Способ предпосевной обработки семян ели европейской
Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к способу обработки семян ели европейской. Проводят обработку семян ели европейской непрерывным излучением ближнего ультрафиолетового диапазона в течение 1-15 с с дозой облучения 18-19 Дж/м2, или импульсным излучением источника в течение 1-5 с со скважностью импульсов 1-2,5, силой излучения 8,1 и 14,6 мВт/стерадиан и частотой вращения дискового обтюратора 6,5 Гц, или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления через светофильтры на расстоянии 20 см в течение 1-40 с, или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления в сочетании с химическими стимуляторами на расстоянии 20 см в течение 1-40 с. Изобретение позволяет повысить энергию прорастания и всхожесть, увеличить среднюю длину корешков проростков и снизить затраты, связанные с обработкой семян. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл.
Область применения: изобретение относится к способам для обработки семян перед посевом или посадкой.
Изобретение может найти применение при искусственном лесовосстановлении и позволит не допустить на месте вырубок смены лиственными хвойных пород и повышения их доли в составе насаждений.
Изобретение может быть использовано для преодоления трудностей, связанных с интенсивным зарастанием посадок травянистой и малоценной древесно-кустарниковой растительностью.
Задачами изобретения являются повышение всхожести семян ели европейской;
обеспечение эффективного ежегодного лесовосстановления с использованием стимуляторов роста, увеличивающих всхожесть семян и ускоряющих рост проростков, основанных на природных механизмах, не наносящих вреда здоровью людей.
В сельском хозяйстве известны методы стимуляции с использованием полихроматических источников, таких как разрядные лампы, плазмотроны, генерирующие излучение плазмы инертных газов (главным образом, гелия). (Гордеев Ю.А., Беляков М.В. Использование оптического излучения для предпосевной обработки семян: Учебное пособие. - Смоленск: ФГОУ ВПО "Смоленский сельскохозяйственный институт", 2005, 104 с.).
В лесном хозяйстве результаты измерения оптических свойств семян растений (спектральные характеристики отражения, поглощения и люминесценции), исследование влияния спектра излучения на процессы роста растений, а также исследование совместного действия излучения и химических стимуляторов являются пионерными. Полученные с применением изобретения результаты позволят внести существенный вклад в практическое использование стимуляции роста сеянцев древесных растений. Известны способы применения в качестве стимулирующих факторов электромагнитного излучения оптического диапазона, источниками которого являются различные виды разрядных ламп, лазеры, плазмотроны. Обработка ими дает положительный эффект при применении к семенам практически всех сельскохозяйственных культур, а также некоторых древесных растений (Гордеев Ю.А., Беляков М.В. Использование оптического излучения для предпосевной обработки семян: Учебное пособие. - Смоленск: ФГОУ ВПО "Смоленский сельскохозяйственный институт", 2005, 104 с.; Рыбкина С.В., Беляков М.В. Применение оптического излучения в качестве стимулятора роста древесных растений. - Смоленск: Изд-во "Смоленская городская типография", 2005, 46 с.).
Заявляемый способ по сравнению с вышеуказанными позволяет улучшить качество и скорость лесовосстановления и имеет экономический эффект, который выражается в сокращении расхода семян при выращивании посадочного материала и получении дополнительного прироста древесины.
Задачей изобретения является нахождение оптимальных характеристик и параметров оптического излучения, предназначенного для стимулирования прорастания семян, применяемых в лесовосстановлении древесных растений.
Сущность изобретения.
Способ включает: обработку семян непрерывным УФ излучением в течение определенного времени с определенной дозой облучения или импульсным излучением источника в течение определенного времени с определенной скважностью импульсов, силой излучения и частотой вращения дискового обтюратора; или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления через фильтры на определенном расстоянии в определенное время или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления в сочетании с химическими стимуляторами на определенном расстоянии в определенное время.
На фиг.1 показана схема экспериментальной установки (фотометрическая схема "диффузное/0).
На фиг.2 представлены результаты измерений спектральных коэффициентов отражения семян (спектральные характеристики отражения семян ели и сосны).
На фиг.3 представлена схема работы спектрофлуориметра.
На фиг.4 показаны спектры возбуждения и люминесценции семян.
На фиг.5 представлены спектральные характеристики пропускания фильтров (ГОСТ 9411).
Возможность практического осуществления изобретения подтверждается примерами.
Пример 1.
Для изучения взаимодействия оптического излучения с семенами необходимо предварительно определить их оптические свойства. Известно, что ультрафиолетовое (УФ) излучение подавляющим большинством веществ сильно поглощается. Прозрачные (малопоглощающие) вещества легче всего найти для видимой и ближней инфракрасной (ИК) областей спектра. В частности, для семян древесных растений указанное утверждение можно подтвердить опытом по измерению спектральной характеристики отражения слоя семян.
Для большинства веществ выполняется следующее соотношение:
где ρλ - коэффициент отражения для излучения длины волны λ, αλ - коэффициент поглощения для излучения длины волны λ, τλ - коэффициент пропускания для излучения длины волны λ.
Так как семена лесных растений являются непрозрачными для излучения оптического диапазона (коэффициент пропускания τλ=0), то по измеренной зависимости ρ(λ) можно качественно судить о поглощении излучения.
В качестве опытных образцов использовались семена наиболее распространенных хвойных культур: ели европейской и сосны обыкновенной.
Измерения спектрального коэффициента отражения производились на дифракционном спектрофотометре "Spekol 10" с применением приставки Rd/0. Исследуемые семена, размещенные в кювете в несколько слоев (для устранения влияния стенок камеры образцов), освещались диффузно, с помощью фотометрического шара Ульбрихта, а приемник излучения был установлен под углом около нуля градусов к нормали (фиг.1): 1 - источник излучения, 2 - приемник излучения, 3 - исследуемые образцы, 4 - фотометрический шар, 5 - защитный экран.
В УФ области (до 330...340 нм) доля отраженного потока излучения высока (около 60%) (фиг.2). Затем следует спад примерно до 10% и полоса минимума отражения на длинах волн 460...540 нм. После этого коэффициент отражения начинает медленно увеличиваться и это увеличение продолжается и в ИК области. Так на длине волны 850 нм доли отраженного излучения семян составляют около трети. Для ели и сосны зависимости практически не отличаются и только в длинноволновой области различие достигает 5%.
Анализируя результаты, можно заметить, что энергетически эффективнее облучать семена в диапазоне минимума отражения.
Для измерения спектров эффективного поглощения и люминесценции семян, для измерения которых применяют спектрофлуориметр "ФЛЮОРАТ-02-Панорама". Измерение спектра люминесценции проходят по схеме (фиг.3). Излучение опорного импульсного источника 1 попадает на монохроматор канала возбуждения 2, где с помощью дифракционной решетки выделяется определенная длина волны и разделяется полупрозрачной пластиной 3. Монохроматизированное излучение частично поступает на опорный фотодиод 4, а частично падает на исследуемый объект (в данном случае - семена), находящийся в камере образцов 5. Отраженный свет попадает на фотодиод 8. Люминесцентное излучение от объекта разлагается монохроматором 6 и попадает на фотоэлектронный умножитель 7, фототок от которого поступает в канал регистрации, а затем на ЭВМ. При этом для исследуемых семян отмечено наличие двух пиков люминесценции (фиг.4). Первый возбуждается коротковолновым излучением (λ<180 нм) и его максимум находится примерно на длине волны 231 нм. Второй пик возбуждается излучением ближней УФ области (максимум примерно на λ=360...370 нм) и его максимум находится в сине-фиолетовой области видимого диапазона излучения (λ=430...450 нм). Отмечено также, что коротковолновый пик люминесценции более ярко выражен, является наименее расплывчатым.
Таким образом, очевидно, что семена реагируют на УФ излучение и для их предпосевной обработки вполне возможно применение источников, содержащих в спектре излучение ближнего УФ диапазона.
Пример 2.
В лесном хозяйстве эффективность применения излучения была проверена авторами на семенах ели европейской (Picea Abies К).
Обработанные и контрольные семена растений проращивают в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 13056.6-97. Всхожесть и энергия прорастания также определяют в соответствии с требованиями данного ГОСТа на Брянской зональной лесосеменной станции.
При выполнении анализа применяют аппарат для проращивания семян на свету с автоматическими регуляторами для поддержания переменной или постоянной температуры. Аппарат состоит из металлического корпуса произвольного размера, заполненного водой, внутри которого проходит электрическая спираль для подогрева, сверху корпус накрыт металлическими листами или подносами, на которых размещают ложа для проращивания семян. При проращивании семян обеспечивалось освещение В течение 8 ч. Оценку и учет проросших семян согласно ГОСТ 13056.6-97 проводили в следующие сроки: для ели - энергия прорастания на 10 сутки, всхожесть на 15 сутки. Всхожесть, а также энергию прорастания и другие показатели учитываемых семян вычисляли как среднее арифметическое значение результатов проращивания по четырем отдельным пробам семян.
В начале проводят предварительный ("пилотный") опыт с целью установления первичной эффективности предпосевной обработки семян ели излучением ближнего УФ и видимого диапазона. При обработке семена располагают на расстоянии 10 см от излучателя. Время обработки составляло 1, 5, 10, 15, 25 секунд. Создание импульсов излучения производилось посредством дискового обтюратора, вращаемого с частотой 6,5 Гц. На 8, 12, 14 и 16 дни делают контрольные замеры длины корешков проростков. Результаты "пилотного" опыта представлены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Время обработки семян, с | Длительность проращивания, сут | Длина проростков, мм | % к контролю |
| 1 | 8 | 10,9 | 117 |
| 12 | 32,6 | 133 | |
| 14 | 43,5 | 146 | |
| 18 | 60.9 | 159 | |
| 5 | 8 | 11,9 | 128 |
| 12 | 34,7 | 141 | |
| 14 | 49,2 | 165 | |
| 18 | 61,8 | 162 | |
| 10 | 8 | 10.9 | 117 |
| 12 | 38,6 | 157 | |
| 14 | 52,4 | 176 | |
| 18 | 64,5 | 169 | |
| 15 | 8 | 14,2 | 153 |
| 12 | 44,1 | 179 | |
| 14 | 57,4 | 193 | |
| 18 | 68,1 | 178 | |
| 25 | 8 | 11.2 | 120 |
| 12 | 31,0 | 126 | |
| 14 | 35,8 | 120 | |
| 18 | 46,6 | 122 | |
| Контроль | 8 | 9,3 | - |
| 12 | 24,6 | - | |
| 14 | 29,8 | - | |
| 18 | 38,2 | - |
Из анализа результатов эксперимента следуют выводы:
- использование обработки семян изучением обеспечивает существенный прирост по всем срокам;
- ускорение роста проростков пропорционально увеличению времени обработки семян оптическим излучением происходит в период времени до 15 с, а свыше 15 с происходит снижение темпов увеличения энергии роста.
В ходе дальнейших экспериментальных исследований определяют дозы, оказывающие стимулирующее действие на посевные качественные показатели семян. При этом не применяют коррегирующие светофильтры (используют некоррегированное излучение).
Облученность для рабочего диапазона спектра определяется из закона "квадрата расстояния":
где Iе - сила излучения источника (Вт/ср),
h - расстояние от излучателя до облучаемых объектов (м),
θ - угол между направлением падения излучения и нормалью к поверхности семян (рад).
Так как семена размещались преимущественно в центре пятна излучения, то θ≈0° и cosθ≈1.
Экспозиционная доза облучения (энергетическая экспозиция) в общем случае определяется по формуле
где E(t) - временная зависимость облученности в зоне обработки,
τ - время обработки.
В простейшем случае, когда облученность постоянна в течение времени экспонирования, формула (3) принимает вид:
При одинаковой силе излучения и расстоянии от излучателя до семян, экспозиционная доза изменялась за счет изменения времени воздействия на объекты. Контрольные образцы семян облучению не подвергают. Увеличение всхожести либо ее сохранение на уровне контроля подтверждено данными табл.2.
| Таблица 2 | ||||||
| Всхожесть семян ели (%) при различной облученности и времени обработки | ||||||
| Облученность, Вт/м2 | Время обработки, с | |||||
| 1 | 5 | 10 | 15 | 25 | 40 | |
| 0.59 | 92 | 89 | 89 | 91 | 88 | 90 |
| 0,99 | 91 | 90 | 92 | 90 | 91 | 92 |
| 1,21 | 91 | 85 | 88 | 88 | 88 | 89 |
| 2,07 | 88 | 91 | 91 | 91 | 88 | 90 |
| 2,98 | 92 | 90 | 91 | 90 | 92 | 91 |
| Примечание: всхожесть в контроле - 88%. |
Влияние излучения УФ и видимого диапазона спектра на рост корешков проростков ели приведено в табл.3.
| Таблица 3 | |||||||
| Зависимость длины корешков 10-дневных проростков ели от экспозиционной дозы облучения при различном времени обработки | |||||||
| Время обработки, с | 1 | 5 | 10 | 15 | 25 | 40 | контроль |
| Экспозиция, Дж/м2 | 1,25 | 6,25 | 12,5 | 18,75 | 31,25 | 50 | 0 |
| Число проростков | 251 | 269 | 265 | 240 | 249 | 262 | 261 |
| Длина корешков проростков, мм | 30,6±0,5 | 32,0±0,3 | 32,8±0,3 | 39,0±0,4 | 32,6±0,5 | 23,5±0,5 | 26,1±0,2 |
| % к контролю | 117,1 | 122,4 | 125,7 | 149,4 | 124,9 | 90,1 | 100 |
| tфакт | 8,36 | 16,4 | 18,6 | 28,8 | 12,1 | 4,8 | - |
| р, % | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | - |
Очевидно, что при облучении семян ели оптимальной дозой является 18...19 Дж/м2, что соответствует времени облучения около 15 с. При меньшей дозе стимулирующий эффект снижается. При дозе выше оптимальной (время обработки 40 с) положительный эффект переходит в ингибирующий.
Таким образом, существенным достоинством данного метода, по сравнению с лазерной обработкой, является сравнительно малое время обработки (до 15...25 с) и, как следствие, высокая производительность.
Пример 3.
По аналогии с сельскохозяйственными применениями, интерес также представляет использование для предпосевной обработки импульсного излучения. При этом выявляют степень влияния параметров импульсов на прорастание семян.
Одним из важнейших параметров импульсов является скважность Q, определяемая соотношением:
где Т - период колебаний,
tи - время импульса.
При этом из формул (2), (4) и (5) следует, что
где tз - время засветки, в течение которого облучаемые объекты находились под излучателем с обтюратором.
Для исследования влияния параметров импульсного излучения (в частности, скважности) проводят следующий опыт: семена обрабатывали излучением в течение 5 с; для создания импульсов применяли дисковый обтюратор, расположенный между излучателем и семенами с частотой вращения 6,5 Гц. Сравнивают действие непрерывного излучения (Q=1) и импульсного со скважностями 1,25; 1,67; 2,5; 5,0; 100. Варьируют силу излучения - 8,1 и 14,6 мВт/ср. Экспозиционную дозу определяют по формуле (6). Результаты опыта представлены в табл.4.
| Таблица 4 | ||||
| Зависимость длины корешков 10-дневных проростков ели европейской от экспозиционной дозы облучения при различной скважинности импульсов | ||||
| Скважность импульсов | Доза облучения, Дж/м2 | Число проростков | Длина корешков проростков, мм | % к контролю |
| 100 | 0,0335 | 185 | 33,6±1,0 | 128,7 |
| 5,0 | 0,670 | 191 | 36,2±0,9 | 138,7 |
| 2,5 | 1,34 | 197 | 36,2±0,7 | 138,7 |
| 1,67 | 2,00 | 185 | 31,0±0,3 | 118,8 |
| 1,25 | 2,68 | 180 | 36,7±1,1 | 140,6 |
| 1,0 | 3,35 | 198 | 39,4±0,6 | 151,0 |
| 100 | 0,060 | 187 | 31,8±1,0 | 121,8 |
| 5,0 | 1,20 | 189 | 33,3±0,6 | 127,6 |
| 2,5 | 2,40 | 193 | 35,7±0,б | 136,8 |
| 1,67 | 3,60 | 190 | 41,0±0,7 | 157,1 |
| 1,25 | 4,81 | 181 | 34,7±0,8 | 133,0 |
| 1 | 6,01 | 186 | 31,0±0,6 | 118,8 |
| Контроль | 192 | 26,1±0,4 | - |
Отмечено, что наилучшие результаты получены при применении непрерывного излучения и импульсного со скважностью 1,67.
В вышеуказанных примерах источники излучения используют без оптимизации их спектра и учета оптических свойств семян. Вместе с тем, при применении широкополосных полихроматических источников, излучающих в достаточно обширной области спектра использование излучения определенных длин волн (или участков спектра) дает стимулирующий эффект, других - нейтральный, а третьих - ингибирующий. Следовательно, полихроматические источники излучения требуют оптимизации по спектру с учетом оптических спектральных свойств семян.
Для характеристики этапа изучения влияния спектра излучения на параметры прорастания семян при их предпосевной обработке приведем следующий пример.
Пример 4.
Семена ели европейской обрабатывают излучением ДРТ230, пропущенным через светофильтры с расстояния 20 см в течение 5, 15 и 40 с соответственно, после чего в установленные ГОСТ сроки определяют их энергию прорастания и всхожесть. Результаты представлены в табл.5. Спектральные характеристики пропускания фильтров (ГОСТ 9411) представлены на фиг.5.
| Таблица 5 | ||||||
| Энергия прорастания и всхожесть семян ели европейской, обработанных излучением лампы ДРТ230, пропущенным через светофильтры | ||||||
| Вариант | Энергия прорастания, % | Всхожесть, % | Из непроросших оказалось | Класс по ГОСТ 14161-86 | ||
| загнивших | пустых | заражено вредителями | ||||
| Контроль | 77 | 84 | 14 | 1 | 1 | II |
| Полный спектр | 82 | 88 | 9 | 2 | 1 | I |
| УФС8 | 88 | 90 | 7 | 3 | - | I |
| ФС6 | 86 | 89 | 7 | 3 | 1 | I |
| ФС1 | 87 | 90 | 7 | 3 | - | I |
| БС3 | 88 | 90 | 6 | 4 | - | I |
Для всех вариантов облучения энергия прорастания и всхожесть заметно увеличиваются (на 5...11% и на 4...6% соответственно), хотя при применении светофильтров результаты несколько лучше. Крайне важным здесь является то, что предпосевная обработка переводит семена из второго класса качества в первый.
Применение любого стимулятора роста в лесоводстве должно сопровождаться обязательным цитогенетическим контролем, так как древесные растения как многолетники могут проявить мутантный фенотип спустя годы и передать приобретенные ими мутации, снижающие жизнеспособность потомству.
Пример 5.
За основу берут методику кариологического анализа хвойных растений Л.Ф. Правдина и соавт. (1971) (Правдин Л.Ф., Шершукова О.П. Сравнительный кариологический анализ двух форм ели обыкновенной // "Лесоведение", 1971, №6, - стр.39-40; Правдин Л.Ф. Ель европейская и ель сибирская в СССР. - Москва: "Наука", 1975, - 203 стр.). Проросшие семена контрольного и всех вариантов обработки фиксируют по достижении длины корешков 0,5-1,2 см в 9 часов утра для получения максимального числа делящихся клеток. В качестве фиксатора используют ацетоалкоголь (1 часть ледяной уксусной кислоты + 1 часть 96%-ного этилового спирта). Затем корешки окрашивают ацетокармином, промывют дистиллированной водой и потом кончики корешков расплющивают на предметном стекле в капле смеси Гойера. Полученные микропрепараты просматривают под микроскопом МБИ-6. Анализ микропрепаратов проводят с учетом общего числа просмотренных клеток и из них - числа делящихся - для определения митотической активности в клетках меристемы корней; числа и спектра патологий митоза (мосты, фрагменты, выходы хромосом вперед, отставание хромосом, одновременно выход и отставание хромосом) как показателя, отражающего состояние генетической системы организма.
Анализ показывает, что митотический индекс, то есть отношение числа делящихся клеток к общему числу учтенных (%) практически при всех дозах обработки находится на уровне контроля для ели - 7,1%. Митотическая активность у клеток меристемы корней определяется энергией роста сеянцев, поэтому полученные данные свидетельствуют о том, что обработка семян изученных растений оптическим излучением не ведет к понижению жизнеспособности сеянцев.
Для всех исследованных растений спектр нарушений в митозе у опытных и контрольных вариантов в целом сходен. Среди нарушений в стадии анафазы преобладают мосты, выходы хромосом, их отставание, выход и отставание одновременно. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что предпосевная обработка семян ели европейской излучением оптического диапазона не вызывает существенных нарушений генетического аппарата клеток, хотя может способствовать преадаптации организма, то есть функциональным изменениям, приводящим к временной устойчивости организма к неблагоприятным факторам среды. Это можно рассматривать как подготовку к формированию более глубоких адаптационных изменений при углублении стрессового воздействия среды.
Пример 6.
Перспективными являются способы стимуляции прорастания, сочетающие в себе как физические, так и химические факторы. В связи с этим приведем пример совместного влияния излучения лампы ДРТ230 и современных химических стимуляторов (фумар, крезацин, парааминобензойная кислота) различной концентрации на процессы прорастания семян ели. Результаты представлены в табл.6.
| Таблица 6 | ||||
| Зависимость длины корешков 10-дневных проростков ели европейской от вида и концентрации стимулятора роста при облучении семян излучением лампы ДРТ230 (время обработки 5 с, расстояние 20 см) | ||||
| Вариант, концентрация | Число проростков | Длина корешков проростков, мм | % к контролю | |
| Фумар (мл/л) | 0,00001 | 195 | 21,3±0,6 | 110,3 |
| 0,0001 | 197 | 21,8±1,0 | 112,9 | |
| 0,001 | 204 | 22,7±0,5 | 117,4 | |
| Крезацин (г/л) | 0,01 | 203 | 28,7±0,8 | 148,3 |
| 0,1 | 193 | 27,2±0,7 | 140,5 | |
| 1 | 192 | 21,6±0,6 | 111,9 | |
| ПАБК (г/л) | 0,01 | 190 | 24,3±0,2 | 125,9 |
| 0,1 | 187 | 23,1±0,7 | 119,7 | |
| 1 | 189 | 24,6±0,6 | 127,4 | |
| Контроль | - | 209 | 19,3±0,7 | - |
Для всех вариантов совместной обработки получено заметное превышение над контролем на 10...48%. Кроме того, при применении крезацина для меньшей концентрации получается большая прибавка, т.е. применение излучения позволяет снизить концентрацию и сэкономить дорогостоящий препарат.
Пример 7.
Полевые опыты с совместным влиянием оптического излучения и химических факторов проводились авторами в 2003-2005 годах в питомниках Ярцевского, Вяземского и Краснинского лесхозов. Результаты опытов для ели представлены в табл.7.
| Таблица 7 | ||||||
| Результаты полевого опыта с сеянцами ели европейской | ||||||
| Вариант, концентрация | Число проростков | Длина надземной части, мм | % к контролю | Длина главного корня, мм | % к контролю | |
| Фумар (мл/л) | 0,00001 | 195 | 39,1±0,1 | 108,6 | 130,5±10,6 | 119,2 |
| 0,0001 | 197 | 41,1±1,3 | 114,1 | 121,8±5,2 | 111,2 | |
| 0,001 | 204 | 38,2±0,7 | 106,0 | 153,6±5,2 | 140,2 | |
| Крезацин (г/л) | 0,01 | 203 | 41,2±3,9 | 114,4 | 141,8±11,0 | 129,5 |
| 0,1 | 193 | 40,6±3,7 | 112,6 | 140,9±6,8 | 128,6 | |
| 1 | 192 | 38,9±0,7 | 108,1 | 139,2±3,2 | 127,1 | |
| ПАБК (г/л) | 0,01 | 190 | 37,9±1,7 | 105,3 | 140,0±3,9 | 127,8 |
| 0,1 | 187 | 39,1±0,3 | 108,5 | 122,7±1,3 | 112,1 | |
| 1 | 189 | 36,6±2,3 | 101,7 | 122,1±3,6 | 111,5 | |
| Контроль | - | 209 | 36,0±1,1 | - | 109,5±3,1 | - |
Для всех стимуляторов роста и их концентраций результаты не хуже контроля, а в ряде случаев превышают его на величину до 40%. Применение химических стимуляторов роста в больших концентрациях (кроме фумара) также нецелесообразно.
Итогом вышеприведенных опытов стала разработка способа предпосевной обработки семян ели европейской оптическим излучением, которая включает в себя оптимальные параметры, технологию обработки и проверку ее эффективности.
Применение данной методики полностью оправдывает себя экономически.
Пример 8.
Площадь, занимаемая лесами, составляет в Смоленской области свыше 2 млн га, а проектные площади посадок при полном освоении расчетной лесосеки по главному пользованию (сплошные рубки спелого леса) - 5 тыс. га в год. Норма посадки на 1 га составляет примерно 4000 сеянцев. Таким образом, потребность на всю посадочную площадь составляет 4000 шт × 5000 га = 20000000 шт. Кроме того, ежегодно требуется восстанавливать погибшие сеянцы (примерно 20% от первоначального количества), т.е. итоговая потребность в сеянцах составляет около 24 млн. шт. Норма выхода стандартного посадочного материала в питомнике с 1 га составляет для ели 1,8 млн. шт. Таким образом, ежегодно необходимо засевать в лесопитомниках 24000000 шт. / 1800000 шт./га=13,3 га. При посеве семян в лесопитомниках для семян ели первого класса качества норма высева составляет 70 кг/га, для семян второго класса - 91 кг/га. Таким образом, ежегодно требуется высеять примерно 931 кг семян первого класса или 1210 кг - второго класса. Если посредством предпосевной обработки повысить класс качества семян со второго в первый, то экономия семян составит 279 кг. С учетом того, что стоимость одного килограмма семян ели второго класса составляет на сегодняшний день около 1500 рублей, то ежегодно можно сэкономить 418500 рублей. Также снижаются трудозатраты на посев. Кроме того, обработанные излучением семена прорастают значительно лучше и возможно снижение ежегодных потерь сеянцев с 20% до меньших величин. В пределе это позволяет сэкономить еще 46 кг семян ежегодно (или 69000 руб.), не говоря уже об экономии рабочего времени на дополнительную посадку. Таким образом, применение указанного метода позволяет экономить ежегодно до 325 кг семян ели, что эквивалентно 487500 руб.
Таким образом, технический результат способа предпосевной обработки семян оптическим излучением характеризуется:
- увеличением энергии прорастания и всхожести,
- существенным увеличением средней длины корешков проростков,
- экологической безопасностью,
- низкими затратами на применение и экономической эффективностью,
- возможностью визуального контроля процесса обработки,
- хорошей сочетаемостью с другими методами стимуляции.
Заявленный способ стимуляции при правильном подборе параметров облучения существенно активирует рост корешков проростков и рост сеянцев и может быть эффективно применен в лесном хозяйстве для лесовосстановления. Способ также может быть использован при коммерческих лесопосадках для удовлетворения спроса населения на ели в канун новогодних и Рождественских праздников, а также для сохранения неиспользуемых сельскохозяйственных земель путем их облесения по опыту ряда европейских стран (Германии, Польши и др.) (Беляков М.В., Рыбкина С.В. Предпосевная обработка семян древесных растений. Свидетельство РАО №8107 от 18.01.2005; Рыбкина С.В., Беляков М.В. Применение оптического излучения в качестве стимулятора роста древесных растений. - Смоленск: Изд.-во "Смоленская городская типография", 2005, 46 с.).
1. Способ предпосевной обработки семян ели европейской, включающий обработку семян ели европейской непрерывным излучением ближнего ультрафиолетового диапазона в течение 1-15 с с дозой облучения 18-19 Дж/м2, или импульсным излучением источника в течение 1-5 с со скважностью импульсов 1-2,5, силой излучения 8,1 и 14,6 мВт/стерадиан и частотой вращения дискового обтюратора 6,5 Гц, или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления через светофильтры на расстоянии 20 см в течение 1-40 с, или излучением разрядной ртутной лампы высокого давления в сочетании с химическими стимуляторами на расстоянии 20 см в течение 1-40 с.
2. Способ предпосевной обработки семян ели европейской по п.1, при котором в качестве источника непрерывного ультрафиолетового излучения, источника импульсного излучения используют источник полихроматического излучения со спектральным диапазоном, включающим излучение от ближнего УФ-спектра до границы инфракрасной (ИК) области.
3. Способ предпосевной обработки семян ели европейской по п.1 или 2, при котором обрабатывают семена излучением разрядной лампы через выделяющие ультрафиолетовые и фиолетовые светофильтры и отрезающие бесцветные светофильтры толщиной 1-5 мм.
