способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию (варианты)

Формула изобретения

1. Способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию, заключающийся в предпосевной обработке семян сосны и ели, отличающийся тем, что предпосевную обработку семян сосны и ели осуществляют облучением электромагнитным полем сверхвысокой частоты в диапазоне частот 0,5-10 ГГц при интенсивности 0,3-1,0 Вт/см в течение 5-30 с перед закладкой семян сосны и ели на стратификацию.

2. Способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию, заключающийся в предпосевной обработке семян сосны и ели, отличающийся тем, что предпосевную обработку семян сосны и ели осуществляют облучением электромагнитным полем крайне высокой частоты в диапазоне частот 20-100 ГГц при интенсивности 0,1-1 мкВт/см в течение 5-20 мин после стратификации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области лесного хозяйства и может найти применение в лесных хозяйствах для повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию (возбудитель в 75%, как правило, грибы из рода Fuzarium).

Известен ряд способов повышения устойчивости к инфекционному полеганию проростков и всходов сосны и ели, заключающихся в обработке семян химическими и биологическими препаратами (см. Н.А. Смирнов. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с., с.23 ). Недостаток этих способов в том, что они не являются экологически чистыми: остатки используемых химических или биологических препаратов накапливаются в почве. Кроме того, возбудители грибных заболеваний привыкают к химическим препаратам.

Известны способы борьбы с болезнями всходов овощных культур, выращиваемых в защищенном грунте, использующие обработку электромагнитными полями сверхвысокой частоты (СВЧ). В сборнике научных трудов "Использование СВЧ-энергии в сельскохозяйственном производстве". - 3ерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1989, 172 с. , с. 38-44, предлагается облучать почву высокоинтенсивным, 150-200 Вт/см, электромагнитным полем СВЧ-частотой 2450 МГц. Поскольку почва на этой частоте представляет собой среду с потерями, то при падении на электромагнитной волне в почве протекают токи. Глубина проникновения токов в почву (скин - слой) примерно 10-15 см. При протекании токов почва нагревается, что при соответствующем подборе мощности излучения приводит к гибели содержащейся в ней инфекции. Недостатком предложенного способа является, во-первых, то, что одновременно с возбудителями болезней гибнет и полезная микрофлора. Во-вторых, для получения необходимой температуры нагрева почвы требуются значительные энергозатраты и, в-третьих, в полевых условиях описанный способ нетехнологичен и экономически не выгоден.

В "Методических указаниях по обработке семян сельскохозяйственных культур электромагнитным полем СВЧ" // М.: РАСХН, 1998, 22 с. предлагается обрабатывать рассаду капусты от возбудителей черной ножки и килы высокоинтенсивным электромагнитным полем СВЧ. Недостатком этого способа является то, что существует опасность перегрева рассады, либо недогрева почвы, при которой возбудители инфекций не погибают. В лесном хозяйстве исследования влияния предпосевной обработки семян сосны и ели электромагнитным полем на повышение устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию не проводились. Наиболее близким к заявляемому является способ обработки семян (АС СССР 882443, А 01 С 1/08, А 01 N 63/00), заключающийся в следующем. Семена сосны или ели обрабатывают фунгицидами - протравителями, например тетраметилтиурамдисульфидом (ТМТД). После обработки семян на их поверхности уничтожается инфекция возбудителей болезней. Затем семена высевают в почву, инфицированную штаммом гриба Lepiota proctra (Scop) Q 3/1, являющегося антагонистом возбудителей инфекций. Недостаток этого способа состоит в том, что он не является экологически чистым: остатки химических препаратов накапливаются в почве.

Решаемая задача заключается в повышении устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию.

Решаемая техническая задача в способе повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию в его первом варианте, заключающемся в предпосевной обработке семян сосны и ели, достигается тем, что предпосевную обработку семян сосны и ели осуществляют облучением их электромагнитным полем СВЧ в диапазоне частот 0.5-10 ГГц при интенсивности 0.3-1.0 Вт/см в течение 5-30 секунд перед закладкой семян сосны и ели на стратификацию. Авторы опытным путем установили, что облучение семян сосны и ели электромагнитным полем СВЧ приводит к повышению устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию. Диапазон частот, интенсивность воздействия электромагнитного поля СВЧ определены авторами опытным путем. Предпосевную обработку семян сосны и ели электромагнитным полем СВЧ предложено проводить перед закладкой на стратификацию. Это объясняется следующим образом. Стратификация семян сосны и ели, т.е. их замачивание и выдерживание при пониженных температурах в течение 1-2 месяцев перед посевом, является в лесном хозяйстве основным агротехническим приемом (совместно с обработкой семян сосны и ели химическими и биологическими препаратами) предпосевной подготовки семян, повышающим устойчивость проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию (Н.А.Смирнов. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М:. Лесная промышленность, 1981, 168 с., с. 23). Опытным путем установлено (см. "Методические указания по обработке семян электромагнитным полем сверхвысокой частоты". М.: РАСХН, 1998, 22 с.), что наибольший эффект от обработки семян различных культур достигается через 15-20 дней и сохраняется в течение 1-3 месяцев. Таким образом можно к концу периода стратификации получить семена сосны и ели, имеющие улучшенные посевные свойства по сравнению с семенами сосны и ели, обработанными химическими или биологическими препаратами.

Решаемая техническая задача в способе повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию в его втором варианте, заключающемся в предпосевной обработке семян сосны и ели, достигается тем, что предпосевную обработку семян сосны и ели осуществляют облучением их электромагнитным полем крайневысокой частоты (КВЧ) в диапазоне частот 20-100 ГГц при интенсивности 0.01-10 мкВт/см в течение 5-20 минут после стратификации семян сосны и ели.

Авторами опытным путем установлено, что облучение семян сосны и ели электромагнитным полем КВЧ приводит к повышению устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию. Причем эффект от воздействия электромагнитного поля КВЧ проявляется практически сразу, через 1-2 дня. Диапазон частот, интенсивность и длительность воздействия электромагнитного поля КВЧ определены авторами опытным путем.

Предпосевную обработку семян сосны и ели электромагнитным полем КВЧ предложено проводить после стратификации семян сосны и ели. Это объясняется следующим образом. Стратификация семян сосны и ели в течение 1-2 месяцев перед посевом является в лесном хозяйстве основным агротехническим приемом (наряду с предпосевной обработкой семян сосны и ели химическими и биологическими препаратами) предпосевной обработки семян, повышающим устойчивость проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию. Согласно технологическому процессу семена сосны и ели необходимо посеять не позднее 1-2 дней после стратификации (см. Н.А.Смирнов. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М. : Лесная промышленность, 1981, 168 с., с.23, с. 25). Таким образом, облучив прошедшие стратификацию семена сосны и ели электромагнитным полем КВЧ в диапазоне 20-100 ГГц при интенсивности 0.01-1.0 мкВт/ см в течение 5-20 минут, мы получим, в дальнейшем, проростки и всходы сосны и ели, более устойчивые к инфекционному полеганию, чем проростки и всходы сосны и ели, семена которых были обработаны химическими или биологическими препаратами.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующая способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по первому варианту.

На фиг.2 приведена схема устройства, реализующая способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по второму варианту.

Устройство, реализующее способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по первому варианту, содержит электрогерметичную рабочую камеру 1, в которой находятся семена сосны или ели 2. Рабочая камера 1 может вращаться вокруг своей оси для того, чтобы семена сосны или ели 2 более равномерно облучались электромагнитным полем СВЧ. Электромагнитное поле СВЧ вводится в рабочую камеру 1 через антенну 3 от генератора СВЧ 4. Устройство управления режимами работы 5 соединено с генератором СВЧ 4 и двигателем 6, вращающим рабочую камеру. Для отвода тепла, образующегося при облучении массы семян сосны или ели электромагнитным полем СВЧ, предусмотрено наличие вытяжного вентилятора 7.

Устройство, реализующее способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по второму варианту, содержит электрогерметичную рабочую камеру 1, в которой находятся семена сосны или ели 2. Рабочая камера 1 может вращаться вокруг своей оси для того, чтобы семена сосны или ели 2 более равномерно облучались электромагнитным полем КВЧ. Электромагнитное поле КВЧ вводится в рабочую камеру 1 через антенну 3 от генератора КВЧ 4. Устройство управления режимами работы 5 соединено с генератором КВЧ 4 и двигателем 6, вращающим рабочую камеру.

Рассмотрим осуществление способа повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по первому варианту. Опытным путем установлено, что обработка семян различных культур электромагнитным полем СВЧ стимулирует их посевные свойства. Семена, обработанные электромагнитным полем СВЧ, быстрее прорастают, отмечается быстрое формирование растения. Однако биологические механизмы, объясняющие эффекты стимуляции посевных свойств семян в результате воздействия на них электромагнитного поля СВЧ, к настоящему времени науке не известны.

В лесном хозяйстве повышение устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию достигается только предпосевной обработкой семян сосны и ели химическими или биологическими препаратами (это подробно описано в книге Н. А. Смирнова Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с.) перед закладкой на стратификацию. В результате такой предпосевной обработки семян остатки химических или биологических препаратов накапливаются в почве, загрязняют ее, что нарушает экологическое равновесие биоты. Кроме того, возбудители болезней привыкают к импользуемым химическим или биологическим препаратам.

Исследований влияния предпосевной обработки семян электромагнитным полем СВЧ на повышение устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию не проводились. Авторы опытным путем установили, что облучение семян сосны и ели электромагнитным полем СВЧ в диапазоне частот 0.5-10 ГГц при интенсивности 0.3-1.0 Вт/см в течение 5-20 секунд приводит к повышению устойчивости проростков и всходов к инфекционному полеганию.

Предпосевную обработку семян сосны и ели электромагнитным полем СВЧ предложено проводить перед закладкой их на стратификацию. Это объясняется следующим образом. Стратификация семян сосны и ели в течение 1-2 месяцев перед посевом является в лесном хозяйстве основным агротехническим приемом (совместно с обработкой семян сосны и ели химическими и биологическими препаратами) предпосевной подготовки семян, повышающим устойчивость проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию (Н.А. Смирнов. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с. , с.23 ). Опытным путем установлено ("Методические указания по обработке семян электромагнитным полем сверхвысокой частоты". М.: РАСХН, 1998, 22 с.), что наибольший эффект от обработки семян различных культур достигается через 15-20 дней после обработки и сохраняется в течение 1-3 месяцев. Авторы опытным путем установили, что проростки и всходы сосны и ели, развившиеся из семян, облученных перед закладкой на стратификацию электромагнитным полем СВЧ, растут более интенсивно. В книге Н.А. Смирнова Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с. показано, что устойчивость всходов хвойных к инфекционному полеганию пропорциональна быстроте их первоначального роста. Таким образом, облучив перед стратификацией семена сосны и ели электромагнитным полем СВЧ в диапазоне частот 0.5-10 ГГц при интенсивности 0.3-1.0 Вт/см в течение 5-30 секунд, мы получим к концу периода стратификации семена сосны и ели, проростки и всходы которых будут иметь существенно большую устойчивость к инфекционному полеганию, чем проростки и всходы сосны и ели, полученные от семян, обработанных химическими или биологическими препаратами.

Следует отметить, что предпосевная обработка семян сосны и ели электромагнитным полем СВЧ является экологически чистой технологией, поскольку электромагнитное поле СВЧ воздействует на семена только в процессе обработки. Кроме того, электромагнитное поле СВЧ в диапазоне частот, при интенсивности и длительности воздействия, установленных авторами, не затрагивает генную структуру семени, так как эффект от воздействия электромагнитного поля СВЧ сохраняется только в течение 1-3 месяцев.

Рассмотрим осуществление способа повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по второму варианту. Биологические механизмы, объясняющие эффекты воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей КВЧ, к настоящему времени науке не известны. Предполагается (см. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкой О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессе жизнедеятельности. М.: Радио и связь, 1991 ), что низкоинтенсивные 0.01-10 мкВт/см электромагнитные поля КВЧ управляют процессами жизнедеятельности биологических объектов, к которым относятся и семена, на клеточном уровне.

В лесном хозяйстве повышение устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию проводится только при их предпосевной обработке химическими или биологическими препаратами перед закладкой на стратификацию, что описано в книге Н.А. Смиронова Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с. Однако остатки химических или биологических препаратов накапливаются в почве, загрязняют ее; возбудители болезней привыкают к используемым химическим или биологическим препаратам. Исследований влияния предпосевной обработки семян сосны и ели электромагнитным полем КВЧ на повышение устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию до настоящего времени не проводились. Авторы опытным путем установили, что предпосевная обработка семян сосны и ели электромагнитным полем КВЧ в диапазоне 20-100 ГГц при интенсивности 0.01-10 мкВт/см в течение 5-20 минут приводит, в дальнейшем, к повышению устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию за счет их более интенсивного роста, поскольку известно, что устойчивость всходов хвойных к инфекционному полеганию определяется быстротой их первоначального роста - см. Н.А. Смирнов. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М. : Лесная промышленность, 1981, 168 с., с.45, с. 56. Таким образом, облучив стратифицированные семена сосны и ели электромагнитным полем КВЧ в диапазоне 20-100 ГГц при интенсивности 0.01-10 мкВт/см в течение 5-20 минут, мы получим, в дальнейшем, проростки и всходы сосны и ели, более устойчивые к инфекционному полеганию, чем проростки и всходы сосны и ели, семена которых были обработаны до стратифицирования химическими или биологическими препаратами. Предпосевная обработка семян сосны и ели электромагнитным полем КВЧ является экологически чистой технологией, поскольку электромагнитное поле КВЧ воздействует на семена только в процессе обработки. Кроме того, электромагнитное поле КВЧ в диапазоне частот, с интенсивностью и длительностью воздействия, установленными авторами, не затрагивает генную структуру семени, поскольку эффект от воздействия электромагнитного поля КВЧ обратим, - он сохраняется в течение 1-3 месяцев после обработки.

Проведенные полевые испытания в Пригородном лесхозе Министерства лесного хозяйства РТ показали, что применение заявляемого способа предпосевной обработки семян сосны и ели электромагнитными полями СВЧ и КВЧ позволило повысить устойчивость проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по сравнению с контрольной группой семян, которые обрабатывались, например, химическим препаратом фундазол. Результаты полевых испытаний приведены в таблице.

Рассмотрим работу устройства управления 5 в устройстве, реализующем способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по первому варианту. Устройство управления 5 после загрузки семян сосны и ели 2 в рабочую камеру 1 включает электродвигатель 6 и генератор СВЧ 4, работающий в диапазоне 0,5...10 ГГц. Время работы электродвигателя 6 и генератора СВЧ 4 одинаково и соответствует длительности облучения семян сосны и ели 2 электромагнитным полем СВЧ 5...30 секунд. В качестве устройства управления могут быть использованы, например, часы - таймер. Вытяжной вентилятор 7 включают независимо от работы устройства управления 5 непосредственно в сетевую розетку, поскольку необходимость в работе вентилятора 7 возникает лишь при обработке переувлажненных семян сосны и ели, которые нагреваются интенсивнее чем сухие семена.

Рассмотрим работу устройства управления 5 в устройстве, реализующем способ повышения устойчивости проростков и всходов сосны и ели к инфекционному полеганию по второму варианту. Устройство управления 5 после загрузки семян сосны и ели 2 в рабочую камеру 1 включает электродвигатель 6 и генератор КВЧ 4, работающий в диапазоне 20-100 ГГц. Время работы электродвигателя 6 и генератора КВЧ 4 одинаково и соответствует длительности облучения семян сосны и ели 2 электромагнитным полем СВЧ 5...20 минут. В качестве устройства управления могут быть использованы, например, часы - таймер.