Стимуляция прорастания семян электромагнитным излучением
В статье отражены результаты изучения воздействия электромагнитного излучения на семена длительное время хранившиеся в Национальном Генбанке и определения оптимальных доз воздействия, стимулирующих прорастание. Материалом для исследования служили семена пшеницы, лука-порей, хлопчатника, фасоли и чечевицы. Для стимуляции прорастания и увеличения всхожести семян различных растений использовали электромагнитное излучение печи Samsung C105AR/C105ABR. Оценка энергии прорастания и жизнеспособности семян проводилась по тесту лабораторной всхожести. 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.
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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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)
- 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).