Влияние озона на развитие проростков льна и их форму

В настоящей работе представлены новые результаты исследований воздействия различных доз озона на показатели прорастания такого ценного и перспективного для сельскохозяйственного производства объекта, как лён обыкновенный.

Ключевые слова: озон, лён, концентрация, время, доза, биологический эффект.

Прорастание семян — один из наиболее важных и сложных процессов, влияющих на прохождение всех последующих этапов развития организма. Озонирование — новый метод в сельскохозяйственном производстве, который может послужить важным фактором улучшающим посевные качества семян и их ростовые процессы. В экспериментах на ряде сельскохозяйственных растений (пшеница, горох, картофель, облепиха, козлятник) уже исследована биологическая роль озона [1,2]. Кроме подавляющего обнаружено также и стимулирующее действие этого фактора. Результаты опытов зависели от вида и состояния растений, концентрации и времени воздействия озоно — воздушной смеси. Однако подобных исследований проведено не достаточно. Совершенно не изучено влияние озона на процессы жизнедеятельности такого ценного и перспективного для сельскохозяйственного производства растения, как лён обыкновенный. Целью настоящей работы являлось исследование зависимости показателей прорастания семян льна и формы их проростков от величины озонового воздействия.

Материалы и методы. Озон получали методом барьерного разряда из кислорода воздуха на малогабаритном генераторе озона [3]. Концентрацию озона в озоно-воздушной смеси (ОВС) определяли оптическим методом с помощью спектрофотометра [4]. В качестве экспериментального материала использовались семена льна обыкновенного (Linum usitatissimum L.) сорта долгунец. Перед началом опыта семена в чашках Петри помещали в специальную камеру с регулируемой концентрацией озона. В разных экспериментах концентрацию озона изменяли от 19 до 600 мг/м³, а время озонирования варьировало от 2,5 до 40 мин. Контрольные семена действию озона не подвергались. После озонирования семена помещали в термостат и проращивали по общепринятым методикам 4 суток. Затем регистрировали показатели прорастания: длину и массу проростков. Каждый лабораторный опыт с фиксированными значениями озонового воздействия проводили в 6 повторностях с количеством исходных семян не менее 300. Общее количество проростков, поступивших в анализ, превышало 4000.

При обработке экспериментального материала определяли биологический эффект (БЭ) озонирования-процент отклонения регистрируемого показателя прорастания от контрольного значения по формуле: , гдеО — среднее значение показателя прорастания опытного образца; К — контрольного образца. Дозу (D) озонового воздействия вычисляли как произведение концентрации (С) озона в ОВС на продолжительность (t) озонирования:. При анализе использовали также десятичный логарифм дозы (Lg D). Каждый опыт с фиксированными значениями воздействия проводили не менее чем в 6 повторностях с количеством исходных семян не менее 300.Общее количество проростков, поступивших в анализ превышало 4000. Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием лицензионной программы Microsoft Excel 2007. Достоверность различий определяли по критерию Стьюдента для уровня значимости  [5].

Результаты и обсуждение. Результаты лабораторных опытов по влиянию озона на изменение длины (L) и массы (m) проростков льна представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость биологического эффекта длины (1) и массы (2) проростков льна от логарифма дозы озонового воздействия на его семена

На рисунке 1 (кривая 1) видно, что большие дозы озона lg D > 4,0; D = 12000 мг·мин/м³ подавляют ростовые процессы. Процент отклонения длины проростка в опыте при lg D = 4,4; D = 24000 мг·мин/м³ достоверно ниже его контрольного значения. При значении lg D < 4,0 зарегистрирован стимулирующий эффект. Причём в интервале lg D 1,7–3,3 этот эффект достоверно отличается от контроля. При дозах с lg D = 2,3–3,0 (D: 190–750 мг·мин/м³) отмечены максимальные значения БЭ(L), достигающие 14 %-16 %.

В отношении массы опытных проростков наблюдается обратная зависимость. Положительный биологический эффект массы проростков наблюдается в диапазоне больших доз озона lg D 2,9–4,4; D = 750–24000 мг·мин/м³ (рис.1, кривая 2). Наибольшее превышение массы проростка над контролем наблюдается при дозе озона D = 1500 мг·мин/м³ и составляет 8,5 %. В опыте при дозах озона lg D 1,7–2,6; D = 48–375 мг·мин/м³ процент отклонения массы проростка достоверно ниже его контрольного значения.

При измерении длины ростков на 4 день в каждой чашке Петри наблюдались семена с проростками, отличающиеся от их средней длины. Так, к примеру, средняя длина проростка для выявленной оптимальной дозы 190 мг·мин/м³ равнялась 28,8 мм, а средняя максимальная длина — 56,6 мм (рис. 2). Разница в отклонении ростовых процессов от средних длин могла быть вызвана различным содержанием запасных питательных веществ в семени, проницаемостью оболочки и другими причинами. Средняя максимальная длина ростка (L_max) определялась следующим образом: из каждой исследуемой пробы с одинаковой дозой озонирования выделялось семечко с максимальной длиной ростка, длины отобранных проростков суммировались, а затем эта сумма делилась на их количество.

Рис. 2. Показатель изменения длины ростка в зависимости от доз озонового воздействия (L_сред — средняя длина ростка, L_max — средняя максимальная длина ростка)

При анализе изменения длины и массы опытных проростков была получена следующая зависимость: при дозах озонирования, где регистрировали стимулирующий биологический эффект по длине, наблюдался подавляющий биологический эффект по массе ростков, и наоборот, при дозах с угнетающим эффектом по длине, наблюдали положительный эффект по массе ростков. В итоге при различных дозах ОВС получали проростки, имеющие свою специфическую форму, которую можно определить отношением длины ростка к его массе (L/m), мм/мг. Результаты расчета по вычислению отношения L/m представлены на рисунке 3. При ускоренных ростовых процессах от действия ОВС lg D = 1,7–2,9 (D: 48–750 мг·мин/м³), получаем тонкие и длинные ростки, отношение L/m составило 1,56 -1,63 мм/мг. Воздействие высокими дозами ОВС lg D = 3,8–4,4 (D =6000–24000 мг·мин/м³) приводит к появлению толстых и коротких ростов, отношения L/m — 1,67–1,77 мм/мг. Максимальное значение L/m=1,82 мм/мг приходится на дозы озона lg D = 3,2–3,5 (D =1500–3000 мг·мин/м³). В этом диапазоне доз опытные ростки превышают контроль, как по длине, так и по массе.

Рис. 3. Зависимость формы проростков льна (L/m, мм/мг) от логарифма дозы озонового воздействия на его семена

Выводы. На основе результатов исследований были выявлены дозы озонирования, вызывающие стимулирующий и подавляющий эффект, как по длине, так и по массе ростков. При комплексном анализе длины и массы проростков определена их форма отношением L/m мм/мг. Но так как, в полевых условиях для семян наиболее важным критерием, определяющим основу будущего урожая, является скорость появления ростка на поверхности почвы, то при проведении полевых опытов, выбор оптимальных доз озонирования семян должен проводиться на основе параметров биологического эффекта длины проростков.

Литература:

1.         Резчиков, В. Г. Влияние озона на прорастание семян гороха и облепихи / В. Г. Резчиков, А. В. Чурмасов, А. А. Гаврилова, Е. А. Соколова // Техника в сельском хозяйстве. — 1998. — № 3. — С.14–17.

2.         Гаврилова, А. А. Эколого-физиологические особенности действия озона и информационных СВЧ и КВЧ электромагнитных излучений на модельные биосистемы: дис. на соиск. учен. степ. канд. био. наук: 03.03.01 / Гаврилова А. А.; Нижегородская гос. с.х. академия.- Нижний Новгород, 2012.- 173 с.

3.         Резчиков В. Г. Генератор для получения озоно-воздушной смеси и его применение. / А. В. Чурмасов, А. А. Гаврилова // Тез докл. II Нижегор. Сессии молодых ученых, Н.Новгород, 1977. С. 223.

4.         Кривопишин И. П. Озон в промышленном птицеводстве / И. П. Кривопишин. М.: Росагропромиздат, 1988. C. 175.

5.         Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — М.: ИД Альянс, 2011. — С. 352.