффективно по сравнению с другими физическими факторами. В отличие от химических методов обработки, электромагнитное излучение миллиметрового диапазона, поглощаясь обрабатываемым объектом, влияет на процессы жизнедеятельности растений и не оказывает никакого экологически вредного воздействия ни на растения, ни на окружающую среду, что имеет большое значение для сельского хозяйства [5, с.43; 9, с.1].

Целью исследования было изучение воздействия микроволновых лучей на семена различных растений, хранящихся в Генбанке и определение оптимальной дозы воздействия, стимулирующей прорастание.

Объекты и методы исследования. Материалом для исследований служили хранящиеся в Национальном Генбанке семена пшеницы (Triticum durum L.- сорт Ясемен), лука-порей (Allium porrum, популяция из Бейлагана), хлопчатника (Gossypium L.- сорта Агдаш-6, AP-331, AP-154, AP-157), фасоли (Phaseolus vulgaris L.- образец (t-6), чечевицы (Lens culinaris Medik.– образец ShKB-5-44). На начальном этапе исследования длительность и силу воздействия микроволнового излучения для семян каждого растения следовало выбирать в таком соотношении, чтобы была достигнута стимуляция прорастания семян. При мониторинге всхожести семян различных растений были выделены образцы с низкой жизнеспособностью, семена которых были обработаны микроволновым высокочастотным электромагнитным излучением. В качестве оборудования использовалась микроволновая печь Samsung C105AR/C105ABR (230Vt/50Hz, блок выходной мощности 100Vt/900Vt, стандарт EC-705, рабочая частота 2450MHz, объем камеры - 28 л). Было использовано шесть единиц мощности излучения и 6 единиц экспозиции.

Результаты и их обсуждение. Всхожесть и энергия прорастания семян являются одними из основных показателей качества семенного материала. В первой серии опытов по выявлению эффекта облучения на всхожесть семян пшеницы и лука-порей было установлено, что для пшеницы наиболее действенными оказались сочетания более высоких мощностей 300 Vt /dm³/60 сек. и 450/дм³/20 сек., чем для семян лука-порей (рис.1).

Рис. 1. Влияние электромагнитного излучения на всхожесть семян пшеницы и лука-порей

Так, длительное хранение в холодильной камере семян лука-порей привело к понижению всхожести до 15,0%. Воздействие микроволн стимулировало прорастание семян во всех 19 вариантах, кроме варианта 600Vt /dm³/60 секунд. Однако доза 180Vt /dm³ при экспозиции 20 секунд оказалась наиболее оптимальной. Отмечено, чем ниже была исходная всхожесть семян, тем наблюдались лучшие результаты по стимуляции электромагнитным излучением процессов прорастания. Это совпадает с литературными данными [5, с. 131; 8, с.1]. Также наблюдалась обратная зависимость между показателями продолжительности и силы излучения - чем выше один показатель, тем ниже должен быть другой.

Для определения оптимальной дозы и экспозиции электромагнитного излучения стимулирующего всхожесть семян технических культур на примере 4-х образцов (Gossypium L. - Агдаш-6, AP-331, AP-154, AP-157) хранящихся в Генбанке использовали 3 единицы мощности (180 Vt/dm³, 450 Vt/dm³, 900Vt/dm³) и 2 экспозиции (20 и 120 сек.). Как видно из рисунка 2, для семян всех образцов хлопчатника применяемые сочетания дозы и времени воздействия кроме самой высокой (900 Vt/dm³/120 сек.), при которой всхожесть семян понизилась на 4,0-8,0%, оказались стимулирующими. При этом наиболее действенной оказалась доза 180 Vt/dm³/120 сек.

Рис. 2. Влияние электромагнитного излучения на всхожесть семян 4 образцов хлопчатника

На примере 2 видов бобовых растений (Phaseolus vulgaris L. и Lens culinaris Medik.), семена которых различались по своим размерам, была использована одна доза – 600Vt/dm³, но различное время воздействия (от 20 до 180 сек.).

Рис. 3. Влияние микроволнового излучения на энергию прорастания и всхожесть семян фасоли (1) и чечевицы (2)

Как видно на рисунке 3, в отличие от семян чечевицы, для более активного прорастания семян фасоли требовалась большая экспозиция (180 сек.), для семян чечевицы было достаточно более короткой экспозиции (80 сек.) при мощности 600Vt/dm³.

Таким образом, полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований результаты позволяют предположить возможность использования стимулирующих характерных для каждого вида растений доз электромагнитного излучения для активации первичных процессов метаболизма.

1. Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Применение низкоинтенсивных миллиметровых волн в биологии и медицине. // Миллиметровые волны в биологии и медицине, 2007. №1(45). С. 33-57.
2. Васько П.П., Ермолович А.А., Карпович В.А., Михаленко Е.Г., Новикова О.Т. О влиянии воздействия электромагнитных волн низкой интенсивности на всхожесть и поражаемость семенной инфекцией зерновых культур и злаковых трав // Миллиметровые волны в биологии и медицине, 2004. №1(33). С. 68-73.
3. Ерохин А.И. Применение низкочастотного электромагнитного поля для предпосевной обработки семян гороха // Зернобобовые и крупяные культуры, 2022. 2(42). С. 66-73. DOI: 10.24412/2309-348X-2022-2-66-73
4. Когут Ю.В., Бляндур О.В., Зайцева Ю.Ф., Ватаманюк Г.З. Биологический эффект СВЧ-поля миллиметрового диапазона на первичные процессы метаболизма на примере кукурузы // Сборник научных трудов. Камьянец-Подольский, 2003. вып.11. С. 28-31.
5. Корлэтяну Л.Б. Жизнеспособность семян культурных растений в условиях консервации ex situ при действии миллиметрового излучения (монография) / Акад.наук Молдовы, Институт генетики и физиологии растений. - К: Б.и., 2012 (Tipogr.AŞM). 156 c.
6. Логачёв А.В., Заплетина А.В., Бастрон А.В. Исследование влияния режимов предпосевной обработки семян зеленных культур СВЧ-энергией на лабораторную всхожесть // Вестник Крас ГАУ. 2017. №1. С.77-84.
7. Микроволновые технологии в народном хозяйстве. Внедрение. Проблемы. Перспективы: Вып. 7-8. Редактор – академик МАИ Калинин Л.Г. Министерство агрополитики Украины, Южный филиал Отделения промышленной радиоэлектроники МАИ; Киев-Одесса, 2009. 144 с. ISBN 978-966-1601-05-4
8. Тучный В.П., Калинин Л.Г., Киндрук М.О. и др. Микроволновые технологии в овощеводстве: практические результаты и перспективы внедрения // Агроогляд, №10. 2003. https://www.fruit-inform.com/ru/technology/grow/12068#.Y7vKG31Bws4 (дата обращения: 26.12.2022)
9. Sun, X.; Zhai, C.; Yang, S.; Ma, H.; Zhao, C. Simulations and Experiments of the Soil Temperature Distribution after 2.45-GHz Short-Time Term Microwave Treatment // Agriculture 2021, 11, 933 https://doi.org/10.3390/agriculture11100933 (дата обращения: 09.01.2023).