Лазерный мир

Максименко Анатолий Петрович, Горбунов Игорь Валерьевич, Дзябко Евгений Петрович // ЖУРНАЛ Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2020

В статье приведены результаты обработки семян и черенков около ста видов древесно-кустарниковых растений с помощью лазера. Определено, что наибольшей чувствительностью обладали семена в весенние месяцы (март-апрель), нежели в зимние (февраль). Показано, что при использовании лазерного облучения можно увеличить грунтовую всхожесть семян лесных культур на 15-30%. В тоже время оно эффективно также для семян с идущими метаболическими процессами, т.е. в стадии наклевывания. В этом случае луч лазера стимулирует активность ферментов, участвующих в реакциях, ответственных за прорастание, дальнейший рост и развитие проростков. Использование этого приема в лесном хозяйстве позволяет также отказаться от экологически вредных химических реагентов, что увеличивает экономический эффект от применения лазерной технологии
Материал и объект исследований

Мы в своей практике активно пользуемся лазерной технологией как наиболее простой и дешевой с 1995 года [3-9]. В результате многолетних испытаний совместно с сотрудниками ООО НПФ «Биолазер» тщательно изучено воздействие лазерного излучения на семена и черенки около 100 пород лесных культур. Среди изученных не было ни одной породы, которая в той или иной степени не отреагировала бы на лазерное облучение.

Методы исследований

Перед лазерной обработкой семена тщательно перемешивали для однородности исходного материала и после обработки не протравливали ядохимикатами. При лазерной активации семян и черенков режим облучения задавали автоматически через пульт управления. Луч лазера — скользящий (сканирующий). Время облучения — 4-6 суток в зависимости от физиологического состояния семян, находящихся в состоянии покоя.

Так, для семян, требующих интенсивной и длительной стратификации, — 6 суток (длина волны — 630-670 нм, выходная мощность излучения 25 мВт). После обработки семена и черенки в течение 1-3 недель находились в состоянии «отлежки».

Контрольные (необработанные) семена и черенки хранились отдельно от активированных независимо от способов упаковки (необходимо было исключить прямой оптический контакт!) на расстоянии не менее 5 м и отделялись от обработанных брезентом или перегородкой.

При использовании семян, имеющих большую исходную всхожесть и энергию прорастания, стимулирующий эффект мало зависел от режима обработки. Было установлено, что в связи с сезонным изменением физиологического состояния семян лесных пород чувствительность их к лазерному облучению разная. Наибольшей чувствительностью обладали семена в весенние месяцы (март-апрель), нежели в зимние (февраль). Поэтому в зимнее время для получения равнозначного с весенним стимулирующего эффекта увеличивали время обработки.

Черенки в течение всего периода облучения и дальнейшей «отлежки» погружали на 1/3 в воду, чтобы исключить их высыхание. Режим облучения черенков был такой же, как и семян, но одревесневшие черенки облучали 6 суток, а зеленые — 4 суток. После обработки черенки в массе находились в состоянии «отлежки» в течение 1—2 недель в зависимости от того, одревесневший это черенок или зеленый.

Облученные и необлученные образцы высевали и высаживали в питомнике на грядках 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 и диаметр корневой шейки.

Результаты исследований

Многообразие ответных реакций различных древесно-кустарниковых пород на облучение вполне объяснимо, и в каждом конкретном случае требуется соответствующий анализ.

В табл. 1.8.1 и 1.8.2 приведены результаты исследований влияния лазерного облучения на характеристики семян и черенков древесно-кустарниковых пород, имеющих различную исходную всхожесть и уко-реняемость.

Показано, что при использовании лазерного облучения можно увеличить грунтовую всхожесть семян лесных культур на 15-30% (см. табл. 1). Отмечается также дружность прорастания семян, что имеет немаловажное значение для получения однородного материала. Высота опытных сеянцев увеличивается в среднем в 1,5 раза, с варьированием от 1,1 до 2,0 раз, диаметр корневой шейки — в 1,1 -1,5 раза больше, чем у необлученных. У облученных растений длина главного корня составляет 30,0± 1,5 см, а у необлученных — 16,00,8 см в среднем.

Облученные черенковые саженцы существенно отличаются от необлученных по всем параметрам. Так, укореняемость у опытных в 1,2 раза выше в среднем, чем у контрольных (табл. 2), высота стебля — в 1,3-1,4 раза, диаметр корневой шейки и длина главного корня — в 1,3 — 1,5 раза больше, чем у контрольных (необлученных).

Лазерное облучение семян, направленное на улучшение роста и развития лесных пород, способствует устойчивости их к болезням, о чем косвенно можно судить по такому показателю, как отпад всходов или выход посадочного материала. Как видно из таблицы 3, у хвойных пород выход посадочного материала в среднем на 10-12%, а у тополя — на 7% выше, чем на контроле.

Обработка лучами лазера вегетирующих растений робинии в возрасте 6 листьев с навешенным на машине УАЗ гелий-неоновым лазером позволила обеззаразить их корневые шейки от гнили и тем самым предотвратить распространение этой болезни на весь посев (3 га), не применяя при этом химических препаратов [9]. Наш опыт позволяет сделать вывод, что на лесных культурах, так же как и на сельскохозяйственных (злаковых, бобовых, технических), где этот метод ранее себя зарекомендовал, можно использовать лучи лазера для обеззараживания вегетирующих лесных растений от грибковых болезней.

Таким образом, результаты исследований, проводимых на опытных участках Краснодарского опытного лесхоза с 1995 года, подтвердили целесообразность и перспективность применения лучей лазера при выращивании посадочного материала лесных культур. Его эффективность не вызывает сомнения, особенно для семян с пониженной всхожестью. Расчеты показывают, что экономический эффект от внедрения лазерной технологии составляет 1700 руб./га за счет увеличения всхожести семян и большего выхода посадочного материала с единицы площади. Облучение лазером эффективно также для семян с идущими метаболическими процессами, т.е. в стадии наклевывания. В этом случае луч лазера стимулирует активность ферментов, участвующих в реакциях,

ответственных за прорастание, дальнейший рост и развитие проростков. Использование этого приема в лесном хозяйстве позволяет также отказаться от экологически вредных химических реагентов, что увеличивает экономический эффект от применения лазерной технологии.

Заключение

Многолетние результаты использования лазерной обработки семян и растений позволили выявить преимущества лазерной активации перед другими физическими, биологическими и химическими методами подготовки черенков и семян к посеву и защите посевов от грибных болезней.

Преимущества лазерной активации:

•  повышение грунтовой всхожести и энергии прорастания на 15-30%;
•  снижение нормы высева на 15-20%;
•  увеличение корневой массы и глубины залегания корней;
•  обеззараживание семян и черенков, повышение устойчивости их к патогенной микрофлоре;
•  увеличение приживаемости черенков на 10-20 %;
•  сокращение сроков перехода к цветению и созреванию на 1 -2 года;
•  автоматизация процесса подготовки семян и уход от традиционных способов: стратификации скарификации и др.;
•  сокращение сроков выращивания сеянцев и саженцев до стандартных размеров.

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-lazera-v-dekorativnom-sadovodstve/pdf