Предпосевная оптическая обработка семян зерновых культур на примере озимой ржи «Фаленская 4»

Введение: В современных интенсивных технологиях растениеводства большое внимание уделяется химическим способам предпосевной обработки семян. При этом игнорируется отрицательное влияние такой обработки на энергию прорастания и всхожесть семян, что заставляет помимо протравителей ещё и применять дополнительно стимуляторы роста и развития растений. Альтернативное решение – применение когерентного излучения мощностью до 100 мВт. Ранее проведённые исследования на многих сельскохозяйственных культурах подтверждают стимулирующий эффект лазерного излучения (фотоактивации) на первоначальный рост и развитие растений. Однако дальнейшее влияние фотоактивации мало изучено. В данной работе показано развитие растений озимой ржи «Фаленская 4» после лазерной предпосевной обработки от всходов до уборки урожая.

Цель: Проверить ранее разработанную методику предпосевной оптической обработки семян, оценить эффективность такой обработки, подобрать наиболее оптимальные режимы, спроектировать оборудование на современной элементной базе, используя в качестве источников когерентного излучения полупроводниковые диоды.

Материалы и методы: Исследования реализовывалось в 2018–2022 гг. в лаборатории ООО «НИИ “Агролазер”» и на полях хозяйств Удмуртской Республики. В качестве материалов использовались семена озимой ржи «Фаленская 4». Источником когерентного излучения служила установка «Луч-5» с регулируемой мощностью излучателей. Экспозиции лазерной обработки устанавливалась в соответствии с планом эксперимента. Контролем служили семена без лазерной предпосевной обработки.

Результаты: На момент уборки в вариантах с обработкой семян лазерным излучением отмечено, что (1) ранее разработанная методика предпосевной оптической обработки семян подтвердила свою эффективность – режимы такой обработки сохраняют свое влияние вне зависимости от состояния семян, места их происхождения. Эффект прироста урожайности озимой ржи «Фаленская 4» получен на одних и тех же режимах работы установки «Луч-5» вне зависимости от прочих факторов; (2) предпосевная лазерная обработка семян оказывает своё воздействие на весь период вегетации, отмечено существенное улучшение показателей развития растений начиная от посева и заканчивая уборкой; (3) растения озимой ржи после предпосевной лазерной обработки семян условия засухи переносят существенно лучше; (4) количество продуктивных стеблей возросло, что обеспечивается увеличением полевой всхожести семян, кущения в ходе развития растений и позволяет существенно снизить норму высева и, соответственно, затраты на производство продукции растениеводства; (5) как результат после предпосевной лазерной обработки семян увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур. (6) увеличение урожайности культур без существенного роста затрат на возделывание ощутимо снижает затраты на производство продукции растениеводства.

Выводы: Полученные данные позволяют рекомендовать технологию предпосевной обработки, основанную на применении когерентного излучения, для семян озимой ржи «Фаленская 4» с целью увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и снижения затрат на производство продукции растениеводства. 

1. Samiya, Sikandar Aftab & Ayesha Younus. Effect of low power laser irradiation on bio-physical properties of wheat seeds / Samiya, Sikandar Aftab & Ayesha Younus // Information Processingin Agriculture — 2020. — №7 — S. 456-465.

2. Zongbo Qiu, Mengmeng Yuan, Yanyan He, Yongfang Li & Liang Zhang. Physiological and transcriptome analysis of He-Ne laser pretreated wheat seedlings in response to drought stress // Scientific REPOrTS — 2017 — №7 — S.1-23, doi:10.1038/s41598-017-06518-z

3. Абашева, О.Ю. Обоснование перспектив развития сельскохозяйственной организации на основе современных методов планирования / О.Ю. Абашева, С.А. Лопатина // Наука Удмуртии. - 2014. - № 3. - С. 55-61.

4. Акимов, В.И. Светолазерная стимуляция семян огурца в защищенном грунте / В.И. Акимов & Н.Р. Авраменко // Вузовская наука — сельскохозяйственному производству: мат-лы XXIV науч.- произв. конф. проф.- преп. состава Ижевского с.-х. института. — 14–15 нояб. 1991. — Ижевск: ИжСХИ, 1991. — 164 с.

5. Алексеева, Н.А. Экономико-статистические аспекты повышения эффективности использования сельскохозяйственных земель / Алексеева Н.А., Абашева О.Ю. & Редников В.Л.// ModernEconomySuccess. – 2022. – № 3. – С. 45-51.

6. Будаговский, А.В. Совершенствование электротехнологических лазерных методов обработки семян и растений: дис. … канд. техн. наук: 05.20.02. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. — 315 с.

7. Гусева, Н.В. Измерение доли интерференционной полосы фазовым методом / Н.В. Гусева & М.М. Киселев // Материалы Международной научно-практической конференции «Научно обосно-ванные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства», ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА. – 2017. – С. 245-247.

8. Гусева, Н.В. Измерение плотности ВЧ и СВЧ энергии методом лазерной интерференционной тер-мометрии / Н.В. Гусева, М.М. Киселев, П.В. Дородов, Г.М. Михеев & В.А. Морозов // Ин-женерный вестник Дона. – 2013. – № 1 (24). – С.6.

9. Гусева, Н.В. Разработка устройства для управления и стабилизации мощности излучения полупро-водникового лазера / Н.В. Гусева & М.М. Киселев // Материалы Международной науч-но-практической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству» в 3 томах. Том 2., ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА. – 2019. – С. 236-239.

10. Долговых О.Г. Формирование структуры урожайности при выращивании зерновых культур с ис-пользованием лазерных технологий в Удмуртии /О.Г. Долговых, В.В. Красильников, О.Н. Крылов, Р.Р. Газтдинов //В сборнике: Резервы экономического роста предприятий и органи-заций. Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции. — 01.01-31.12.2009. — Ижевск: ИжГСХА, 2009 — С. 44-47.

11. Долговых О.Г., Крылов О.Н. & Красильников В.В. Применение когерентного излучения при воз-делывании зерновых / О.Г. Долговых, О.Н. Крылов & В.В. Красильников// Вестник Феде-рального государственного образовательного учреждения высшего профессионального об-разования "Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горяч-кина" №1 (32)./ Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Го-рячкина. — М.: МГАУ, 2009. — С. 7-11.

12. Долговых О.Г., Крылов О.Н. Лазер и качество семян / О.Г. Долговых, О.Н. Крылов// CO-MAT-TECH 2007. 15 International Scientific Conference. Quality assurance of products, safety of production and environment: Proceedings of the contributions: 18-19 October. Slovak university of technology in Bratislava, Faculty of Materials Science and Technology. — 2007. — С. 44-45.

13. Долговых О.Г., Крылов О.Н., Кузнецов С.И. & Соловьев А.И. Влияние предпосевной обработки семян кресс-салата и укропа когерентным излучением на развитие растений / О.Г. Долговых, О.Н. Крылов, С.И. Кузнецов & А.И. Соловьев // Вавиловские чтения - 2007. Материалы Ме-ждународной научно-практической конференции, посвященной 120-й годовщине со дня ро-ждения академика Николая Ивановича Вавилова. Под редакцией Н.И. Кузнецова / ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова".—. 26–30.11.2007. — Саратов: СГАУ, 2007. — С. 163-167.

14. Дородов, П.В. О методе смещения интерференционной картины током инжекции полупроводникового лазера / П.В. Дородов, Н.В. Гусева, М.М. Киселев & Г.М. Михеев // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2018. – № 2 (55). – С. 91-98.

15. Инюшин, В.М. Луч лазера и урожай / В.М. Инюшин, Г.У. Ильясов, Н.Н. Федорова. — Алма-Ата: Кайнар, 1981. — 188 с.

16. Коняев Н.Ф. Математический метод определения площади листьев растений. — Докл. ВАСХНИЛ, М, 1970. – № 9. – С.5-6.

17. Коняев Н.Ф., Житов В.В. & Коняева М.А. Формулы площади листьев некоторых сортов томата. — Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1975. – № 5. – С.103-105.

18. Крылов О.Н. & Абашева О.Ю. Цикличность производства овощей и эффективность тепличного хозяйства /О.Н. Крылов & О.Ю. Абашева // Овощи России — 2017. — № 2 (35). — С. 92-96.

19. Крылов О.Н. Влияние предпосевной лазерной обработки семян на развитие и рост рассады огурца церес F1 //Овощи России. — 2017. — № 3 (36). — С. 42-48.

20. Крылов О.Н. Возможности лазерной обработки семян огурца / О.Н. Крылов, О.Г. Долговых & Н.К. Альков // Научный потенциал - аграрному производству. Материалы Всероссийской науч-но-практической конференции, посвященной 450-летию вхождения Удмуртии в состав Рос-сии./ Ижевская государственная сельскохозяйственная академия. — 26–29.02.2008. — Ижевск: ИжГСХА, 2008. — С. 36-41.

21. Лекомцев П.Л., Колесников С.А., Долговых О.Г. & Крылов О.Н. О предпосевной обработке семян овощных культур лазерным излучением / П.Л. Лекомцев и др. // Энергосбережение в сельском хозяйстве: к 70-летию ВИЭСХ (1930-2000). Труды 2-й Международной научно-технической конференции (03-05 октября 2000 г.) / Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства. – М.: ВИЭСХ, 2000. – Ч. 2. – С. 328-329.

22. Умаров Х.Т., Инюшин В.М. и др. Биофизические и физиологические показатели роста сельскохо-зяйственных культур под действием гелий-неонового лазера. – Ташкент: ФАН, 1991. – 152 с.

23. Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман. — М.: Мир, 1977. — 552 с.

24. Чазова И.Ю. Технико-экономическое обоснование внедрения новых технологий в овощеводстве закрытого грунта: монография / И.Ю. Чазова, А.К. Осипов, О.Г. Долговых, Д.В. Кондратьев & О.Н. Крылов. – Ижевск: КнигоГрад, – 2009. – 212 с.

25. Якобенчук В.Ф. Эффективность светолазерного облучения семян // Вестн. с.-х. науки, 1989. – №4 (392). – С. 123-128.