WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Наступление фенофаз у контрольных и опытных растений проходило в одни и те же сроки, за некоторым исключением: наступление фенофазы «выход в трубку» у опытных растений наблюдали на 6 дней раньше, чем у контрольных. Колошение в обоих вариантах отмечали на 42 день. К возрасту 25 дней количество побегов кущения у опытных растений оказалось большим примерно в 2 раза. Приблизительно такое же соотношение количества побегов кущения сохранилось у опытных и контрольных растений до конца вегетации. Можно предположить, что растения путём усиленного кущения в сферическом посеве с изменёнными по сравнению со случаем верхнего освещения распределением светового потока как бы оптимизируют архитектонику посева (распределение листовой поверхности по ярусам). Однако не все заложившиеся у опытных растений побеги кущения смогли развиться в продуктивные. Доля продуктивных побегов кущения в общей доле ПК у опытных растений составляла около 30 %, в то время как у контрольных растений этот показатель превышал 50%. Тем не менее, среднее число продуктивных побегов кущения на одно растение в контрольном и опытном посевах было одинаковым. Таким образом, условия культивирования в установке «Полусфера» стимулировали у пшеницы образование дополнительных побегов кущения, часть из которых оказывалась продуктивными (рис. 11).

Рис. 11. Среднее число побегов кущения у опытных и контрольных растений в возрастах 15, 25 и 60 дней; ПК – побег кущения, ППК – продуктивный побег кущения, НПК – непродуктивный побего кущения.

На 60-е сутки растения в опытном и контрольном посевах находились в фазе уборочной спелости. Фотографии опытного (А) и контрольных (Б) растений в возрасте 60 дней представлены на рис. 12.

Рис. 12. Опытное (А) и контрольные (Б) растения в возрасте 60 дней

В возрасте 60 дней при отсутствии достоверных различий по длине побегов, а также по длине колосьев, как главного, так и продуктивного побегов кущения, среднее число колосков в колосе главного побега опытного растения на 35 % превышало этот показатель у контрольных растений. Для продуктивных побегов кущения достоверных различий по среднему числу колосков в колосе обнаружено не было. Достоверное увеличение числа колосков в колосе главного побега у опытных растений не привело к увеличению количества зерновок с одного растения. У контрольных растений среднее количество зёрен с одного растения превышало этот показатель для растений из посева на сферической посадочной поверхности практически в 2 раза. Однако, средние массы зерновок, а также средние массы зерна с одного растения в опыте и контроле не имели достоверных различий (рис.13, 14).

Рис. 13. Средняя масса зерновки с колосьев главного побега и продуктивного побега кущения у опытных и контрольных растений.

Рис. 14. Средняя масса зерна с растения, г

Средняя масса корней одного растения в опыте оказалась приблизительно на треть меньше, а соотношение масс побегов и корней у опытных растений было в 1,6 раза больше, чем у контрольных.

Таблица 3

Соотношение средних масс органов у опытных и контрольных растений в съемном возрасте

Показатели

Опыт

Контроль

Главный побег

Продуктивный побег кущения

Главный побег

Продуктивный

побег кущения

Средняя масса корней на растение,

г сух. вещества

0,17

0,25

Отношение

массы зерна к массе растения, Кхоз

0,19

0,29

Таким образом, реверсивное вращение посева пшеницы в вегетационной камере вокруг горизонтальной оси со скоростью 3 оборота в час (в каждую из сторон) при наземных испытаниях оранжереи «Полусфера» не оказывало существенного влияния на онтогенез растений, не приводило к снижению зерновой продуктивности, а также сопровождалось увеличением отношения массы побега к массе корня. Коэффициент хозяйственного использования у контрольного посева оказался выше, чем у опытного приблизительно на треть за счёт большей доли продуктивных побегов кущения. Однако по критерию удельной производительности на затраченные ресурсы опытный посев превосходил контрольный в 1,5 раза за счёт того, что объём, занимаемый опытным посевом, был приблизительно втрое меньше, чем у контрольного посева.

В заключении перечислены основные полученные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

  1. Разработана методика измерений и получены экспериментальные данные о динамике гравитропических и фототропических реакций и пространственной ориентации побегов пшеницы при наземных испытаниях в прототипе космической оранжереи «Полусфера».
  2. Разработан теоретико-экспериментальный метод определения предельно допустимой скорости реверсивного вращения посевов пшеницы вокруг горизонтальной оси для моделирования условий невесомости при наземных испытаниях в прототипе космической оранжереи «Полусфера».
  3. На основе полученных экспериментальных данных определена предельно допустимая скорость реверсивного вращения вегетационной камеры прототипа космической оранжереи «Полусфера», при которой не происходит восприятия гравитропического стимула и нейтрализуется реакция гравитропического изгиба побегов растений, равная 1 об/час.
  4. Разработана и экспериментально апробирована технология длительного культивирования посевов пшеницы в наземном прототипе космической оранжереи «Полусфера».
  5. Экспериментально показано, что при выращивании пшеницы в прототипе космической оранжереи «Полусфера» с вращением со скоростью 3 об/час в течение 60 дней онтогенез растений протекал нормально, не происходило снижение зерновой продуктивности, а также было отмечено увеличение отношения массы побега к массе корня.

ВЫВОДЫ

  1. Вращение посева пшеницы вокруг горизонтальной оси со скоростью выше 1 оборота в час в вегетационной камере прототипа космической оранжереи с выпуклой посадочной поверхностью позволяет в наземных условиях моделировать эффект невесомости для растений.
  2. В условиях невесомости, смоделированной за счёт вращения вегетационной камеры вокруг горизонтальной оси, в прототипе космической оранжереи «Полусфера» формируется самораздвигающийся посев пшеницы.
  3. Реверсивное вращение посева пшеницы в вегетационной камере вокруг горизонтальной оси со скоростью выше 1 оборота в час при наземных испытаниях оранжереи «Полусфера» не оказывает влияния на онтогенез растений и приводит к небольшому увеличение отношения массы побега к массе корня у опытных растений.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Ерохин А.Н., Беркович Ю.А., Зяблова Н.В., Смолянина С.О., Аверчева О.В., Жигалова Т.В. Особенности роста и фотосинтеза китайской капусты (Brassika chinensis L.) в светокультуре в зависимости от спектрального состава света. Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. Т.1, №1, с. 256-259, 2006.
  2. Беркович Ю.А., Зяблова Н.В., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Кривобок Н.М Оранжерея с выпуклой сферической посадочной поверхностью как прототип космической оранжереи и инструмент исследования гравитропизма растений, Авиакосмическая и экологическая медицина, Т.41, №4, с. 54-59, 2007.
  3. Зяблова Н.В., Беркович Ю.А. Технология выращивания высших растений в сферической космической оранжерее. Доклады ТСХА, Вып. 280, с. 115-119, 2008.
  4. Зяблова Н.В., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н. Гравитропические и фототропические реакции растений в наземном полусферическом прототипе космической оранжереи. Авиакосмическая и экологическая медицина, Т.42, №6/1, с. 39-41, 2008.
  5. Zyablova N.V., Yu.A. Berkovich, A.N. Erokhin, A.Yu. Skripnikov. The gravitropic and phototropic responses of wheat plants grown inside hemispherical space greenhouse prototype during ground-based testing, Аdvances in Space Research (в печати).

Список цитированных литературных источников

  1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Изд-во «Наука», Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1972.
  2. Востриков С. Теория автоматического регулирования. М. «Высшая школа», 2004.
  3. Гришин Ю.И. Роль витаминной оранжереи в стабилизации трофической функции экипажа марсианской экспедиции. Авиакосмическая и экологическая медицина. № 3, с.10-15. 1993
  4. Меркис А.И. Сила тяжести в процессах роста растений М.: Наука, Т. 68, 1990.
  5. Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации. М.: Изд-во «Машиностроение», 1965.
  6. Романов С.Ю., Железняков А.Г., Телегин А.А., Гузенберг А.С., Андрейчук П.О., Протасов Н.Н., Беркович Ю.А. Системы жизнеобеспечения экипажей длительных межпланетных экспедиций. Известия академии наук. Энергетика, №3, с.57-74, 2007.
  7. Audus L.J. Geotropism and the modified sine rule, an interpretation based on the amiloplast statolith theory. Physiologia Plantarum, 17, 737-745, 1964.
  8. Berkovich Yu.A., Chetirkin P.V., Wheeler R.M., Sager J.C. Evaluating and optimizing horticultural regimes in spaсe plant growth facilities. Adv. Space Res., 34, 1612-1618, 2004a.
  9. Berkovich Yu.A., Krivobok N.M., Sinyak Yu.Ye., Smolianina S.O., Grigoriev, Yu.I., Romanov S.Yu., Guissenberg A.S. Developing a vitamin greenhouse for the life support system of the international space station and for future interplanetary mission. Adv. Space Res., 34, 1552-1557, 2004b.
  10. Berkovich Yu.A., Krivobok N.M., Smolianina S.O., Erokhin A.N., Levine H.G. Development and Operation of a Space-Oriented Salad Machine "Phytoconveyer". SAE Paper 2005-01-2842, 2005.
  11. Britz S.J., Galston A.W. Light-enhanced perception of gravity in stems of intact pea seedlings. Planta, 145, 189-192, 1982.
  12. Bugbee B., Koemer G.Yield comparisons and unique characteristics of the dwarf wheat cultivar «USU – APOGEE» AdvSpaceRes, 20(10), 1891-1894,1997.
  13. Drysdale A., Ewert M., Hanford A. Equivalent System Mass Studies of Missions and Concepts. SAE technical paper, № 1999-01-2081, 1999.
  14. Edwards B.F., Gray S.W. Biosatellite II Weightlessness Experiments. Bulletin of the Georgia Academy of Science, 27, 79, 1969.
  15. Galland P. Tropisms of Avena coleoptiles: Sine law for gravitropism, exponential law for photogravitropic equilibrium. Planta, 215 (5), 779-784, 2002.
  16. Gitelson I.I., Lisovsky G.M., MacElroy R.D. Manmade closed ecological systems. Taylor&Francis, L&NY, 403. 2003.
  17. Iino M., Tarui Y., Uematsu C. Gravitropism of maize and rice coleoptiles: Dependence on the stimulation angle. Plant, Cell and Environment, 19 (10), 1160-1168, 1996.
  18. Israelson D., Johnsson A. A theory for circumnutations in Helianthus annuus. Physiol. Plant., 20, 957-976, 1967.
  19. Jones H. Design Rules for Sрace Life Support Systems. SAE Paper 2003-01-2356, 2003
  20. Larsen P. The optimum angle of geotropic stimulation and its relation to the starch statolith hypothesis. Physiologia Plantarum, 22, 469-488, 1962.
  21. Metzner P. Uber die Wirkung der Langskraft beim Geotromismus. Jb. Wiss. Bot., 71, 325, 1929
  22. Myers A.B., Glyn G.H., Digby J., Firn R.D. The effect of displacement angle on the gravitropic and autotropic growth responses of sunflower hypocotyls. Annals of Botany, 75, 277-280, 1995.
  23. Sachs. J. Uber orthotrope und plagiotrope Pflanzentcile. Jb.Arb. Bot. Inst. Wurzburg, 2, 226, 1882.
  24. Salisbury F.B., Dempster W.F., Allen J.P., Alling A., Bubenheim D. et al. Light, Plants and Power for life support on Mars. Life Support & Biosphere Science, 8, 161-172, 2002.
  25. Tarui Yu., Iino M. Gravitropism of Oat and Wheat Coleoptiles: Dependence on the Stimulation Angle and Involvement of Autotropic Straightening Plant Cell Physiol., 38(12), 1346-1353, 1997.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

КО – космическая оранжерея

МКС – Международная космическая станция

НУГ – начальный угол гравистимуляции

ПДС – предельно допустимая скорость

ПК – побег кущения

ПКК – продуктивный побег кущения

ППФ – плотность потока фотонов

НПК – непродуктивный побег кущения

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Юлию Александровичу Берковичу, коллегам из Института медико-биологических проблем и своим преподавателям из Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»