Предпосевная обработка семян и повышение биологической активности оросительной воды

ПРЕДПОСЕВНАЯ ОБРАБОТКА СЕМЯН И ПОВЫШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

PRESOWING SEEDS PROCESSING AND IRRIGATION WATER BIOLOGICAL ACTIVITY INCREASE

С. М. Григоров, доктор технических наук

ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

А.Н. Чушкин; Е.И. Чушкина

ГНУ Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий

S.M.Grigorov

Volgograd state agricultural academy

A.N. Chushkin; E.I. Chushkina

Povolzskij scientific-research institute of ecological and land-improvement technologies

На современном этапе развития орошаемого земледелия необходима разработка нетрадиционных технологий и создание эффективных экологически безопасных методов повышения урожайности овощных культур. Результатами исследований установлена возможность использования электрохимически активированной воды для эффективного оздоровления и повышения продуктивности агроэкосистем.

At the present stage of irrigated agriculture development it is necessary to work out nontraditional technologies and to create effective ecologically safe method of vegetable crop productivity increase. By the research results the electrochemically activated water use opportunity for effective enhancement and productivity increase of agroecosystems was established.

Ключевые слова: активация воды, католит, анолит, катодная камера, анодная камера, обработка семян.

Key words: water activation, catholyte, аnolyte, cathodic chamber, anodic chamber, seeds processing.

Перед посевом применяют различные приемы воздействия на семена, способствующие быстрому и дружному появлению всходов, ускоренному развитию молодых растений, увеличению раннего и общего урожая. С семенами пропашных культур передается ряд болезней и вредителей, поэтому обязательным приемом при подготовке семян к посеву является их обеззараживание.

На современном этапе в сельскохозяйственном производстве весьма актуальной проблемой является подавление фитопатогенов. Один из важнейших приемов, сдерживающих распространение и развитие опасных инфекционных заболеваний растений - предпосевная обработка семян, которая проводится преимущественно химическими препаратами. Учитывая вызываемые ими необратимые негативные изменения природной среды необходимо изыскание для этих целей альтернативных нехимических средств.

Существует большое количество различных препаратов, которые могут обеспечить хороший рост и развитие растений. К этим препаратам в основном относятся стимуляторы и ингибиторы роста.

Применение стимуляторов ускоряет рост и развитие растений, но не всегда улучшает процессы укоренения.

Применение ингибиторов роста, наоборот, вызывает ускоренное созревание.

Эти препараты обладают следующими свойствами: ускоряют прорастание, повышают активность роста растений и устойчивость растений к бактериальным, вирусным и грибковым болезням, увеличивают количество завязей, однако все они дорогостоящие. Повышение урожайности с применением регуляторов роста примерно на 25-30 % больше по сравнению с применением обычной воды.

Практика показывает, что во многих случаях применение этих препаратов ухудшает экологическую обстановку окружающей среды. Обычная вода, наоборот, не загрязняет окружающую среду, но и не может обеспечить устойчивую урожайность.

Обычная вода в природе имеет положительный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в пределах +150...+250 мВ (кроме ледниковой воды в горных местностях, где талая вода имеет отрицательный потенциал -50...-100 мВ). В организме человека, животных и растениях вода во всех химических реакциях предварительно перерабатывается и получает отрицательный ОВП до -50...-150 мВ. Для изменения ОВП природной воды организму человека, животных и растений требуется расходовать большое количество жизненной энергии.

Основными процессами, обеспечивающими рост и развитие любого организма, в том числе и растений, являются окислительно-восста-новительные реакции, связанные с передачей или присоединением электронов. Энергия, выделяемая при этих реакциях, расходуется на обеспечение процессов жизнедеятельности.

Наиболее значимым фактором, влияющим на параметры окислительновосстановительных реакций, протекающих в любой жидкой среде, является окислительновосстановительный потенциал (ОВП) среды, в которой протекает эта реакция.

Если поступающая в растение оросительная вода имеет ОВП, близкий к значению ОВП внутренней среды растений, то электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды, и вода с питательными веществами хорошо усваивается растением, поскольку обладает биологической совместимостью по этому параметру. Если оросительная вода имеет более отрицательную величину ОВП, чем ОВП внутренней среды растения, то она подпитывает его этой энергией, которая используется клетками как энергетический резерв антиокислительной защиты растения от неблагоприятного влияния внешней среды.

Значительный интерес в связи с этим представляет использование электрохимически активированной воды. По механизму действия такую воду можно отнести к стимуляторам роста растений и иммуномодуляторам. Ее можно использовать для предпосевной обработки семян и вегетирующих сельскохозяйственных культур с целью улучшения развития растений и повышения устойчивости к неблагоприятным факторам.

Проанализировав литературные источники в данной области, можно сделать вывод, что крайне мало исследований сделано в сельскохозяйственной отрасли, в частности, растениеводстве: не определены оптимальные параметры окислительно-

восстановительного потенциала (католита и анолита) для посевного материала; мало исследовано влияние: активированной воды на процесс предпосевной обработки семян, активированной воды на рост и развитие растений, на продуктивность культур, электрохимически активированных растворов на вредителей и болезни сельскохозяйственных культур.

Направленное изменение ОВП оросительной воды обеспечивается установкой для электрохимической активации (рис. 1).

Установка относится к техническим средствам для электрохимической активации питьевой и оросительной воды с обеспечением её окислительно-восстановительных свойств и повышения биологической ценности. Патентообладателем является ГНУ Поволжский научноисследовательский институт эколого-мелиоративных технологий (патент № 2252920).

Установка для электрохимической активации оросительной воды (рис. 1) состоит из напорного источника 1 обрабатываемой воды, из электролитического элемента модульного типа 2, выполненного в виде диафрагменного цилиндрического электролизера, перед входными патрубками 3, 4 которого установлены манометр 5 и вентиль 6, а выходные патрубки 7, 8 оборудованы вентилями 9, 10 и расходомерами 11, 12, из источника тока 13, соединенного с клеммой анода 14 и с клеммой катода 15 через узел коммутации, включающий

разделительный трансформатор 16, регулятор напряжения 17, диодный мост 18, вольтметр 19, амперметр 20.

Рисунок 1

Лабораторная установка комплектуется также рН-метром с набором измерительных электродов (хлорсеребряный, стеклянный и платиновый). Этот прибор позволяет проводить измерения показателя рН и окислительно-восстановительного потенциала Rh анолита, католита и исходной воды.

Подготовка прибора к работе осуществлялась следующим образом: проверялся и устанавливался нуль показывающего прибора. Переключатели прибора устанавливали в положение 'Ч°" и "-1-19", после чего прибор был включен в сеть и прогревался в течение 30 минут.

Для измерения водородного показателя рН использовались электроды ЭСЛ-51Г-05 и хлорсеребряный электрод, заполненный наполовину свежеприготовленным 0,1%-м раствором хлористого калия. Для измерения окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала) Rh использовался платиновый электрод ЭТПЛ-01М и вышеупомянутый хлорсеребряный электрод.

Подготовку электродов производили в соответствии с указаниями, изложенными в паспортах на электроды.

Таблица 1 - Показатели воды, подготовленной на установке электрохимической активации

С со И ^ о Катол ит -50 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800

Аноли т +50 +100 +200 +300 +400 +500 +600 +700 +800

& а л Катол ит 8,16 8,5 8,96 9,33 9,43 9,67 10,05 11,0 11,32

Аноли т 7,66 7,63 7,53 6,89 6,53 6,48 6,38 6,33 5,48

Вода из источника орошения (не активированная): ОВП = +250 мВ, рН = 7,1 ед., общее количество солей - 160 мг/л

Получаемая активированная вода с помощью данной установки считается биологически активной.

Существующие способы повышения биологической активности, которые были перечислены выше, не обеспечивают заданных агротехнических требований, имеют большую стоимость и отрицательно воздействуют на окружающую среду. Значительное ухудшение экологической обстановки происходит при протравливании семян ядохимикатами.

При проведении исследований установлено, что воздействие воды с отрицательно заряженным потенциалом (католит) повышает биологическую активность семян, улучшает энергию прорастания и всхожесть, а обработка водой с положительно заряженным потенциалом (анолит), обеспечивает уничтожение болезнетворных микробов и вредителей.

Перед определением всхожести семян производится их обработка анолитом и католитом. Для контроля выполняется смачивание обычной водопроводной водой при комнатной температуре. После соблюдения всех условий семена в четырехкратной повторности были заложены в термостат. Контроль и осмотр за семенами осуществлялся с соблюдением всех требований при оптимальных условиях.

Под всхожестью семян понимают количество нормально проросших семян в пробе, взятой для анализа, выраженное в процентах.

Всхожесть семян определяют путем проращивания их при оптимальных условиях, установленных для каждой культуры настоящим стандартом.

Одновременно со всхожестью определяют энергию прорастания семян.

Под энергией прорастания семян, характеризующей дружность прорастания, понимают процент нормально проросших за определенный срок семян.

Образцы семян для анализа отбирают по ГОСТ 12036-84.

Из семян основной культуры, выделенных при определении чистоты, отбирают четыре пробы по 100 семян в каждой.

Семена проращивают в растильнях, чашках Петри, помещаемых в термостат, или в специальном аппарате для проращивания семян на свету или в темноте.

В каждую пробу семян кладут заполненную простым карандашом этикетку с указанием регистрационного номера образца, номера пробы, даты учета энергии прорастания и всхожести. Учет проросших семян для определения всхожести и энергии прорастания проводят в срок, указанный по ГОСТ 12038-84.

В дальнейшем проводилась многократная повторность, которая выявила оптимальные показатели анолита и католита.

Изучение воздействия электрохимически активированной воды на всхожесть и энергию прорастания семян, а также сравнение электрохимически активированной воды с обычной водой (контролем) выявило устойчивость растений к бактериальным, вирусным и грибковым болезням.

Выращенные семена, которые обработаны активированной водой с наиболее подходящим потенциалом и обычной водой, высаживаем в грунт. Контрольный вариант

продолжаем выращивать, поливая обычной водой, удобрять и обрабатывать стандартными средствами и препаратами. Варианты с поливом рассадопосадочного материала поливаем католитом и обрабатываем растения от болезней раствором анолита. К завершению лабораторного опыта визуально было заметно различие рассады. Контрольный вариант имел менее разветвленную систему растения и корней по сравнению с вариантами, обработанными активированной водой, где было видно, что растения имеют преимущество в росте, в разветвленной системе и хорошо развитых корнях.

На основании полученных данных лабораторного эксперимента был поставлен многофакторный полевой опыт на томатах.

Эффективность активированной воды перед химическими препаратами уже прослеживается и в межфазном развитии (табл. 2), быстрое созревание плодов позволяет проводить уборку урожаев до наступающих морозов, что тоже немаловажно. В варианте 1 (контроль) уборка урожая немного запаздывает, это приводит к сбору не полностью созревшей продукции томатов, что значительно снижает их продуктивность.

Таблица 2 - Периоды межфазных развитий томата, дней

о4 і « К к 2 ^ РЧ о л Р к & ^ о £ § с * м ев ч И Вариант Густота, тыс. шт./га Фенологические фазы

Посадка -цветение Цветение -плодообра-зование Плодообра Зование -молочная спелость Молочная Спелость- полная спелость Посадка -полная спелость

Ленточная посадка

80 1 (контроль) 30 35 24 30 32 171

2(католит - 200 мВ) 30 32 24 29 27 162

3(католит - 500 мВ) 30 32 24 27 28 161

Таким образом, полученные нами данные показывают, что межфазная продолжительность вегетации томатов у вариантов 2 и 3 от посадки до полной спелости в среднем за 3 года составила 161-162 дня, что на 9-10 дней меньше по сравнению с контрольным вариантом 1.

Не менее важным фактором в выращивании томатов, является уровень урожайности (табл. 3).

Таблица 3 - Продолжительность вегетации томатов, уровень урожайности

Вариант Урожайность (средняя за 2004-2006 гг.), т/га Гус- тота, тыс. шт./га Схема посадки Предполивная влажность почвы, % НВ Период вегетации, дн.

планируемая фактичес- кая

1 (контроль) 40 34,6 30 ленточная 80 171

2 (католит - 200 мВ) 40 41,5 30 ленточная 80 162

3 (католит 500 мВ) 40 42,7 30 ленточная 80 161

Результаты исследований дают возможность реализовать метод альтернативного орошения земель с созданием систем капельного орошения нового поколения, оснащенных реактором (модулем наноактивации) оросительной воды, что позволит обеспечить прочную основу продовольственного снабжения России за счет собственного производства сельскохозяйственной продукции и её ценовой доступности в достаточном количестве для всех групп населения страны, а также осуществить экспорт ряда видов этой продукции.

Библиографический список

1. Алехин, А.С. Информация по применению электроактивированных водных растворов в промышленности, сельском хозяйстве и медицине / А.С.Алехин, В.М. Бахир // Информ. бюл. фирмы ЭСПЕРО. - Ташкент, 1990. - 168 с.

2. Григоров, М.С. Эффективность различных способов полива / М.С. Григоров // Зерновое хозяйство. - 1985. -№ 1. - С. 10-12.

3. Патент № 2252920 РФ, МПК7 С 02 F 1/46. Установка для электрохимической активации питьевой и оросительной воды / Карпунин В.В., Алимов А.Г., Карпунин В.В., Лагутин А.Н., Алимов А.А., Салдаев А.М., Абезин В.Г.; опубл. 2005. Бюл. № 15. - 10 с.

E-mail: рniiemt@vistcom.ru