CC BY
99
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 631.53.027.325
В.С. Украинцев, Д.А. Корепанов, Н.П. Кондратьева, А.В. Бывальцев
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ПОВЫШЕНИЕ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД
Приведены данные лабораторных и полевых исследований повышения посевных качеств семян лесообразующих хвойных пород Удмуртской Республики с использованием ультрафиолетового облучения. Дана оценка практического использования предложенного способа выведения семян из состояния покоя.
Ключевые слова: ультрафиолетовое облучение, посевные качества семян, сосна обыкновенная, ель европейская, энергия прорастания, всхожесть.
Возрастающая хозяйственная деятельность и лесные пожары ведут к сокращению земель лесного фонда. В этих условиях создание высокопродуктивных лесных культур с посадкой сеянцев и саженцев является важным направлением лесовосстановления. Для решения данной задачи необходимо постоянное совершенствование технологии выращивания посадочного материала с учетом конкретных почвенно-климатических условий [1]. В современных условиях в целях улучшения посевных качеств семян и усиления энергии прорастания используют различные способы выведения их биологической системы из состояния покоя, в том числе и ультрафиолетовое (УФ) облучение, значительно ускоряющее синтез функционально активных веществ [2]. При этом УФ лучи с длиной волны 280... 315 нм (зона В) и 315. 380 нм (зона А), вызывая активацию фенольного метаболизма в клетках растений, мало влияют на их метаболические пути. Таким образом, исследования, направленные на повышение производительности лесных культур интенсификацией выращивания посадочного материала с помощью предпосевного УФ облучения семян деревьев и кустарников, имеют большую научную и практическую перспективу. Это особенно актуально в условиях дефицита семян высокого класса качества, образовавшегося в России после аномально жаркого лета 2010 г. В то же время конкретные дозы облучения во многом носят региональный характер. Отмечено, что стимулирующее действие ультрафиолетового облучения на всхожесть проявляется только у семян пониженного качества [3].
Материал и методика исследований
Эксперимент по облучению семян коренных, хвойных лесообразующих пород Удмуртской Республики сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) и ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst.) проводился на кафедре автоматизированного электропривода Ижевской государственной сельскохозяйственной академии, на установке транспортерного типа с дискретным перемещением порции семян и с автоматической коррекцией дозы ультрафиолетового облучения (источник излучения лампа ДРТ 400). Для создания необходимой длины волны применялся светофильтр. Предполагаемый диапазон мощности радиации рассчитывался в зависимости от массы облучаемых семян [4].
Семена для эксперимента были предоставлены лесным базисным питомником АУ «Завьялово-лес» Удмуртской Республики. Определение всхожести семян проводилось в лаборатории «Интроду-центы леса» Ижевской государственной сельскохозяйственной академии согласно ГОСТ 13056.6-97 «Семена деревьев и кустарников. Методы определения всхожести» [5]. Для анализа от партии отбиралась средняя проба с каждой породы, от пробы случайной выборкой взято по 50 семян. Проращивание семян проводили в чашках Петри на ложе из фильтровальной бумаги, смоченной дистиллированной водой и обработанной раствором марганцовокислого калия при температуре 200С. Количественные показатели энергии прорастания, всхожести и длины корней проростков семян определялись согласно ГОСТу.
Полевые исследования проводились в Курчумском охотничьем производственном участке Удмуртской Республики в течение вегетационного периода 2010 г. по четырем вариантам: контроль без обработки семян; семена, подвергшиеся холодной стратификации; обработанные химическим стимулятором роста (эпин-экстра); облученные ультрафиолетом в четырехкратной повторности по 100 семян каждая. Математико-статистический анализ полученных результатов проведен согласно рекомендациям А.К. Митропольского [6].
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Результаты и их обсуждение
Результаты эксперимента, приведенные в табл. 1 и 2, показывают, что наилучшей дозой облучения, необходимой для повышения энергии прорастания семян сосны 1-го класса качества, является 14,9 кДж/м2, а ели 1-го класса качества 12,4 кДж/м2 (существенность различия по отношению к контролю tфакт =2,86 > tтабл=2,ll и tфакш =4,20 > tтабл=2,ll соответственно при Р = 0,05). Ультрафиолетовая радиация ниже данных значений не приводит к существенной стимуляции ростовых процессов.
Таблица 1
Основные статистические показатели результатов эксперимента (семена сосны 1-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения всхожести, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Энергия прорастания
Контроль 63,0±3,0 100 9,8 4,9
3,7 кДж/м2 57,2±4,4 91 13,2 7,6
6,2 кДж/м2 60,4±4,0 96 11,5 6,6
9,9 кДж/м2 56,4±2,6 89 9,3 4,6
12,4 кДж/м2 66,0±1,2 105 3,0 1,7
14,9 кДж/м2 74,0±2,4 118 4,8 3,5
17,3 кДж/м2 71,2±2,8 113 7,0 4,1
Всхожесть
Контроль 84,0±3,2 100 8,7 3,9
3,7 кДж/м2 78,0±2,0 93 4,4 2,5
6,2 кДж/м2 78,6±5,2 94 11,7 6,7
9,9 кДж/м2 82,2±2,2 98 6,5 2,7
12,4 кДж/м2 85,2±2,8 101 5,8 3,4
14,9 кДж/м2 78,0±3,0 93 5,1 2,9
17,3 кДж/м2 83,2±3,2 99 6,9 4,0
Таблица 2
Основные статистические показатели результатов эксперимента (семена ели 1-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения всхожести, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Энергия прорастания
Контроль 72,6±0,6 100 1,6 0,9
3,7 кДж/м2 72,0±1,2 99 2,3 1,7
6,2 кДж/м2 72,4±1,4 99 2,7 1.9
9,9 кДж/м2 74,6±0,6 103 1,5 0,9
12,4 кДж/м2 79,0±1,4 109 2,6 1,8
14,9 кДж/м2 75,4±1,4 104 3,1 1,8
17,3 кДж/м2 73,4±1,8 101 4,2 2,4
Всхожесть
Контроль 94,0±2,0 100 3,7 2,1
3,7 кДж/м2 84,4±1,8 90 5,5 2,1
6,2 кДж/м2 87,2±2,0 92 5,8 2,3
9,9 кДж/м2 93,2±1,4 98 2,5 1,4
12,4 кДж/м2 94,8±2,2 101 6,4 2,3
14,9 кДж/м2 82,6±0,6 98 1,4 0,8
17,3 кДж/м2 78,6±3,6 84 7,8 4,5
В целом различия средних значений всхожести семян ели и сосны несущественны. При сравнении средних выборочных совокупностей контроля с облученными вариантами во всех случаях tфакт.<tтабл.. В то же время длина корешков проростков облученных семян (табл. 3, 4) значительно больше контрольных (существенность различия наилучшей дозы по отношению к контролю
tфакт. = 10,26 > ^абл = 1,96 при Р = 0,05 у сосны и tфакm = 15,11 > ^абл. = 1,96 при Р = 0,05 у ели). С увеличением дозы облучения снижается коэффициент вариации и повышается точность опыта.
Таблица 3
Длина корешков проростков (семена сосны 1-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения длины, мм % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 37,7±1,4 100 38,28 3,7
9,9 кДж/м2 48,1±1,4 127 33,22 2,9
12,4 кДж/м2 53,8±1,4 142 28,67 2,6
14,9 кДж/м2 47,2±1,3 125 25,12 2,2
Таблица 4
Длина корешков проростков (семена ели 1-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения длины, мм % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 20,4±0,8 100 37,23 3,9
9,9 кДж/м2 41,2±1,4 201 34,62 3,4
12,4 кДж/м2 46,8±1,3 229 31,72 2,7
14,9 кДж/м2 43,0±1,2 210 31,53 2.7
Таким образом, можно констатировать, что, несмотря на незначительное превышение количественных показателей всхожести облученных семян высокого класса качества над контрольными значениями, их энергия прорастания значительно выше и существенно различается с контролем при 5%-м уровне значимости. Этим объясняется значительное увеличение длины корешков проростков облученных семян по сравнению с контрольными значениями. При этом максимум длины приходится на наилучшие дозы облучения, необходимые для повышения энергии прорастания.
Результаты эксперимента по облучению семян сосны и ели 3-го класса качества (табл. 5, 6) показали значительное превышение всхожести облученных семян над контрольными значениями. При этом, если наилучшей дозой облучения, необходимой для повышения энергии прорастания семян сосны 3-го класса качества, как и для 1-го остается 14,9 кДж/м2 (существенность различия по отношению к контролю tфакт =6,10 > tтабл=2,11 при Р = 0,05), то для ели 3-го класса качества наилучшая доза увеличилась до тех же 14,9 кДж/м2 (существенность различия по отношению к контролю tфакт. =3,16 > ^абл=2,И при Р = 0,05).
Таблица 5
Основные статистические показатели результатов эксперимента (семена сосны 3-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения всхожести, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Энергия прорастания
Контроль 5,4±0,4 100 21,6 7,4
9,9 кДж/м2 5,0±0,4 93 20,3 8,0
12,4 кДж/м2 9,0±0,4 104 22,1 10,7
14,9 кДж/м2 16,5±0,8 166 11,6 4,4
17,3 кДж/м2 5,6±0,6 205 13,3 7,7
Всхожесть
Контроль 23,5±1,4 100 10,7 5,1
9,9 кДж/м2 24,0±1,6 102 11,3 6,6
12,4 кДж/м2 25,0±1,4 107 8,8 5,6
14,9 кДж/м2 33,0±1,2 141 7,8 3,6
17,3 кДж/м2 29,4±1,2 125 8,5 4,0
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Среднеарифметические значения длины корешков проростков семян 3-го класса качества всех вариантов эксперимента меньше, чем 1 (табл. !, 8). Превышение длины корешков проростков облученных семян над контрольными значениями не превышают 35% у ели и 20% у сосны, что существенно меньше, чем у семян высокого класса качества.
Таблица 6
Основные статистические показатели результатов эксперимента (семена ели 3-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения всхожести, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Энергия прорастания
Контроль 8,6±0,6 100 13,2 6,9
9,9 кДж/м2 8,8±0,8 102 12,6 9,0
12,4 кДж/м2 12,4±1,0 144 12,9 8,0
14,9 кДж/м2 21,2±2,6 246 13,3 7,7
17,3 кДж/м2 14,4±0,4 167 7,9 4,1
Всхожесть
Контроль 42,8±0,8 100 2,7 1,8
9,9 кДж/м2 44,0± 2,4 102 9,1 5,4
12,4 кДж/м2 50,4±2,2 118 8,5 4,3
14,9 кДж/м2 68,0±4,0 159 10,2 5,8
17,3 кДж/м2 46,0±3,6 107 15,0 7,8
Таблица 1
Длина корешков проростков (семена сосны 3-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения длины, мм % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 25,5±2,3 100 40,6 7,8
9,9 кДж/м2 25,6±2,2 100 42,4 7,8
12,4 кДж/м2 25,8±2,2 101 45,8 7,7
14,9 кДж/м2 30,6±3,2 120 56,7 9,8
Таблица 8
Длина облученных корешков проростков (семена ели 3-го класса качества)
Доза облучения Среднеарифметические значения длины, мм % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 18,3±1,0 100 34,1 0,5
9,9 кДж/м2 18,8±1,0 103 32,6 0,5
12,4 кДж/м2 24,7±1,0 135 29,2 0,4
14,9 кДж/м2 19,6±1,1 107 35,8 0,5
Результаты полевых исследований грунтовой всхожести облученных семян 3-го класса качества (табл. 9, 10) показали, что вариант опыта химической стимуляции имеет наилучшие количественные результаты среднеарифметического значения приживаемости. В то же время в варианте облучения, количественные значения также значительно выше контрольных.
Таблица 9
Основные статистические показатели грунтовой всхожести (семена сосны 3-го класса качества)
Вариант опыта Среднеарифметические значения приживаемости, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 17,8±0,9 100 28,5 5,1
Стратификация 15,6±1,3 88 36,8 8,3
Облучение 26,4±0,7 148 7,5 2,6
Химическая стимуляция 28,7±1,9 162 29,7 6,6
Таблица 10
Основные статистические показатели грунтовой всхожести (семена ели 3-го класса качества)
Вариант Опыта Среднеарифметические значения приживаемости, % % к контролю Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Контроль 36,4±0,9 100 20,4 2,4
Стратификация 36,0±0,8 98 28,7 2,2
Облучение 45,2±0,5 124 14,3 1,2
Химическая стимуляция 48,3±1,3 132 28,4 2,6
Выводы
Энергия прорастания облученных семян исследуемых пород выше контроля и существенно различается при 5%-м уровне значимости. Известно, что семена с высокой энергией прорастания дают быстрые, полноценные всходы и дольше сохраняют свои качества при хранении [7].
Таким образом, по предварительным данным (учитывая то обстоятельство, что полевой опыт проводился в аномально жаркое лето, чем и объясняется низкая всхожесть семян, особенно подвергнутых холодной стратификации) можно сделать вывод, что ультрафиолетовый способ предпосевной обработки семян лесных культур имеет хорошую перспективу в качестве стимулятора ростовых процессов. Данный способ экономически более выгоден по сравнению с химической стимуляцией семян и экологически безопасен, так как не загрязняет почву.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мочалов Б.А. Научное обоснование и разработка интенсивной технологии выращивания посадочного материала хвойных пород для лесовосстановления на Европейском Севере России: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Архангельск, 2009. 40 с.
2. Рогожин В.В. Физиолого-биохимические механизмы формирования гипобиотических состояний высших растений: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Иркутск, 2009. 59 с.
3. Дубров А.П. Действие ультрафиолетовой радиации на растения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 124 с.
4. Кондратьева Н.П. Повышение эффективности электрооблучения растений в защищенном грунте: дис. д-ра техн. наук. М., 2005. 365 с.
5. ГОСТ 13056.6-75. Семена деревьев и кустарников. Методы определения всхожести. М.: Изд-во стандартов, 1986. 39 с.
6. Митропольский А.К. Элементы математической статистики. Л.: Наука, 1969. 274 с.
7. Новосельцева А.И., Смирнов Н.А. Справочник по лесным питомникам. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 280 с.
Поступила в редакцию 14.01.11
V.S. Ukraintsev, D.A. Korepanov, N.P. Kondratyeva, A. V. Byvaltsev
Influence of the ultraviolet irradiation on increase sowing qualities of seeds of coniferous breeds
In work data of laboratory and field researches of increase of sowing qualities of seeds of the wood coniferous breeds of the Udmurt Republic are cited by an ultraviolet irradiation. The estimation of practical use of the offered way of deducing of seeds from a rest condition is given.
Keywords: ultraviolet irradiation, sowing quality seeds, pine ordinary, fur-tree European, energy of the germination, germinating.
Украинцев Владислав Сергеевич, аспирант
ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: [email protected]
Корепанов Дмитрий Анатольевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: [email protected].
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Кондратьева Надежда Петровна, доктор технических наук, профессор ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: [email protected].
Бывальцев Антон Владимирович, аспирант
ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: [email protected]
Ukraintsev V.S., post-graduate student Izhevsk state agricultural academy 426069, Russia, Izhevsk, Student's str., 11 E-mail: [email protected]
Korepanov D.A., doctor of agricultural sciences, professor Izhevsk state agricultural academy 426069, Russia, Izhevsk, Student's str., 11 E-mail: [email protected].
Kondratyev N.P., doctor of technical sciences, professor Izhevsk state agricultural academy 426069, Russia, Izhevsk, Student's str., 11 E-mail: [email protected].
Byvaltsev A.V., post-graduate student Izhevsk state agricultural academy 426069, Russia, Izhevsk, Student's str., 11 E-mail: [email protected]
