Влияние лазерного излучения на всхожесть семян гороха
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 20.09.2024
Нас окружает огромное количество растений, которые мы используем в различных областях своей жизни, они очень важны в природе и жизни человека. Факторы необходимые для их нормальной жизнедеятельности, это температура, влажность, свет. Человек культивируя растения, создает необходимые условия для их роста и развития.
В школьной теплице ежегодно выращиваем рассаду цветочных культур, которые затем высаживаем на пришкольном участке, ухаживаем за ними, затем они радуют наши глаза своей красотой. У моих родителей есть теплица для выращивания рассады овощей и цветов, где я помогаю ухаживать за растениями. Очень приятно, когда получается здоровая рассада, и в дальнейшем хороший урожай или красивые клумбы. Мне захотелось узнать, какие цвета стекла наиболее подходящие для выращивания рассады, ведь очень много вариантов теплиц в продаже. Поэтому мы решили определить, как влияет освещение на рост растений.
Мы впервые сеяли растения гороха и наблюдали как цвет влияет на их рост. Выводы работы можно в дальнейшем использовать дачникам при выборе теплицы для огорода, чтобы правильно выбрать цвет покрытия. Для уточнения результата, мы с папой проведем опыт по освещению разными цветами света растений в своей теплице.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| shag_19.docx | 798.17 КБ |
Предварительный просмотр:
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НОВО-ОЛЬХОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
Секция: Естественные науки
Щеголева Наталья Александровна
Учитель химии, МБОУ Ново-Ольховская СОШ
3.Постановка и решение задач исследования……………………………. 4
4.Научно-исследовательская часть. Теоретическая часть………………. 4
4.2.Влияние факторов окружающей среды на рост растений………….. 4
4.3.Фотосинтез. Пигменты растений………………………………………. 5
4.4.Морфологическая характеристика гороха посевного………………..5
Нас окружает огромное количество растений, которые мы используем в различных областях своей жизни, они очень важны в природе и жизни человека. Факторы необходимые для их нормальной жизнедеятельности, это температура, влажность, свет. Человек культивируя растения, создает необходимые условия для их роста и развития.
В школьной теплице ежегодно выращиваем рассаду цветочных культур, которые затем высаживаем на пришкольном участке, ухаживаем за ними, затем они радуют наши глаза своей красотой. У моих родителей есть теплица для выращивания рассады овощей и цветов, где я помогаю ухаживать за растениями. Очень приятно, когда получается здоровая рассада, и в дальнейшем хороший урожай или красивые клумбы. Мне захотелось узнать, какие цвета стекла наиболее подходящие для выращивания рассады, ведь очень много вариантов теплиц в продаже. Поэтому мы решили определить, как влияет освещение на рост растений.
В эксперименте использовались пророщенные семена гороха посевного.
1.Заполняем торфяные горшки для рассады почвенной смесью и сеем семена гороха на глубину 1см.
2.Помещаем горшки в емкость с водой для нижнего полива.
3.Делаем из пластиковых бутылок разных цветов: красного, голубого, коричневого, зеленого- мини-теплички.
4.Помещаем горшки в коробку и ставим на подоконник.
5.Ждем 3-4 дня прорастания семян, предварительно поместив семена во влажное, теплое место. Через четыре дня мы увидели дружные всходы гороха.
6.Накрыли горшки мини-теплицами разного цвета, а один горшок выращивать прозрачным(контроль).
Проводим наблюдения за растениями в течение 17 дней(с 10марта по 27марта), условия для выращивания использовались одинаковые. Полив осуществляли каждые 2 дня, единовременно, одинаково по объему воды. Проводим учет роста растений каждые три дня, проводим измерения с помощью линейки. Данные измерений вносим в таблицу. В процессе нашего исследования были сделаны фотографии.
III.Постановка и решение задач исследования.
Цель работы : выяснить, влияют ли цвет на рост растений гороха.
2.Подготовить расходный материал для посева семян гороха посевного для опыта.
3.Сделать теплички из разноцветного пластика.
4.Посеять семена и наблюдать за ростом растений гороха.
5.Сделать выводы о влиянии цвета освещения на рост растений гороха.
Объект исследования : растения гороха посевного.
Предмет исследования: влияние цвета освещения на развитие растений гороха посевного.
Гипотеза состоит в том, что различная цветовая гамма мини-тепличек для растений будет влиять на рост рассады растений гороха.
Методы исследования : обзор литературных источников, самостоятельное обдумывание, наблюдение; опыт.
Актуальность работы заключается в том, что выращивая рассаду и растения в разных местах (подоконник, теплица), мы можем помочь им лучше расти и правильно выбрать цвет покрытия теплицы.
Новизна работы в том, мы сеем семена растений гороха и наблюдаем как цвет мини-тепличек влияет на рост, работаем в роли исследователя на практике.
Под светом понимается лучистая энергия, которая воспринимается нашими глазами и делает окружающий мир видимым. Свет способен вызвать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом излучения. Свет разных дин волн вызывает разные цветовые ощущения.
Цвет конкретно присваивается объекту глазом человека в процессе зрительного восприятия. Таким образом, цвет – это свойство материального объекта, которое воспринимается как зрительное ощущение. Исаак Ньютон первым исследовал разнообразие световых лучей и особенности цветов.
4.2.Влияние факторов окружающей среды на рост растений.
Для нормального роста растений необходимы определенные условия, температура, влажность, состав почвы и воздуха, свет. Каждому растению необходимы свои определенные показатели данных условий. Недостаток или избыток света, влажности может нарушить нормальное развитие растения. Например, малое количество света может привести к вытягиванию растений, что связано с недоразвитием механической ткани в оболочках клеток.
4.3. Фотосинтез. Пигменты растений.
Для фотосинтеза солнечный свет-это основное условие, источник энергии преобразования неорганических веществ в органические, из углекислого газа и воды. При недостаточной освещённости скорость процесса фотосинтеза и активность роста находятся в тесной зависимости от интенсивности света: чем больше света, тем выше урожай. Однако избыточный свет не только не полезен растениям, но и даже вреден. От интенсивности освещения и его состава зависит образование хлорофилла, витаминов, ферментов, необходимых в жизни растений. Очень важна для растений видимая область спектра солнечной радиации. В ее составе наибольшее влияние на растения имеют красные, оранжевые, синие и фиолетовые лучи. М аксимальную часть энергии, необходимой для протекания фотосинтеза, обеспечивают красные и оранжевые лучи .
Помимо зеленого пигмента хлорофилла, каждое растение содержит в себе еще один чрезвычайно важный пигмент—фитохром, вещество многократно усиливающее способность растения улавливать свет и его спектральные оттенки. Фитохром кроме листьев есть и в семени. Красный спектр более полезен растениям, отвечает за развитие корневой системы.
Следует отметить, что наличие или отсутствие желто-зеленого цвета никак не влияет на развитие растения.
4.4.Морфологическая характеристика гороха посевного.
Горох посевной- однолетнее травянистое растение семейства Мотыльковые(Бобовые). Листья перистосложные, заканчивающиеся усиками. Цветки обоеполые, собранные в соцветие кисть. Для гороха характерна стержневая корневая система. На корнях имеются вздутия, где поселяются клубеньковые бактерии рода Ризобиум, усваивающие атмосферный азот, поэтому почва обогащена азотными удобрениями после произрастания там гороха. Плод гороха-боб, может быть саблевидной, прямой, серповидной формы. Горох очень чувствителен к влажности почвы, плохо переносит засуху.
Составив таблицу роста растений гороха посевного, мы увидели, что лучше всего он рос под красным и голубым светом.
Повышение урожайности и снижение себестоимости зерновых культур при одновременном улучшении качества зерна важная задача, успешное решение которой возможно лишь при широком внедрении передовых технологий. Современное производство продуктов растениеводства существенным образом зависит от количества и качества различных химикатов, напрямую или опосредованно влияющих на размер урожая и его качество. Уменьшение количества использования различных химических средств в получении продуктов полеводства и растениеводства является важной задачей современной агрофизической науки [1].
Однако решение этой задачи связано не только с эффективным использованием существующих методов обработки почвы, уборки урожая и подготовки семян к посеву, но и с разработкой эффективных электротехнологических приемов предпосевной обработки семян. В первую очередь необходимы такие средства воздействия, которые могут активизировать прорастание семян и усилить жизнедеятельность зародыша на начальном этапе его развития.
Установившееся в последнее время тенденция поиска альтернативных путей экологизации сельскохозяйственного производства призывает к изысканию новых способов предпосевной обработки посевного материала с целью повышения устойчивости растений к вредным факторам и стабильного получения высококачественной продукции.
В настоящее время существует множество способов предпосевной обработки. К ним относятся замачивание, промораживание, дражирование, стратификацию, скарификацию, протравливание и другие. Также применяются электрофизические способы, такие как обработка зерна оптическим, магнитным, и электромагнитным облучениями.
Перед началом экспериментов была обработана земля, подготовлены 3 грядки. В соответствии с целью исследования работа проводилась по следующим направлениям:
− экспериментальное исследование влияния электромагнитного излучения на объекты исследования;
− экспериментальное исследование влияния почвенных токов на объекты исследования.
Оценку влияния воздействия почвенных токов и влияние электромагнитного излучения на исследуемые объекты проводили по результатам всхожести, длины стебля, длины плода, и итогового сбора урожая.
По результатам эксперимента было выявлено, что всхожесть и кучность у двух экспериментальных групп была выше, чем у контрольной (рис. 1).
Рис. 1. Группы расположены в следующем порядке (слева направо), эксперименты по влиянию почвенных токов, эксперименты по стимулированию семян электромагнитным излучением, контрольная группа, выращиваемая в обычных условиях
Результаты показали, что оба вида стимулирования увеличивают всхожесть растений. Отобранные случайным образом на десятый день эксперимента растения пшеницы и редиса показали, что помимо этого увеличивается и рост растений (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость роста растений от метода стимуляций. (Сверху — ростки под влиянием почвенных токов, ниже– ростки, семена которых были стимулированы электромагнитным излучением, и контрольные ростки.)
Результаты экспериментального исследования всхожести:
Объект исследования
Всего посеяно
Взошло, шт. (из 100 шт.)
Всхожесть в%
Всхожесть по отношению кконтролю в%
При размножении древесно-кустарниковых пород семенами и укорененными черенками возникают проблемы увеличения грунтовой всхожести семян и укореняемости черенков для получения необходимого количества сеянцев и саженцев, требуемого для нужд лесовосстановления, создания лесозащитных полос и других насаждений. Эта проблема легко решается путем использования экологически чистого приема лазерной активации лесного материала.
Лазерное облучение усиливает имунные процессы, обеспечивая более полное использование адаптивного потенциала растения. Причем, наши многолетние испытания этого способа позволили с полной уверенностью утверждать, что грунтовая всхожесть семян лесных пород повышается на 15-30%, а укореняемость сеянцев– на 10-30%. Это позволяет увеличивать выход необходимого для лесовосстановления количества высококачественного посадочного материала.
Серию наших многолетних опытов (1995-2005 годы) с использованием лазерных технологий при выращивании лесных культур мы проводили в лесных питомниках Краснодарского опытного лесхоза, используя семена около 100 различных пород древесных и кустарниковых растений. При этом не было ни одной породы, которая в той или иной степени не отреагировала бы на лазерное облучение. Перед лазерной обработкой семена тщательно перемешивали для однородности исходного материала. После лазерной обработки семена не протравливали ядохимикатами.
При лазерной активации семян и черенков режим облучения задавался автоматически через пульт управления по регламенту. Время облучения 4-6 суток в зависимости от физиологического состояния семян, находящихся в состоянии покоя. Для семян, требующих интенсивной и длительной стратификации (выдерживание семян во влажном песке, торфе, мхе…при температуре + 1-5 градусов или под снегом для ускорения их проращивания), режим обработки лазером длиной волны 630-650 нм и выходной мощности излучения 25 мВт составлял шесть суток. После обработки семена и черенки находились в состоянии ''отлежки'' (в течение 1-2 недель).
Контрольные (необработанные лазером) семена и черенки хранились отдельно от активированных лазером, чтобы не было энергообмена между этими образцами.
Черенки в течение всего периода лазерной обработки должны быть погружены на 1/3 в воду, чтобы исключить их высыхание. Режим облучения черенков был такой же, как и семян, и обрабатывался совмещенно по одному регламенту (рис.1). После лазерной обработки черенки и семена выдерживались в общей массе в течение 1-2 недель для энергообмена - выравнивания энергетических и физиологических параметров. Известно, что лазерная обработка семян вызывает биоэнергетическое взаимодействие между семенами и энергообмен между ними, зависящий от массы семян (чем она больше, тем больше эффект лазерной активации и длительность его сохранения).
Рис 1.Лазерая обработка семян и черенков лесных культур
Облученные и необлученные образцы семян и черенков высевали и высаживали в питомнике на грядках (делянках) шириной 1 м и протяженностью 15 м. Для анализа ответных реакций растений на болезни их выращивали при интенсивном поливе, прикрывая пленкой, чтобы спровоцировать корневые гнили и ржавчину. При выкопке измеряли высоту растений, длину главного корня.
Опыт показал, что многообразие ответных реакций различных древесно-кустарниковых пород на облучение вполне объяснимо и в каждом конкретном случае требуется соответствующий анализ.
В табл. 1 и 2 приведены некоторые примеры лазерного облучения семян и черенков древесно-кустарниковых пород, имеющих различную исходную всхожесть и укореняемость.
В задачу проведения исследований по влиянию электрофизических способов обработки на посевной материал входило изучение электрофизических свойств зерна пшеницы, выявление доз, вида и характера воздействий, вызывающих устойчивость к болезням и вредителям, а также выносливость к неблагоприятным факторам, укрепление растений, как на ранних этапах развития, так и в последующих периодах роста.
В полевых условиях на Опытном поле ФГБОУ ВПО Волгоградского ГАУ исследовано влияние стимуляции электромагнитным полем различных параметров на энергию прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы.
Для опытов был взят сорт озимой пшеницы Донской сюрприз, разновидность – лютесценс. Повторность в опытах трехкратная, размещение делянок систематическое. Норма высева составила 3,0 млн. всх. семян/га; глубина сева, ширина междурядий – классическая: h = 6 см, H = 15 см (СЗ-3,6). Срок сева – оптимальный для данной почвенно-климатической зоны (светло-каштановые почвы правобережья Волги) – 2-я декада сентября.
Для соблюдения точности и чистоты эксперимента в схему опыта был введен вариант с необработанным семенным материалом – контроль (чистый посев), а также, чтобы исключить гипотетическую вероятность влияния стимуляций химической природы, а не искомой электрофизической – был введен вариант с добавлением к контролю стартовых доз минерального питания. Удобрение NPK (азофоска) вносилось в расчетной дозе по необходимому элементу питания для растений на первых этапах органогенеза – фосфору – P20. Сев проводился с обязательным прикатыванием посевов.
Установлено, что последствия электрофизического воздействия начинают проявляться уже на первых этапах развития растений. Через 48 часов 72 % семян‚ подвергшиеся электрофизическому воздействию, имели проросток длиной до 1,0 см, 18 % – до 1,5 см с тремя активными корешками, в то время как семена двух других вариантов лишь слегка набухли (увеличились в объеме).
На 5 сутки семена, прошедшие электрофизическую стимуляцию определились дружными всходами, на 11 сутки взошли семена с химической стимуляцией (с внесением удобрений), а на 14-15 сутки отметились всходы контроля ( рис. 1).
Рис. 1. Процесс прорастания семян озимой пшеницы:
вариант слева - электрофизической обработки, справа – контроль (96 часов после посева)
Количественные и качественные показатели урожая зерна, полученного от растений при электрофизической обработке немного уступают растением с внесенными удобрениями, но превосходят значения показателей контрольного варианта (таблица 1).
Наименьшее количественное обилие проросших семян зафиксировано в варианте с использованием переменного электрического поля при расстоянии до обрабатываемого слоя 7 см – 4,3%. На контроле энергия прорастания в среднем составила 7%. При стимуляции семян переменным электрическим полем на расстоянии до слоя 0,7 см (вариант 2) и постоянным электрическим полем коронного разряда с расстоянием до слоя 0 см (вариант 3) этот показатель оказался значительно выше по сравнению с контролем – 23,0 и 28,5% соответственно. На третьи сутки наблюдений количество проросших семян, среди обработанных, увеличилось в среднем в 2,1…2,6 раза по сравнению семенами, не подвергавшимися воздействию электрического облучения.
Скорость и дружность прорастания посевного материала, подвергшегося влиянию электрического воздействия, на четвертые сутки эксперимента несколько выровнялась. Оптимальным режимом в этом отношении оказался вариант 2, где дружность развития семян составила 96,0%. В вариантах 1 и 3 энергия прорастания составила 92,5 и 92,0% соответственно, при этом на контрольном варианте данный показатель был в два раза ниже.
Визуальная картина проведенных экспериментов по выявлению скорости и дружности прорастания, а также определения энергии всхожести представлена на рисунке 3. На рисунке представлены результаты исследований по воздействию на семена тритикале переменным электрическим полем и импульсными воздействиями по сравнению с контрольными образцами.
Из представленных данных четко видно стимулирующее действие электрической обработки зерна. Предполагается, что в момент воздействия электрическим полем внутри семени происходит перераспределение электрических зарядов, что, в свою очередь, изменяет ход физико-химических процессов, влияющих на последующий рост и развитие растений. Анализ материалов по изменению всхожести семян выявил следующие результаты. Наиболее отзывчивы семена на облучение переменным электрическим полем с расстоянием до слоя 0,7 см (рис. 4). Здесь нормально проросших семян в пробе оказалось 98,7%, что на 4% больше, чем в контрольном варианте. Всхожесть семян на других вариантах практически не отличалась от таковых в контроле.
Рис. 4. Анализ материалов по изменению всхожести семян
На основании проведенных лабораторных наблюдений выявлен оптимальный режим электрообработки посевного материала. Высокий результат стимулирующего воздействия объясняется увеличением хода биологических процессов в семени за счет получения дополнительной энергии при обработке.
Для предварительной оценки практической применимости предлагаемого способа предпосевной стимуляции были проведены поисковые эксперименты. При проведении исследований реализовывались следующие виды обработок:
1) электрическими импульсами с различными значениями энергий одного импульса, различными частотами следования воздействующих импульсов;
2) высокочастотным высоковольтным разрядом с постоянными значениями амплитуды воздействующего напряжения и частоты следования этих разрядов.
В ходе экспериментов выявлено, что эффект воздействия электростимуляции на всхожесть семян зависит не только от дозы возмущающего фактора, но также и от состояния (то есть чувствительности к воздействию) семян. Приём предпосевной обработки в электрическом поле эффективен для семян с пониженной всхожестью, но высокой жизнеспособностью. Полученные данные свидетельствуют, что чем больше разница между всхожестью семян и их жизнеспособностью, тем выше эффективность данного приёма.
По результатам поисковых экспериментов можно сделать следующие заключения:
1. Ввиду значительного сопротивления зерновой массы семена зерновых рекомендуется увлажнять перед обработкой.
2. Во избежание огрехов, при воздействии полем дугового разряда следует строго соблюдать однослойное распределение зерна в обрабатываемой массе.
Активизация начальных этапов развития семян, подвергшихся воздействию электрического поля, приводит к изменению морфологических характеристик проростков (табл. 2, рис. 5) У вегетирующих растений происходит удлинение первых междоузлий, формируется более мощная, по сравнению с контролем, корневая система. Очень важным для условий аридной зоны является тот факт, что рост корней способствует более быстрому укоренению растений, лучшему использованию ими весенней влаги и питательных веществ.
Степень влияния электростимуляции зависит от режима обработки. Лучшие результаты зафиксированы с использованием импульсного тока, особенно при воздействии на семена в течение 120 секунд. Наблюдаемое при этом повышение морфофизиологических показателей проростков, несомненно, способствует увеличению урожайности.
Полученные результаты (рис. 6) позволяют констатировать, что сразу после обработки влажность зерновой массы увеличивалась по сравнению с контрольной, а затем несколько падала, но вместе с тем значение этой влажности оставалось выше, чем у необработанного зерна. Такие результаты могут свидетельствовать о том, что при электровоздействии происходят такие внутриклеточные изменения, в результате которых связанная влага смешивается.
В современной литературе имеется материал, свидетельствующий о возможности управления фитосанитарным состоянием и формирования элементов продуктивности сельскохозяйственных культур через применение электрофизических методов. К их числу относится предпосевная обработка семян в электрическом поле. Использованием данного приема достигается повышение устойчивости семян к стрессовым факторам, вследствие снижения электропроводности.
Стимулирующее влияние электрического поля на семена включает регуляторные изменения на всех уровнях организации растительного организма. Следствием этих изменений является формирование устойчивости растений к комплексу вредных факторов, в том числе к хозяйственно опасным вредителям и инфекционным заболеваниям. В ходе экспериментов установлено, что электрообработка посевного материала способствует снижению численности и вредоносности фитофагов на 46,5-68,3 % и 13,1-88,5% соответственно (табл. 3). Причём эффективность данного приёма в защите растений от разных вредителей находится в прямой зависимости от режима обработки.
Наиболее высокие результаты показали:
–против хлебных блошек и меромизы – переменное электрическое поле с экспозицией 120 секунд;
– против шведской мухи – переменное электрическое поле с экспозицией 60 секунд;
–против пшеничного трипса – постоянное импульсное поле с экспозицией 60 секунд.
Электростимуляция семян зерновых культур относится к числу приёмов, способствующих решению задачи минимизации в агробиоценозах вредителей и максимальной циркуляции энтомофагов.
Электроимпульсная обработка посевного материала независимо от параметров воздействия отрицательно сказывается на развитии семенной инфекции. Лучшие результаты показывают электризация семян переменным полем в течение 60 секунд, обеспечивающее подавление патогенов на 5,5…27,2%. В наибольшей степени данный режим предпосевной обработки семян сказывается на представителях рода Helmintosporium, Fusarium. Спустя семь суток после облучения мицелий данных грибов был стерильным и в дальнейшем споруляции не наблюдалось (рис. 7). Воздействие на семена электростатического поля способствует повышению иммунности и устойчивости посевов зерновых культур к хозяйственно опасным инфекционным заболеваниям (таблица 4, а и б).
В наибольшей степени повышается чувствительность растений к листостеблевым патогенам. Так, при поражении листьев гельминтоспориозом и септориозом на них образовывалось небольшое количество некротических пятен, и, в дельнейшем развитие указанных болезней не наблюдалось. Более эффективным оказалось действие переменного электрического поля с экспозицией 60 секунд – интенсивность развития листостеблевых инфекций снижалась: ячмень на 5– тритикале- 5,4…10,8%. Постоянное электрическое поле в меньшей степени сказывалось на иммунности растений. Следует отметить, что увеличение экспозиции до 120 секунд приводит к снижению интенсивности развития листостеблевых патологий на 4,2…11,5%. Наименее отзывчивы к использованию электрофизического метода возбудители корневых гнилей. Воздействие на семена электромагнитными полями разных параметров обеспечивает снижение развития заболеваемости вегетирующих растений на 3,1…4,2%.Наряду с оптимизацией фитосанитарного состояния посевов при предпосевной обработке семян электрическим полем выявлено стимулирующее действие его на структуру урожая зерновых культур (таблица 5).
Таким образом, обработка посевного материала электрическим полем оказывает положительное влияние на все элементы структуры урожая. Наибольший эффект, причём комбинировано по всем показателям, достигается при использовании постоянного электрического поля (Рис. 8). Учитывая неблагоприятные погодные условия в период налива зерна, более высокие показатели массы 1000 на вариантах с применением постоянного электромагнитного поля свидетельствуют о повышении общего уровня засухоустойчивости растений.
Читайте также: