Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

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

,             (1)

,

,

где  - максимальная длина корня от лучшего по качеству семени в пяти выборках семян редиса красного круглого, мм;  - тренд динамики роста корней по длине у лучших семян, мм;      - 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 , 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 . 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 , 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.