Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ОПТИМАЛЬНЫЙ СРОК ПРОРАЩИВАНИЯ СЕМЯН РЕДИСА ДЛЯ БИОТЕСТИРОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД (П.М. Мазуркин, д-р техн. наук,О.Ю. Евдокимова, аспирант)

Разработан способ для определения рационального срока проращивания семян редиса красного круглого. Экспериментами показано, что при применении тест-растения в виде редиса красного круглого сроки проращивания по сравнению с прототипом сокращаются в три раза.

Введение. Известен способ испытания загрязнения воды по времени роста корней растения [1]. Недостатком является нечеткость рекомендаций по срокам проращивания семян различных тестируемых растений.

Известен также способ испытания загрязнения воды по времени роста корней растения в соответствии с методикой биотестирования по проращиванию семян в СанПиН 2.1.7.573-96 "Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения". Недостаток здесь проявляется при проращивании семян в течение 72 часов. Хотя на разброс значений длины корней влияет взаимодействие растущих корней от семян друг с другом, разные виды растений имеют разные рациональные сроки проращивания, когда в чашке Петри растущие корни отдельных семян только еще начинают мешать друг другу.

Цель статьи - обоснование предлагаемой методики по определению оптимального срока проращивания семян одного вида растения.

Решаемые задачи: 1) проверка адекватности разработанного способа; 2) определение эффективности метода по выявлению рационального срока проращивания семян редиса красного круглого.

Математическое моделирование. Рекомендации по определению рационального срока проращивания обосновываются идентификацией устойчивых законов распределения, в том числе с волновыми составляющими. Значения параметров моделей приводятся после идентификации биотехнической функции.

Объект и методика. Экспериментальные исследования по тестированию проводятся с использованием семян редиса красного круглого. Для определения рационального срока проращивания семян, на этот срок влияет и качество поливаемой воды, поэтому повторы выполняют при разных сроках проращивания, после измерений длины корней у всех проростков выявляют статистическим моделированием биотехническую закономерность динамики роста лучших в каждом повторе проростков, по которой проводят математический анализ полуциклов времени проращивания. Затем в каждом повторе результаты измерений ранжируют по убыванию длины корней, причем выявляют биотехнические закономерности рангового распределения проростков, а после этого выбирают повтор с рациональным сроком проращивания семян.

Результаты. Данные проращивания пяти независимых выборок из 50 семян редиса красного круглого в пяти чашках Петри с использованием для полива одной пробы речной воды приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты измерений длины корней редиса красного круглого, мм

измерения

Продолжительность

проращивания, ч

измерения

Продолжительность

проращивания, ч

24

48

72

96

120

24

48

72

96

120

1

2

14

39

30

52

26

1,5

13

14

7

31

2

2

11

46

50

28

27

1

10

38

38

59

3

1,5

23

25

50

7

28

3

21

16

25

34

4

2

20

38

17

28

29

4

5

33

24

6

5

0,5

15

26

41

40

30

1,5

4

22

39

80

6

3

15

52

20

112

31

1

8

22

57

64

7

1,5

12

30

41

84

32

1,5

8

26

73

47

8

4

13

31

9

65

33

0,5

4

25

19

78

9

1

17

39

7

65

34

1

4

18

5

27

10

4

18

26

56

0

35

2

13

48

20

56

11-25

...

...

...

...

...

36-50

...

...

...

...

...

В каждой выборке было проведено ранжирование по убыванию длины корня, максимального из всех корней у одного проростка.

Из-за измерений в различающихся статистических выборках, можно определить изменения по длине в зависимости от времени с момента посадки в чашку Петри только по максимальным значениям.

После совместной идентификации уравнений была получена готовая статистическая модель вида

f,             (1)

f,

3,

где f - максимальная длина корня от лучшего по качеству семени в пяти выборках семян редиса красного круглого, мм; f - тренд динамики роста корней по длине у лучших семян, мм;  f    - волновая составляющая позитивной адаптации у лучших семян в каждой из пяти популяций, мм; t - время проращивания семян в чашки Петри, ч.

Результаты анализа модели (1) приведены в таблице 2.

Таблица 2

Циклы положительного и отрицательного влияния времени проращивания

Номер

полупериода колебания

Интервала времени в часах

Характер адаптации

корня к воде

Оптимальный момент времени роста, ч

Приращение

длины корня у семени, мм

Примечание

1

0 ...9

+

6-7

+0,21

Рациональный период роста

2

10 ... 28

-

21

-2,97

3

29 ... 47

+

39

+5,69

Максимум возмущений длины корней

4

48 ... 66

-

57

-6,35

5

67 ... 85

+

76

+5,54

6

86 ... 104

-

95

-4,22

Спад возмущений в росте

7

105 ... 123

+

114

+2,94

Интерпретация результатов. Наибольшую приспособляемость 0,7990 в направлении позитивной адаптации семена редиса красного круглого имели через два часа после посадки. Коэффициент приспособляемости, вычисляемый по формуле f, равен в это время 0,7990. Наименьшее позитивное влияние времени роста 0,0327 наблюдается в 29 часов после посадки.

Максимальный кризис для проростков наблюдается через 18 часов с негативным приспособлением к условиям роста с коэффициентом приспособляемости f. Однако он меньше позитивного максимума 0,7990.

Полный цикл развития и роста корней завершается через 28 часов. Это число не совсем удобно в практическом использовании, поэтому рекомендуется завершать эксперименты по тестированию с использованием семян редиса красного круглого через 24 часа. В этот момент времени имеем коэффициент приспособляемости f, что близко к квадрату золотой пропорции 0,618.

Эти же рекомендации по определению рационального срока проращивания могут быть обоснованы при рассмотрении ранговых распределений проростков по длинам корней.

Конструкция полученной модели нами интерпретирована с позиции генетики. При сроках проращивания в 48, 72 и 96 часов фенотипическая часть изменчивости корней по длине получила четко выраженный колебательный характер. И только при сроке в 24 часа это волнение минимальное и составляет менее ±0,01 мм. Этот факт показывает, что длину корней через 24 часа проращивания лучше всего измерять с помощью измерительной лупы.

Выводы. Проведенные исследования показали, что методика обладает простотой и высокой точностью при определении рационального срока для проращивания семян редиса красного круглого, поэтому можно сформулировать следующие основные выводы:

1) сроки проращивания по сравнению с прототипом сокращаются с 72 до 24 часа, то есть в три раза, а точность испытаний существенно повышается при использовании семян редиса красного круглого;

2) по предложенному способу испытания и методике последующего статистического моделирования можно определять сроки проращивания также у других видов растений, в особенности тех культурных растений, которые предполагается выращивать на данной местности с поливом или орошением речной водой.

Литература

  1. Фомин, Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиацион­ной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник / Г. С., Фомин. - 3-е изд. - М.: Из­д-во «Протектор», 2000. - 848 с.

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074