WPŁYW PÓL MAGNETYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH NA KIEŁKOWANIE NASION WYBRANYCH ROLIN UPRAWNYCH

Transkrypt

1 Technica Agraria 1(1) 2, WPŁYW PÓL MAGNETYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH NA KIEŁKOWANIE NASION WYBRANYCH ROLIN UPRAWNYCH Stanisław Pietruszewsi Streszczenie. W pracy przedstawiono wpływ pola magnetycznego i eletrycznego na iełowanie nasion uprawnych. Nasiona pszenicy iełowały w zmiennym pole magnetycznym o inducji magnetycznej 35 i 5 mt oraz stałym o inducji magnetycznej i 185 mt. Nasiona apusty białej iełowały w stałym polu magnetycznym o inducji 7, 1 i 2 mt, a nasiona cebuli w stałym polu magnetycznym 4 i 8 mt. Nasiona pomidora o słabej zdolnoci iełowania poddano przedsiewnie oddziaływaniu zmiennego pola eletrycznego o nateniu 5 i V cm -1, a nastpnie obserwowano iełowanie na płytach Petriego. Wszystie procesy iełowania zostały opisane za pomoc rzywej logistycznej. Stwierdzono, e ten matematyczny model procesu moe by stosowany zarówno dla nasion iełujcych w polu magnetycznym, ja i dla nasion biostymulowanych przedsiewnie pole eletrycznym. Słowa luczowe: nasiona rolin, pole magnetyczne, pole eletryczne, biostymulacja nasion, rzywa logistyczna WSTP Pola magnetyczne i eletryczne s tymi czynniami fizycznymi, tóre poprawiaj jao materiału siewnego rolin. Wpływ tych pól jest obserwowany w tym, e nasiona lepiej iełuj, szybciej osigaj ores wegetacji i daj wysze i jaociowo lepsze plony. Dowiodły tego badania prowadzone w Japonii [Namba i in. 1995, Sasao i in. 1998] oraz w Hiszpanii [Carbonell i in. ]. Zmienne pole magnetyczne nisiej czstotliwoci 16 Hz znacznie zwiszało wigor nasion rolin zboowych, ja równie poprawiało iełowanie nasion uurydzy w warunach stresowych (nisa temperatura) [Rochalsa 1997 i 1]. Proces iełowania pszenicy w stałym lub zmiennym polu magnetycznym został opisany za pomoc równania rzywej logistycznej [Pietruszewsi 1].

2 76 S. Pietruszewsi Celem prezentowanych bada było przedstawienie wpływu stałych i zmiennych pól magnetycznych oraz zmiennego pola eletrycznego na iełowanie wybranych nasion rolin uprawnych. Przebieg iełowania w adym przypadu został opisany za pomoc równania rzywej logistycznej. MATERIAŁ I METODY Materiałem dowiadczalnym były nasiona cebuli, apusty, pszenicy oraz pomidora. Nasiona cebuli odmiany Sochaczewsa iełowały w stałym polu magnetycznym o inducji magnetycznej 4 i 8 mt. Nasiona apusty odmiany Kamienna Głowa iełowały w stałym polu magnetycznym 7, 1 i 2 mt. Nasiona pszenicy odmiany Henia iełowały w zmiennym polu magnetycznym 35 i 5 mt oraz w stałym polu magnetycznym i 185 mt. Wartoci inducji magnetycznych zostały dobrana na podstawie wczeniejszych bada. Dla pól o taim nateniu wczeniej stwierdzono najsilniejsze dodatnie oddziaływanie. Nasiona pomidora odmiany Halicz o słabej jaoci poddano przedsiewnej biostymulacji zmiennym polem eletrycznym 5 i V cm -1 oraz odstawiono do iełowania razem z prób ontroln na płytach Petriego. Pomiary iełowania rozpoczynano po ooło h, zliczajc pierwsze wyiełowane nasiona. Nastpne zliczenia doonywano co 3 lub 4 h a do momentu wyiełowania wszystich nasion. Wszystie badania przeprowadzono zgodnie z pols norm PN-R-6595/94. Proces iełowania w polach magnetycznych i biostymulowanych zmiennym polem eletrycznym został opisany równaniem rzywej logistycznej w postaci N N(t) = 1+ (N 1)exp[-α N (t - t )] (1) gdzie: N ocowa liczba wyiełowanych nasion, % N(t) liczba nasion wyiełowanych po czasie t, % α współczynni szyboci iełowania, h -1 t o czas pierwszego wyiełowanego nasiona, h Wyorzystujc rzyw logistyczn mona oreli równie szybo iełowania: v dn(t) = = N(t) α [N N(t)] (2) dt Zarówno rzywa logistyczna, ja i rzywa szyboci iełowania bardzo dobrze modeluj proces iełowania nasion biostymulowanych, a błdy dopasowania rzywych nie przeraczaj 8%. Róniczujc równanie (1) i przyrównujc je do zera, otrzymamy moliwo orelenia estremum (masimum) szyboci iełowania i czasu, w tórym to nastpiło: 2 d N(t) = α N(t)[N N(t)] [N 2N(t)] (3) 2 dt oraz t = t max dla N = 2N(t) otrzymamy: t max + α N o o ln(n 1) = t (4) Acta Sci. Pol.

3 Wpływ pól magnetycznych i eletrycznych na iełowanie nasion WYNIKI Na podstawie danych dowiadczalnych oraz programu omputerowego zostały obliczone parametry rzywej logistycznej opisanej równaniem (1) i zamieszczone w tabeli poniej. Tabela 1. Parametry rzywej logistycznej Table 1. Logistic curve parameters Gatune Pole Parametry Parameters Species Field N t o -5 Cebula 4 mt Onion 8 mt mt Kapusta 1 mt Cabbage Pszenica Wheat Pomidor Tomato Technica Agraria 1(1) 2 2 mt mt mt mt mt V cm V cm ontrola control Wyznaczone parametry rzywej logistycznej pozwoliły na graficzne przedstawienie wyniów w postaci wyresów. Na rysunu 1 został poazany wpływ pola magnetycznego na iełowanie nasion apusty i cebuli w stałym polu magnetycznym. Wpływ zmiennego i stałego pola magnetycznego na iełowanie nasion pszenicy przedstawiono na rysunu 2. Przedsiewna biostymulacja stałym polem eletrycznym nasion pomidorów w porównaniu z prób ontroln przedstawiaj rzywe na rysunu 3. Zdolno iełowania Germination capacity, % K Czas iełowania - Germination time, h C1 Rys. 1. Krzywe logistyczne dla apusty: K1-3 (7, 1 i 2 mt) oraz dla cebuli C1 (4 mt) i C2 (8 mt) Fig. 1. Logistic curves for cabbage: K1-3 (7, 1 and 2 mt) and onion C1 (4 mt) i C2 (8 mt) C2

4 78 S. Pietruszewsi Zdolno iełowania Germination capacity, % P4 P P2 P1 Czas iełowania - Germination time, h Rys. 2. Krzywe logistyczne dla pszenicy: P1 (35 mt), P2 (5 mt), P3 ( mt), P4 (185 mt) Fig. 2. Logistic curves for wheat: P1 (35 mt), P2 (5 mt), P3 ( mt), P4 (185 mt) Zdolno iełowania Germination capacity, % E Czas iełowania - Germination time, h E2 K Rys. 3. Krzywe logistyczne dla pomidora: E1 (5 V cm -1 ), E2 ( V cm -1 ), K (ontrola) Fig. 3. Logistic curves for tomato: E1 (5 V cm -1 ), E2 ( V cm -1 ), K (control) Z przedstawionych wyresów wida wyranie róny wpływ pól na iełowanie nasion. Nasiona apusty białej iełowały bardzo szybo niezalenie od pola magnetycznego. Nasiona cebuli iełowały znacznie póniej, przy czym modelowanie rzyw logistyczn było w tym przypadu obdarzone wiszym błdem. Kiełowanie pszenicy w stałym i zmiennym polu magnetycznym mona wyranie rozróni na wyresach przedstawionych na rysunu 2. Pszenica iełuje szybciej w stałym polu magnetycz- Acta Sci. Pol.

5 Wpływ pól magnetycznych i eletrycznych na iełowanie nasion nym, przy czym lepiej, jeeli jest to silniejsze pole. Dla zmiennego pola magnetycznego nie widzimy na wyresach rónicy. Interesujce s wyresy przedstawione na rysunu 3. Jest na nich przedstawiony proces iełowania nasion pomidora o słabej zdolnoci iełowania. Według polsiej normy PN-R-6595/94 pierwsze liczenie iełujcych nasion przeprowadzamy po 9 godzinach, a ocowe po 2 godzinach. Przedstawione wyresy poazuj silny wpływ pola eletrycznego na iełowanie, zwłaszcza w jego pocztowym oresie. Jednoczenie wida, e proces iełowania bardzo dobrze jest opisany za pomoc równania rzywej logistycznej. Majc parametry rzywej logistycznej i dane dowiadczalne, zostały orelone parametry szyboci iełowania oraz wartoci masymalnej szyboci iełowania. Otrzymane wynii s przedstawione w tabeli 2. Tabela 2. Parametry szyboci iełowania nasion Table 2. Parameters of germination speesd of seeds Parametry Parameters Gatune Pole t Species Field max dn/dt max h % h -1 Cebula 4 mt 64,1 3,49 Onion 8 mt 5,5 4,68 7 mt 26,9 18,6 Kapusta 1 mt 26,8 16,1 Cabbage Pszenica Wheat Pomidor Tomato Technica Agraria 1(1) 2 2 mt 27,1 15,3 35 mt 42,5 4,6 5 mt 43,4 4,9 mt 35,7 6,9 185 mt 32,3,1 5 V cm -1 3,6 1,15 V cm -1 8,6 1,3 ontrola control 166,6,48 Wyresy szyboci iełowania zostały przedstawione na rysunu 4. Krzywe dla pszenicy zostały oznaczone jao p35z, p5z (zmienne pole magnetyczne) oraz ps i p185s (stałe pole magnetyczne). Wyresy dla apusty maj oznaczenia 7s, 1s i 2s, za dla cebuli c4s i c8s. Krzywe szyboci iełowania dla nasion pomidorów nie zostały przedstawione na rysunu 4. Wartoci masymalnej szyboci iełowania, ja i czas uzysania tej wartoci ta znacznie odbiegaj od pozostałych wartoci, e odstpiono od ich wyresów. Z przedstawionych w tabeli 2 oraz wyresów na rysunu 4 wida wyranie, e najszybciej iełowały w polu magnetycznym nasiona apusty, osigajc po ooło 27 h najwisz masymaln szybo iełowania. Nieco wolniej iełowała pszenica w stałym polu magnetycznym i słabiej w zmiennym polu magnetycznym. Najwolniej iełowały nasiona cebuli. Dla pszenicy i cebuli silniejszy był wpływ stałego pola magnetycznego o wiszym nateniu, za dla nasion apusty obserwowalimy efet odwrotny. Najsilniej oddziaływało najsłabsze pole magnetyczne. Dla nasion pomidora silniejsze oddziaływanie wystpowało dla słabszego pola eletrycznego. Przy czym naley pamita, e nasiona pomidora nie rosły w polu, lecz były biostymulowane przedsiewnie i były to nasiona o słabej zdolnoci iełowania.

6 8 S. Pietruszewsi Szybo iełowania - Germination speed, %/h 18 p35z p5z 16 ps p185s 14 7s 1s 12 2s c4s c8s Czas iełowania - Germination time, h Rys. 4. Krzywe szyboci iełowania nasion w polach magnetycznych i eletrycznych Fig. 4. Curves of germination speed of seeds in magnetic and electric fields PODSUMOWANIE I WNIOSKI Przedstawione wynii poazuj wyrany wpływ pól magnetycznych i eletrycznych na proces iełowania nasion rolin uprawnych. Wpływ ten zaley od rodzaju nasion i od wieloci oddziałujcego pola. Dla nasion warzywnych, taich ja nasiona apusty i cebuli, iełowanie w stałym polu magnetycznym jest zdecydowanie najszybsze dla apusty. Pszenica lepiej iełuje w stałym polu magnetycznym ni w zmiennym. Natomiast pole eletryczne zastosowane przedsiewnie znacznie poprawia iełowanie nasion pomidorów o słabej zdolnoci iełowania. Istotnym wydaje si fat, e zarówno proces iełowania nasion w stałym i zmiennym polu magnetycznym, ja i iełowanie nasion biostymulowanych przedsiewnie polem eletrycznym, mona opisa za pomoc rzywej logistycznej. Wynii upowaniaj do przedstawienia nastpujcych wniosów: 1. Wpływ pola magnetycznego na iełowanie nasion zaley od rodzaju nasion oraz od wartoci inducji magnetycznej stosowanego pola, 2. Kiełowanie nasion wybranych rolin uprawnych w stałym i zmiennym polu magnetycznym mona opisa za pomoc rzywej logistycznej. 3. Na nasiona pszenicy silnej oddziałuje stałe pole magnetyczne, ale o wiszej wartoci inducji magnetycznej. 4. Kiełowanie nasion pomidora o słabej zdolnoci iełowania biostymulowanych przedsiewnie zmiennym polem eletrycznym równie modeluje rzywa logistyczna. 5. Pole eletryczne stosowane w przedsiewnej biostymulacji znacznie poprawia iełowanie nasion pomidora o obnionych parametrach jaociowych. Acta Sci. Pol.

7 Wpływ pól magnetycznych i eletrycznych na iełowanie nasion PIMIENNICTWO Carbonell M.V., Martinez E., Amaya J. M.,. Stimulation of germination in rice (Oryza Sativa L.) by a static magnetic field. Electro- and Magnetobiol. 19 (1), Namba K., Sasao A. Shibusawa S., Effect of magnetic field on germination and plant growth. Acta Hort. 399, Pietruszewsi S., 1. Modelowanie rzywa logistyczn iełowania nasion pszenicy odmiany Henia w polu magnetycznym. Acta Agrophys. 58, Rochalsa M., Wpływ zmiennego pola magnetycznego na iełowanie nasion w nisiej temperaturze. Zesz. Probl. Post. Nau Roln. 439, Rochalsa M., 1. Poprawa jaoci materiału siewnego za pomoc zmiennego pola magnetycznego. Cz I. Badania laboratoryjne. Biul. IHAR 217, Sasao A., Shibusawa S., Saai K., Miyamoto D., Root response to magnetic field. IFAC Artificial Intiligence in Agriculture, INFLUENCE OF MAGNETIC AND ELECTRIC FIELDS ON SEEDS. GERMINATION OF SELECTED CULTIVATED PLANTS Abstract. The influence of magnetic and electric field on seeds germination are presented. Seeds of winter wheat germinated in alterneting (35 and 5 mt) and stationary ( and 185 mt) magnetic field. The seeds of cabbate germinated in stationary magnetic field 7, 1 and 2 mt. Hawaver, the onion seeds germinated in magnetic field 4 and 8 mt. Wea qualitirave of tomato seeds were biostimulated by electric field 5 and V cm -1 and later germinated in Petri dishes. All processes of germination was described by the help equation of logistic curve. Key words: plant seeds, magnetic field, electric field, seeds biostimulation, logistic curve Stanisław Pietruszewsi, Katedra Fizyi, Aademia Rolnicza w Lublinie, ul. Aademica 13, -95 Lublin, stape@ursus.ar.lublin.pl Technica Agraria 1(1) 2