WPŁYW PRZEDSIEWNEJ STYMULACJI LASEROWEJ NA WARTO SIEWN NASION LUCERNY SIEWNEJ I MIESZACOWEJ

Transkrypt

1 Acta Sci. Pol., Technica Agraria (1) 26, WPŁYW PRZEDSIEWNEJ STYMULACJI LASEROWEJ NA WARTO SIEWN NASION LUCERNY SIEWNEJ I MIESZACOWEJ Agata Dziwulska Akademia Rolnicza w Lublinie Streszczenie. Nasiona lucerny siewnej odmiany Legend i mieszacowej Radius nawietlono wizk rozbien lasera He-Ne, a nastpnie wysiano je na szalkach Petriego w czterech powtórzeniach. Proces kiełkowania trwał 1 dni i przebiegał w stałej temperaturze 2 ± 1ºC. W badaniach laboratoryjnych okrelono liczb nasion kiełkujcych normalnie, anormalnie, twardych i poraonych chorobami grzybowymi. Stymulacja laserowa wpłynła na wzrost liczby nasion normalnie kiełkujcych i spowodowała niewielki spadek udziału nasion twardych. Słowa kluczowe: stymulacja laserowa, kiełkowanie, nasiona lucerny WSTP Lucerna (Medicago sativa L.) jest zaliczana do wieloletnich, drobnonasiennych ro- lin motylkowych [Plebaski 197, Wilczek 2]. Przeznaczona jest na wysokobiałkow pasz w postaci zielonki, sianokiszonki oraz suszu [Jelinowska i Skrzyniarz 1994, Gaweł i Brzóska 22]. Znajduje zastosowanie w ywieniu zwierzt, a zwłaszcza bydła, owiec i koni. Z lucerny s pozyskiwane saponiny, które mog by wykorzystywane w produkcji farmaceutycznej i rodkach ochrony rolin [Jelinowska i Skrzyniarz 1994]. Jedn z zalet lucerny jest zdolno wizania azotu atmosferycznego przez bakterie brodawkowe (Rhizobium), co eliminuje lub ogranicza iloci stosowanych nawozów azotowych [Staszewski 197, Wilczek 2]. Symbioza ta polepsza yznoci gleby [Staszewski 197]. Jednym z czynników wpływajcych na wzrost, rozwój i plonowanie rolin jest jako nasion. Dlatego te w nasiennictwie rolin uprawnych wane jest uzyskanie wysokiej jakoci materiału siewnego, który moe by udoskonalony przez stosowanie metod chemicznych zaprawy chemiczne, otoczkowanie, regulatory wzrostu (auksyny, gibereliny, cytokininy, inhibitory i in.) [Górecki i Grzesiuk 1994] oraz fizycznych (pole Adres do korespondencji Corresponding Author: Agata Dziwulska, Katedra Fizyki Akademii Rolniczej w Lublinie, ul. Akademicka 13, 2-9 Lublin, agata.dziwulska@ar.lublin.pl

2 28 A. Dziwulska magnetyczne, promieniowanie laserowe i in.) [Pietruszewski 1993, Injuszin i in. 1981, Dziamba i Koper 1992]. Powszechnie stosuje si metody fizyczne, gdy s one bezpieczniejsze dla rodowiska naturalnego od substancji chemicznych. Metody chemiczne zostawiaj w rodowisku substancje o rónym okresie rozkładu. S to czsto substancje toksyczne w niektórych fazach rozkładu [Podleny i Koper 1998, Koper i in. 2, Dziwulska i Koper 23, Dziwulska i in. 24, Dziwulska ]. Stymulacja laserowa powoduje pochłanianie i magazynowanie energii wietlnej przez komórki i tkanki rolinne. Podobny proces zaobserwowano w przypadku nasion, które najpierw pochłaniaj energi wietln, przekształcaj j w chemiczn, a nastpnie magazynuj. Nawietlanie wiatłem lasera He-Ne powoduje podniesienie potencjału energetycznego nasion, zwikszenie zdolnoci kiełkowania oraz wzmocnienie rolin w pierwszych fazach rozwoju [Injuszin i Chernova 1987, Gładyszewska i in. 1998, Dziwulska i Koper 23, Dziwulska i in. 24, Dziwulska ]. Badania nad stymulacj laserow nasion wieloletnich rolin motylkowych s skromne. Poza pozycjami [Wilczek i in. 24, ] nie znaleziono innych bada w dostpnej literaturze. Celem niniejszej pracy było okrelenie wpływu przedsiewnej stymulacji laserowej nasion lucerny siewnej i mieszacowej na ich warto siewn. MATERIAŁ I METODY Do bada wykorzystano dwa gatunki lucerny: siewn (Medicago sativa L. ssp. sativa) odmiana Legend i mieszacow (Medicago sativa L. ssp. sativa ssp. falcata) odmiana Radius. Legend pochodzi ze Stanów Zjednoczonych i została wpisana do Rejestru Odmian Rolin Rolniczych w roku Radius wyhodowana w IHAR, do Rejestru Odmian Rolin Rolniczych została wpisana w 1988 [COBORU 24] Rys. 1. Urzdzenie do przedsiewnej laserowej stymulacji nasion metod wizki rozbienej: 1 kosz zasypowy z dozownikiem, 2 rynienka, 3 wibrator rynienki, 4 laser, obiektyw mikroskopowy, 6 naczynie na nasiona Fig. 1. A stand for pre sowing laser treatment of seeds: 1 charging hopper with metering device, 2 chute, 3 vibrator, 4 laser, microscopic lense, 6 seed dish 6 Acta Sci. Pol.

3 Wpływ przedsiewnej stymulacji laserowej na warto siewn nasion lucerny siewnej Badania laboratoryjne realizowano w Katedrze Fizyki Akademii Rolniczej w Lublinie, metod kompletnie losow, w czterech powtórzeniach. Nasiona lucerny nawietlono na jeden dzie przed siewem wiatłem lasera He-Ne. Do tego celu wykorzystano urzdzenie skonstruowane przez R. Kopera i Z. Dygdał [1993] do przedsiewnej stymulacji laserowej nasion (rys. 1). W urzdzeniu tym zastosowano laser He-Ne o mocy 4 mw. Podczas swobodnego spadku nasion nawietlano wizk lasera He-Ne przez,1 s. Czstotliwo powtarzania impulsów wyniosła 2 s. W dowiadczeniu laboratoryjnym uwzgldniono dwa czynniki: I gatunki lucerny (siewna i mieszacowa), II nawietlanie nasion wizk rozbien lasera He-Ne o gstoci powierzchniowej mocy, 3 i 6 mw cm -2 (oznaczone: R (kontrola), R3 i R6), nawietlane 1-, 3- i - krotnie (oznaczone jako: x1, x3, x). Nasiona lucerny wysiano na płytkach Petriego wyłoonych bibuł filtracyjn nasczon wod destylowan. Proces kiełkowania prowadzono przez 1 dni w stałej temperaturze 2 ± 1ºC [Bewley i Black 1982, Grzesiuk i Kulka 1981, 1988]. Zgodnie z zaleceniami ISTA [1999] okrelono udział nasion kiełkujcych normalnie i nienormalnie oraz twardych i poraonych przez choroby grzybowe. Otrzymane wyniki bada laboratoryjnych zostały opracowane statystycznie, wykorzystujc w tym celu analiz wariancji oraz najmniejsz istotn rónic (NIR, ) według testu Tukey a, przy % błdzie pomiarowym obserwowanych efektów [Oktaba 1994]. WYNIKI I DYSKUSJA Przeprowadzone dowiadczenie laboratoryjne oraz analiza wyników pozwala stwierdzi, i przedsiewna stymulacja laserowa nasion lucerny siewnej odmiany Legend i mieszacowej odmiany Radius wpłynła na zwikszenie udziału nasion normalnie kiełkujcych (rys. 2). Stymulacja nasion wizk rozbien lasera He-Ne o powierzchniowej gstoci mocy 3 mw cm -2 spowodowała zwyk liczby nasion normalnie kiełkujcych o 4,7% (Legend) i,42% (Radius) w stosunku do kontroli. Przy podwojeniu powierzchniowej gstoci mocy wiatła do 6 mw cm -2 liczba ta wzrosła o kolejne 1,17%, ale jedynie u odmiany Legend, a w przypadku Radius zanotowano jej niewielki spadek. Najwicej nasion normalnie kiełkujcych stwierdzono w kombinacji R6x3 w przypadku obu odmian. Wpływ krotnoci nawietlania na badan cech spowodował najlepsze rezultaty przy 3-krotnym nawietlaniu, niezalenie od dawki. Na rysunku 3 przedstawiono procentowy udział nasion nienormalnie kiełkujcych lucerny na tle zrónicowanych dawek i krotnoci nawietlania wizk rozbien lasera He-Ne. Nawietlanie wiatłem lasera o powierzchniowej gstoci mocy 3 mw cm -2 spowodowało spadek liczby tych nasion o 4,1% jedynie u odmiany Legend, za u Radius otrzymano niewielki wzrost (o,%) w porównaniu do obiektu kontrolnego, niezalenie od krotnoci nawietlania. Podwojenie powierzchniowej gstoci mocy wiatła lasera do 6 mw cm -2 zmniejszyło udział wspominanych wyej nasion o,2% oraz o 1,9% w przypadku Radius, w porównaniu z prób kontroln. Zanotowano najmniej nasion nienormalnie kiełkujcych w wariancie R6x3 (Legend) i R6x1 (Radius). Technica Agraria (1) 26

4 3 A. Dziwulska Legend Radius Liczba nasion normalnie kiełkujcych - Number of seeds germinating normally, % R R3x1 R3x3 R3x R6x1 R6x3 R6x a Dawka i krotno nawietlania Dose and repetition of irradiation b Liczba nasion normalnie kiełkujych - Number of seeds germinating normally, % , 36,7 76,7 42,17 77,92 41,42,86 3,97 R R3 R6 NIR, Dawka nawietlania Dose of irradiation c Liczba nasion normalnie kiełkujcych - Number of seeds germinating normally, % , 36,7 7, 39,37 78, 43,62 78, 42,37 r.n. 4, NIR, Krotno nawietlania Number of repetitions of irradiation Rys. 2. Procentowy udział nasion normalnie kiełkujcych lucerny siewnej i mieszacowej w zalenoci od: a) dawki i krotnoci nawietlania, b) dawki nawietlania, c) krotnoci nawietlania Fig. 2. Percentage of the normal germinating seeds of alfalfa and hybrid alfalfa versus: a) dose and repetition of irradiation, b) dose of irradiation, c) number of repetition of irradiation Acta Sci. Pol.

5 Wpływ przedsiewnej stymulacji laserowej na warto siewn nasion lucerny siewnej Legend Radius a Liczba nasion nienormalnie kiełkujcych - Number of seeds germinating abnormally, % R R3x1 R3x3 R3x R6x1 R6x3 R6x Dawka i krotno nawietlania Dose and repetition of irradiation b Liczba nasion nienormalnie kiełkujcych - Number of seeds germinating abnormally, % , 16,7 19,42 17, 18,33 14,83 2,19 1,6 R R3 R6 NIR, Dawka nawietlania Dose of irradiation Liczba nasion nienormalnie kiełkujcych - Number of seeds germinating abnormally, % , 16,7 21, 16,37 18, 1,87 17,12 1,87 2,29 1,72 c 1 3 NIR, Krotno nawietlania Number of repetitions of irradiation Rys. 3. Procentowy udział nasion nienormalnie kiełkujcych lucerny siewnej i mieszacowej w zalenoci od: a) dawki i krotnoci nawietlania, b) dawki nawietlania, c) krotnoci nawietlania Fig. 3. Percentage of the abnormal germinating seeds of alfalfa and hybrid alfalfa versus: a) dose and repetition of irradiation, b) dose of irradiation, c) number of repetition of irradiation Technica Agraria (1) 26

6 32 A. Dziwulska Legend Radius Liczba nasion twardych - Number of hard seeds, % R R3x1 R3x3 R3x R6x1 R6x3 R6x a Dawka i krotno nawietlania Dose and repetition of irradiation Liczba nasion twardych - Number of hard seeds, % ,7 36,83 36,7 3, 1,92 2,,23 r.n. R R3 R6 NIR, b Dawka nawietlania Dose of irradiation Liczba nasion twardych - Number of hard seeds, % ,7 3,62 36, 38, 3, 2, 2,7 1,87,27 r.n. 1 3 NIR, c Krotno nawietlania Number of repetitions of irradiation Rys. 4. Procentowy udział nasion twardych lucerny siewnej i mieszacowej w zalenoci od: a) dawki i krotnoci nawietlania, b) dawki nawietlania, c) krotnoci nawietlania Fig. 4. Percentage of the hard seeds of alfalfa and hybrid alfalfa versus:a) dose and repetition of irradiation, b) dose of irradiation, c) number of repetition of irradiation Acta Sci. Pol.

7 Wpływ przedsiewnej stymulacji laserowej na warto siewn nasion lucerny siewnej Legend Radius 12 Liczba nasion poraonych przez choroby grzybowe - Number of seeds infected with pathogenic fungi, % a R R3x1 R3x3 R3x R6x1 R6x3 R6x Dawka i krotno nawietlania Dose and repetition of irradiation 12 Liczba nasion poraonych przez choroby grzybowe - Number of seeds infected with pathogenic fungi, % , 6,7 1, 4,8,67 7,,11,8 b R R3 R6 NIR, Dawka nawietlania Dose of irradiation 12 Liczba nasion poraonych przez choroby grzybowe - Number of seeds infected with pathogenic fungi, % , 6,7 1, 8,12,87 4, 1,37,,14, NIR, c Krotno nawietlania Number of repetitions of irradiation Rys.. Procentowy udział nasion poraonych chorobami grzybowymi lucerny siewnej i mieszacowej w zalenoci od: a) dawki i krotnoci nawietlania, b) dawki nawietlania, c) krotnoci nawietlania Fig.. Percentage of the seeds infected with pathogenic fungi of alfalfa and hybrid alfalfa versus: a) dose and repetition of irradiation, b) dose of irradiation, c) number of repetition of irradiation Technica Agraria (1) 26

8 34 A. Dziwulska Analizujc wpływ krotnoci nawietlania na omawian cech, niezalenie od dawki naley stwierdzi, i najsłabszy efekt był przy 1-krotnym nawietlaniu dla obydwu odmian. Najmniej tych nasion zanotowano przy 3-krotnym nawietlaniu u odmiany Radius, za w przypadku Legend przy -krotnym. Badano take wpływ zrónicowanych dawek nawietlania na liczb nasion twardych (rys. 4). Przedsiewna stymulacja laserowa spowodowała niewielki spadek udziału tych nasion w porównaniu z obiektem kontrolnym. Pomidzy dawkami wystpiły nieistotne rónice, niezalenie od serii nawietle w stosunku do kontroli. W przypadku Legend zanotowano najwikszy spadek liczby nasion twardych przy dawce R3 (o 1,3%). Promienie lasera nie wpłynły istotnie na udział nasion twardych lucerny mieszacowej odmiany Radius. Najlepszy efekt zanotowano w kombinacji R3x1. Badajc wpływ liczby nawietle, niezalenie od dawki nawietlania, na rozwaan cech naley podkreli, e najwikszy spadek udziału nasion twardych był przy 1-krotnym nawietlaniu, a najmniejszy przy -krotnym, niezalenie od dawki nawietlania. Stosowane czynniki eksperymentu wpływały rónie na zdrowotno nasion lucerny siewnej odmiany Legend i mieszacowej Radius (rys. ). Przy nawietlaniu wiatłem lasera o powierzchniowej gstoci mocy 3 mw cm -2 wzrosła nieznacznie liczba nasion poraonych o,% (Legend) oraz zmalała o 2,17% (Radius) w porównaniu do obiektu kontrolnego, niezalenie od liczby nawietle. Podwojenie powierzchniowej gstoci mocy do 6 mw cm -2 spowodowało niewielk zwyk omawianych nasion o,% u lucerny Radius. Najwikszy spadek liczby nasion twardych był w obiekcie R6x3 w obu odmianach. Najmniej ich otrzymano w kombinacji R6x1 w przypadku odmiany Radius (wzrost o 4,7%). Analizowanie wpływu liczby nawietlania wykazało, e najmniej szczepów grzybów uzyskano w przypadku 3-krotnego nawietlania u obu odmian, niezalenie od dawki nawietlania. PODSUMOWANIE Przedsiewna stymulacja laserowa nasion lucerny siewnej odmiany Legend i mieszacowej Radius wpłynła istotnie na udział nasion normalnie kiełkujcych. Najwicej tych nasion uzyskano przy 3-krotnym nawietlaniu wiatłem lasera He-Ne o powierzchniowej gstoci mocy 6 mw cm -2 u obydwu odmian. Liczba nasion nienormalnie kiełkujcych uległa istotnie zmniejszeniu wskutek nawietlaniu wizk rozbien lasera He-Ne. Najmniej tych nasion zanotowano w wariancie R6x1 i R6x u Radius, a w przypadku Legend w R6x3 i R6x. Napromieniowanie wiatłem lasera zmniejszyło istotnie udział nasion twardych odmiany Legend, a nasiona odmiany Radius nie reagowały na stymulacj laserow. Dawki i krotnoci promieni lasera oddziaływały niejednoznacznie na udział nasion poraonych grzybami. W obiekcie z lucern siewn (Legend) działały ograniczajco, natomiast w przypadku lucerny mieszacowej (Radius) otrzymano istotn zwyk omawianych nasion w wariancie R6x1. Acta Sci. Pol.

9 Wpływ przedsiewnej stymulacji laserowej na warto siewn nasion lucerny siewnej... 3 PIMIENNICTWO Bewley J. D., Black M., Physiology and biochemistry of seeds in relation to germination, vol. 1, 2. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York. COBORU 24. Lista odmian rolin rolniczych i warzywnych wpisanych do rejestru w Polsce. Słupia Wielka. Dziamba Sz., Koper R., Wpływ nawietlania laserem nasion na plon ziarna pszenicy jarej. Fragm. Agron. 1(33), Dziwulska A.,. Wpływ przedsiewnej stymulacji laserowej nasion lucerny na zdolno kiełkowania, obsad rolin po wschodach, plonowanie i jako plonów. Rozpr. doktorska. AR Lublin. Dziwulska A., Koper R., 23. Wpływ przedsiewnej biostymulacji laserowej na kiełkowanie nasion lucerny siewnej. Acta Agroph. 82, Dziwulska A., Koper R., Wilczek M., 24. Ocena wpływu wiatła lasera He-Ne na zdolno kiełkowania nasion koniczyny białej odmiany Anda. Acta Agroph. 3(3), Gaweł E., Brzoska F., 22. Uprawa i uytkowanie mieszanek lucerny z trawami oraz wykorzystanie w ywieniu zwierzt gospodarskich. Wyd. IUNG Puławy. Gładyszewska B., Koper R., Kornarzyski K., Technologia i efekty przedsiewnej laserowej biostymulacji nasion ogórków. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 44, Górecki R. J., Grzesiuk S., wiatowe tendencje i kierunki uszlachetniania materiałów nasiennych. Mat. konf. Uszlachetnianie materiałów nasiennych. Olsztyn-Kortowo, Grzesiuk S., Kulka K., Fizjologia i biochemia nasion. PWRiL Warszawa. Grzesiuk S., Kulka K., Biologia ziarniaków zbó. PWN Warszawa. Injuszin W., Chernova O., Cytological and features of the action of radiation on seed and seedlings of durum wheat. Kirov. Injuszin W., Hajsow G. U., Fetorowa N. N., Łucz łazera i uraaj. Kanar, Ałma-Ata. ISTA International Rules for Seed Testing. Seed. Sci. and Technol., 24, supplement. Jelinowska A., Skrzyniarz H., Technologia uprawy rolin lucerna. Wyd. IUNG Puławy. Koper R., Dygdała Z., Urzdzenie do obróbki przedsiewnej nasion promieniowaniem laserowym. Patent UP RP, nr Koper R., Mikos-Bielak M., Próchniak T., Podleny J., 2. Wpływ przedsiewnej biostymulacji laserowej nasion łubinu białego na właciwoci chemiczne plonów. In. Rol. 4, Oktaba W., Rachunek prawdopodobiestwa i statystyka matematyczna. Wyd. AR Lublin. Pietruszewski S., Effect of magnetic seed treatment on yields of wheat. Seed Sci. & Technol. 21, Plebaski T., 197. Uprawa i uytkowanie lucerny. PWRiL Warszawa. Podleny J., Koper R., Efektywno stosowania przedsiewnej obróbki nasion łubinu białego wiatłem laserowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 44, 262. Staszewski Z., 197. Lucerny. PWRiL Warszawa. Wilczek M., 2. Wieloletnie motylkowe. [w:] Nasiennictwo, pod red. K. W. Duczmala i H. Tucholskiej. PWRiL Pozna, 2, 14 17, Wilczek M., Koper R., wintal M., Korniłłowicz-Kowalska T., 24. Germination capacity and the health status of red clover seeds following laser treatment. Intern. Agroph. 18, Wilczek M., Koper R., wintal M., Korniłłowicz-Kowalska T.,. Germination capacity and health status of alfalfa seeds after laser treatment. Intern. Agroph. 19, Technica Agraria (1) 26

10 36 A. Dziwulska EFFECTS OF PRE-SOWING LASER STIMULATION ON SOWING VALUE OF LUCERNE SEEDS Abstract. Seeds of alfalfa c.v. Legend and hybrid alfalfa c.v. Radius were irradiated with divergent He-Ne laser bundle and sown on Petri dishes with four repetitions. Germination lasted for 1 days at a constant temperature 2 ± 1ºC. Seeds germinating normally, abnormally, hard seeds and those infected with pathogenic fungi were determined. The number of seeds germinating normally increased and hard seeds decreased upon laser stimulation. Key words: laser stimulation, germination, lucerne seeds Zaakceptowano do druku Accepted for print: Acta Sci. Pol.