Введение к работе
Актуальность теми. Важнейшей задачей физиологии растений является создание новых прогрессивных направлений биотехнологии и биоинженерии растений. Разработка интенсивных методов растениеводства, обеспечивающих высокую продуктивность и устойчивость растений, приобретает особую актуальность, гак.как в настоящее время увеличе-. ние производства зерна сопровождается ростом энергетических затрат и неблагоприятным влиянием на окружающую среду [Мокроносов, 19883.
Исследование фотосинтетических процессов, закономерностей распределения ассимилятов. роста и развтития растений во взаимосвязи с условиями выращивания является основой для создания модели сорта и разработки методов регулирования физиологических процессов растений [Ничипорович.1955,1982; Мокроносов, Гавриленко,1992;.Курсанов,1976; Шевелуха, 1992]. Ведется поиск и изучение механизма действия новых регуляторов роста химической и физической природы, способствующих более полной реализации потенциальной продуктивности растений.
Для управления ростом и развитием используются физические воздействия: различные виды излучений, электромагнитные поля, давление и др. Физические стимуляторы отличаются технологичностью,, эффективностью, производительностью. Недостатками указанных, методов являются трудность дозировки и наличие' мутагенного эффекта. Поэтому в программу настоящего исследования входил поиск физического фактора, преимущества которого заключались бы в экологической безвредности, эффективности, отличной воспроизводимости результатов, технологичности и экономической целесообразности; выяснение биологического ответа на клеточном и организменном уровнях при различных режимах обработки и выбор на этой основе оптимальных способов воздействия.
Цель и задачи. Целью работы является выявление закономерностей изменения биохимических, морфофизиологических, цитогенетических особенностей и продуктивности растений в зависимости от параметров ударно-волнового воздействия и внедрение в производство метода, предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для повышения их урожайности.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить ряд задач: 1) проанализировать существующие способы физической стимуляции физиологических процессов растений; 2) создать схему ударно-волнового нагружения семян и выбрать методы расчета его параметров; 3) изучить детально влияние режимов обработки на биологические особенности растений различных видов, используя анатомические, фи-зиолого-биохимические и цитогенетические методы: 4) установить за-
Моск. V.b.V .лддэмия
Ино. №.А.г53й#
кономерности изменения физиологических особенностей растений в зависимости от интенсивности воздействия ударней волны, б) определить оптимальные параметры воздействия импульсного давления на продуктивность растений и внедрить в промышленное производство способ предпосевной обработки семян Защищаемые положения.
-
Схема предпосевной обработки семян импульсным давлением, режимы воздействия и способ их расчета
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволившие выявить изменения морфофизиологических особенностей растений в зависимости от параметров обработки
-
Основные закономерности биологических изменений и возможности управления физиологическими процессами растений с гомощью воздействия импульсного давления
-
Способ предпосевной обработки семян импульсным лав'еімем для повышения продуктивности растений и результаты его внедрена в производство
Научная новизна. Рпервые гокаяана во-можность ггименения ударной волны, вызванной детонацией в-*г«в-4птгго Еетрстяп, дль активизации роста растений, на основании чего предложен метод предпосевной обработки семян. РазраСотпьы гритпты уї"и<лв-"ені'я гсчм'Трами воздействия и' выбрали интервалы д шлений, спосоОстгутадих изменению морфофизиологических особенностей ртстений Показано с^реде.'ягчаер влияние давления в /дарней волне на фичио."огг аеские грсчессы и гро-дуктивность растений.
Выявлено стимулир/шее дриствие импульсчего гаялеяия в і и.-яр-ность ферментов. ро>~т, развитие, интенсивно» тг 5отосі(нтса'\ г >ст< і и Л гречихи, пшонина, тсмоітсз. егуріл и д;> Ус u v io, что ич'_и-мость изменения р-ідч ф биологических г к.1-«чт< * й от ір.ч'чи 'w даляе-ния имеет два максимума, пололечи которых являете- видосг'-и'^'Ч-ным. Обнаружено с,г-ственч'-*» г»*нчние г*.р. мгтр п V" ч- >-"о_*>-вс-о рагружения на гормональный Счяанс рутений hi^-ivmhv ь'.-сл ч pVn'b» фазы онтогенеза и, как следствие, на их норфоф чио.-с-нч^ские особенности и продуктивность Показаны во мутности \грчолг> м і ;<утсм и развитием растений и грогнсирсвінич vf* "имения ^рсч^й-ти сельскохозяйственных кулгтур
КОМПЛеКСНЫМИ ИССЛ ДГ51НЛЯМИ /СТс«1""**еьо H"V FY" 'р _ -J
спектра физиологических грсцесссв. Е сгл,-м с чем гегсг КТ<">« J . р.! менение ударно-вплнеагй обработки а сел^г-х/ч, іьо гснетл'-о-'Л paSo-
— . ' - з -те, биотехнологии и т.д. На основании полученных результатов и литературных данных предложена гипотетическая модель механизма изменения физиологической активности и повышения продуктивности растений в результате обработки импульсным давлением.
Использование результатов исследования. На основе изучения изменения физиологических процессов растений, прошедших предпосевную ударно-волновую, обработку, разработана специальная технология. В совхозе "Тепличный" г.Пензы проведены производственные опыты по исследованию морфофизиологических особенностей и урожайности томатов и огурца защищенного грунта после обработки семян импульсным давлением, по результатам которых оформлен Протокол. Использование метода в производстве позволило получить фактический годовой экономический эффект 364 млн. 440 тыс. руб. Составлены Акт о внедрении и Расчет экономической эффективности по .научно-исследовательской работе. Получено решение о выдаче патента на способ обработки семян.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на I и II межвузовских научных конференциях по действию физических и химических факторов на рост и развитие сельскохозяйственных растений (Орехово-Зуево, 1993 г.,1996 г.); на межвузовской научной конференции "Биология и экология в системе современного педагогического образования" (Санкт-Петербург,1994); на III Международной конференции "Регуляторы роста и развития растений" (Москва, 1995); на ежегодном Международном симпозиуме по физико-химическим основам физиологии растений (Пенза, 1996), на научных советах совхоза "Тепличный" и научных конференциях ПГПУ им.В.Г.Белинского (Пенза, 1992-1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения; обзора литературы; экспериментальной части, включающей описание применявшихся методик, изложение и обсуждение результатов опытов; заключения; выводов; списка использованной литературы (172 наименования, из них 26 зарубежных авторов); приложения. Работа включает 163 страницы машинописного текста, 40 рисунков, 17 таблиц. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 1. ОБЪЕКТЫ И МТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Основные исследования проведены на растениях гречихи Fagopy-гші esculentum Moench. сорта Аромат, выращенных в условиях мелкоде-ляночного опыта на базе Пензенского ботанического сада имени И.И. Спрыгина. Также использовались растения овощных культур: томатов гибридов Fi Карлсон, Тортилла, Шаг'анэ и др. и огурца гибридов Fi
