Кандрашина татьяна Федоровна
| Вид материала | Документы |
- Аллай Тамара Федоровна Герасимова Татьяна Ивановна Исянгулова Рамиля Хамитовна Напольская, 64.51kb.
- Способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте имя заявителя: Имя, 154.61kb.
- Давыдова Татьяна Васильевна, Гончарова Людмила Фёдоровна учителя моу «сош №50», город, 138.22kb.
- Климова Татьяна Федоровна учебно-методический комплекс, 387.93kb.
- Пирожкова Татьяна Фёдоровна лекция, 375.32kb.
- Климова Татьяна Федоровна учебно-методический комплекс, 762.63kb.
- Климова Татьяна Федоровна учебно-методический комплекс, 864.98kb.
- Климова Татьяна Федоровна учебно-методический комплекс, 627.8kb.
- Ящук Татьяна Федоровна доцент кафедры теории государства и права Омского государственного, 74.06kb.
- Список победителей окружного конкурса «Горизонты открытий» 2011, 946.63kb.
КАНДРАШИНА Татьяна Федоровна
«Влияние капсулирования семян хлопчатника полимерными композициями на их прорастатние»
03.00.12 –биологические науки
D 047.001.01
Институт физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан.
734063 Душанбе, ул. Айни 299/2.
Тел.: +992 372 258083
e-mail: asrtkarimov@mail.ru
На правах рукописи
Кандрашина Татьяна Федоровна
Влияние капсулирования семян хлопчатника полимерными композициями на их прорастание
(03.00.12 – физиология и биохимия растений)
А В Т О Р Е Ф Е Р АТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Душанбе – 2006 г.
Работа выполнена в лаборатории физиологических основ интенсивного растениеводства Института физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан и лаборатории координационной химии им.
Х.М. Якубова отдела «Проблемы координационной химии и экологии» Научно-исследовательского института естественных наук Таджикского государственного национального университета
Научные руководители: академик АН Республики Таджикистан,
доктор биологических наук,
профессор Хуршед Хилолович Каримов;
кандидат химических наук,
доцент Мубаширхон Рахимова
Официальные оппоненты:
- Доктор биологических наук, с.н.с.
Абдуллаев Абдуманон;
- Кандидат биологических наук, доцент
Нарзуллаев Махмадтохир.
Ведущая организация –– НПО «Земледелие» им. академика
А.Н. Максумова Таджикской академии сельскохозяйственных наук
Защита состоится « 29 » декабря 2006 г. в 9:00 час. на заседании диссертационного совета Д 047.001.01 при Институте физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан (734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Е-mail: asrtkarimov@mail.ru)
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. И. Ганди Академии наук Республики Таджикистан.
Автореферат разослан « 28 » ноября 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор биологических наук Б.Б. Джумаев
Актуальность темы. Основы нормального роста и развития растений закладываются при получении полноценных и дружных всходов, что обеспечивается высокими посевными качествами семян. При прорастании качественных семян происходит быстрый переход зрелого жизнеспособного семени из состояния вынужденного покоя к состоянию активной жизнедеятельности, к интенсивному росту проростка. Поэтому исследованиям различных сторон физиологии прорастания семян, разработке эффективных методов их предпосевной обработки с целью повышения жизнеспособности проростков придается большое значение.
Особый практический интерес вызывают новые технологии, которые могут повлиять на рост, развитие и, в конечном итоге, на продуктивность сельскохозяйственных культур. Новейшие методы и технологии могут быть разработаны на основе современной физиологии растений, которая развивается во взаимодействии с различными областями естественных наук, при сочетании не только классических методов исследования и фундаментальных данных, но и новых подходов с применением последних достижений генетики, биохимии, фитопатологии, физико-химической биологии.
В практике хлопководства распространено использование некачественных семян, поэтому сев проводят повышенными нормами, в среднем на один гектар расходуется в 4-5 раз больше семян, чем при точном севе. Расход семян при севе по высоким нормам приводит к загущению рядков и необходимости ручного прореживания проростков до стандартной густоты стояния - 100-110 тыс./га, что требует больших трудовых затрат. При ранних сроках сева или резком похолодании и после продолжительных дождей наблюдается загнивание семян, поражение неокрепших проростков патогенными микроорганизмами. Во избежание массового заражения хлопковых полей используется большое количество фунгицидов, что требует дополнительных финансовых расходов и, с другой стороны, ухудшает экологическое состояние окружающей среды.
В связи с вышеуказанным большое внимание исследователей привлекает разработка новых технологий предпосевной обработки семян хлопчатника, обеспечивающих:
- повышение посевных качеств семян;
- стимулирование физиолого-биохимических процессов роста и развития проростков;
- длительное хранение семян без потерь посевных качеств;
- возможность проведения точного сева и снижение расхода посевного материала;
- повышение устойчивости проростков к пониженной температуре, высокой влажности и патогенным микроорганизмам;
- совместное применение фунгицидов и биостимуляторов-доноров микроэлементов и биоактивных лигандов, воздействующих на физиологические процессы.
Настоящая работа представляет собой часть комплексных исследований по разработке и использованию технологии капсулирования семян хлопчатника, которые были начаты в Таджикистане в 80-е годы в лаборатории координационной химии им. Х. М. Якубова отдела «Проблемы координационной химии и экологии» Научно-исследовательского института естественных наук Таджикского государственного национального университета (разработка методики получения и наработка FeГА);
лаборатории высокомолекулярных соединений Института химии им. В.И.Никитина АН РТ (отработка методики получения полимерных пленок); в Институте физиологии растений и генетики АН РТ (проведение лабораторных опытов по определению физиологических показателей прорастания капсулированных семян и формирования проростков); в научно-производственном опытном хозяйстве «Хосилот» Министерства сельского хозяйства РТ (проведение полевых испытаний).
Цель и основные задачи. Цель данной работы – исследовать возможность использования полимеров совместно с биоактивными координационными соединениями и фунгицидами для капсулирования семян хлопчатника, разработать технологию нанесения полимерного покрытия и изучить воздействие полимерной композиции на прорастание семян, рост и развитие хлопчатника.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- подобрать компоненты полимерных композиций для покрытия семян;
- определить оптимальные концентрации полимеров в составе полимерных композиций;
- выявить совместимость координационного соединения железа, фунгицидов и использованных полимеров;
- подобрать оптимальный капсулирующий состав из водорастворимых полимеров, координационного соединения железа и фунгицидов;
- изучить влияние полимерной композиции на водопоглощение семян хлопчатника, их прорастание и формирование проростков;
- определить содержание, перенос и перераспределение железа и его влияние на общий фон микро- и макроэлементов в органах растений;
- испытать влияние полимерной композиции на полевую всхожесть семян, рост и развитие растений, формирование урожая хлопка-сырца в производственных условиях.
Научная новизна. Разработана технология предпосевной обработки оголенных и опушенных семян хлопчатника полимерными композициями с включениями в их состав железосодержащего биостимулятора и фунгицида.
Водорастворимые полимеры метилцеллюлоза, карбоксиметил-целлюлоза и оксиэтилцеллюза оказались наиболее эффективными для использования в качестве полимерного покрытия семян хлопчатника.
Впервые показано, что включение в капсулирующий состав координационного соединения железа с анионами уксусной кислоты (FeГА) повышает эффективность предпосевной обработки семян. Выявлена оптимальная концентрация FeГА в составе капсулирующей композиции.
Разработан способ нанесения полимерного покрытия на семена хлопчатника.
Капсулирование оголенных и опушенных семян хлопчатника разработанными полимерными композициями оказывает положительное действие на прорастание семян, повышает их всхожесть и энергию прорастания, ускоряет формирование проростков.
Практическая ценность работы. Показана принципиальная возможность применения в практике хлопководства технологии капсулирования семян полимерными композициями, состоящими из водорастворимых полимеров, биологически активного координационного соединения железа и фунгицида.
Предпосевное капсулирование семян хлопчатника позволяет:
- повысить посевные качества семян;
- применять полимеры с высокими адгезионными свойствами, что делает протравители, микроэлементы, физиологически активные вещества более доступными для прорастающих семян и молодых проростков хлопчатника в течение длительного времени;
- стимулировать физиолого-биохимические процессы роста и развития растений;
- хранить семена без потерь посевных качеств в течение достаточно длительного времени;
- снизить расход семян при точном севе до 50-60 кг/га;
- исключить прореживание всходов и тем самым уменьшить трудовые расходы;
- повысить устойчивость семян и проростков к пониженной температуре, высокой влажности и патогенным микроорганизмам;
- высевать семена в нужное, благоприятное по погодным условиям время;
- улучшить санитарно-гигиенические условия труда, исключить отрицательное влияние химических веществ на экологию окружающей среды.
В прикладном отношении интерес к координационным соединениям железа вызван тем, что они, имея полезные свойства биолигандов, легко усваиваются растением, стимулируя рост и развитие, повышают их устойчивость к неблагоприятным условиям и увеличивают урожай.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях: XYI Всесоюзном Чугаевском совещании по химии комплексных соединений, Красноярск, 1987; III Всесоюзном совещании по химии и применению комплексонов и комплексонатов металлов, Челябинск, 1988; Международном симпозиуме «Регуляция покоя и устойчивости растений к неблагоприятным факторам», Душанбе, 1989; Всесоюзном симпозиуме «Физиология семян», Душанбе, 1988; научных конференциях Таджикского государственного национального университета.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 12 работ и получено одно авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц. Состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей 4 главы, заключения, выводов и приложения. Список использованной литературы, включает 135 наименований, в том числе 12 на иностранных языках.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Условия, объекты и методы исследований
Лабораторные опыты проводились в лаборатории физиологических основ интенсивного растениеводства Института физиологии растений и генетики и лаборатории высокомолекулярных соединений Института химии Академии наук Республики Таджикистан (г. Душанбе).
Для предпосевной обработки семян хлопчатника были использованы различные водо- и ацетонорастворимые пленкообразующие полимеры :
метилцеллюлоза (МЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ), поливиниловый спирт (ПВС), ацетатцеллюлоза (АЦ), этилцеллюлоза (АЦ).
Равномерно с помощью валика на ровное стекло катетометра размером 10 х 10 см наносилось по 5 мл 0,5; 1,0; 2,0; 2,5 и 3,0 % раствора указанных полимеров. Отлитые пленки водорастворимых полимеров просушивались при температуре +25...+27 оС без покрытия (стеклянного колпака). Время просушивания пленок 5-10 ч.
Семена хлопчатника обрабатывались растворами полимеров тех же концентраций. В качестве физиологически активного вещества (ФАВ) для стимулирования прорастания семян хлопчатника использовался трехъядерный гидроксоацетат железа (FеГА) 0,05; 0,1 и 0,5 % концентрации. Препарат FeГА - гетеровалентное координационное соединение железа с анионами уксусной кислоты, впервые получен на кафедре физической и коллоидной химии ТГНУ. Кроме того, состав полимерной композиции содержал протравитель (фентиурам) в концентрации 0,01%.
Для обработки 2 кг оголенных семян хлопчатника расход составил 30 и для опушенных – 50 мл готового состава полимерной композиции. После обработки семена просушивались и высевались в трехкратной повторности по 100 семян в каждой. Всхожесть и энергия прорастания капсулированных семян, длина осевых органов проростков определялись согласно методике определения посевных качеств семян хлопчатника по ГОСТу 21820.0-76-ГОСТ 21820.4-76 .
Содержание микро-и макроэлементов в сухих навесках хлопчатника определялось методом рентгеноспектрального анализа в Институте реактивов и особо чистых веществ Российской академии наук (г. Москва).
Мелкоделяночные вегетационные опыты проводились на опытных участках Института физиологии растений и генетики АН РТ (г. Душанбе). Необходимые агротехнические мероприятия были проведены согласно методике СоюзНИХИ (1981). Минеральные удобрения вносили в пересчете на годовую норму: N - 250 кг/га, Р2О5 – 175 кг/га, К2О – 80 кг/га. Сев был проведен 17 апреля 1984 г. Семена хлопчатника были предварительно отквартованы, обработаны полимерной композицией различной концентрации (из расчета на 1 кг оголенных семян 30 мл раствора) и высеяны в трех повторностях по 150 семян в каждом варианте. Начиная с фазы бутонизации проводился учет количества бутонов, цветков и коробочек.
Полевые опыты проводились в Гиссарской долине в колхозе «Рохаты» в 1985-1990 гг. и на участках Научно-производственого опытного хозяйства «Хосилот» Машинно-испытательной станции района Рудаки (бывший Ленинский) Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан на протяжении 1986-1991 гг.
Для проведения полевых испытаний в колхозе «Рохаты» использовались оголенные семена хлопчатника средневолокнистого сорта 108-Ф и сорт Киргизский в НПО «Хосилот». Густота стояния растений составляла 110-120 тыс./га. В качестве контроля использовались необработанные семена, высеянные обычным методом.
Капсулированные семена, обработанные полимером ОЭЦ и полимерной композицией ОЭЦ + FeГА 0,05 и 0,1 %, высевались точным методом. Расход на 1 т семян составил 30 л (оголенные) и 50 л (опушенные) раствора. Опыты закладывались в 4 вариантах, в четырехкратной повторности по 25 растений в каждой. Повторности располагались через 4 рядка друг от друга на 5-6 м выше предыдущей.
Полевые испытания проводились на площади 3-10 га. Сев хлопчатника проводился механизированно, норма высева семян 35 - 40 кг/га, с междурядьем 90 см. Годовая норма минеральных удобрений согласно принятой методике полевых опытов Союз НИХИ (1981 г) составляла: N – 250 кг/га; Р2О5 – 175 кг/га; К2О – 80 кг/га.
Учеты полевой всхожести, роста растений, появления первого настоящего листа, первых бутонов, цветков, завязей, коробочек, опадения завязей, раскрытия первой коробочки, урожая проводились по методике полевых опытов Б.А. Доспехова. На протяжении вегетационного периода проводился сбор материала для лабораторных анализов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Состав и концентрация полимерных композиций
Для получения оптимальной толщины пленок предварительно был определен диапазон допустимых концентраций используемых полимеров с учетом их адгезионных свойств. Затем была изучена совместимость всех компонентов полимерной композиции. Биостимулятор FeГА в растворах ацетонорастворимых полимеров ЭЦ и АЦ частично гидролизовался, что отражалось на однородности и качестве пленок, хотя другая часть координационного соединения сохраняла свою устойчивость. Поэтому указанные полимеры в дальнейших опытах нами не использовались. Протравитель фентиурам (трихлорфенолят меди) был совместим со всеми компонентами полимерной композиции во всех соотношениях, а его оптимальная концентрация 0,01% была протестирована в предварительных опытах в семенной лаборатории Таджикской Республиканской Семенной станции.
Не все концентрации растворов полимеров оказались пригодными для капсулирования семян. МЦ, обладающая большим объемным весом, при набухании дает наиболее густую консистенцию и из-за большой слипаемости, а также толщины получаемой пленки становится неприемлемой для обработки семян. Оптимальной конентрацией МЦ в полимерной композиции оказалась 1% концентрация.
КМЦ и ОЭЦ имеют меньший объемный вес, их растворы менее вязкие и наиболее эффективными оказались растворы от 1 до 3 % концентрации.