ОЦЕНКА АГРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УФ-ОСНОВАННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОДНОСЕЗОННОГО ДВОЙНОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ «ПШЕНИЦА–ХЛОПЧАТНИК» (ПШЕНИЧНАЯ ФАЗА)

ABSTRACT

This study evaluates the agrotechnical performance of an ultraviolet (UV) electrotechnology designed to support single-season sequential cropping of winter wheat followed by cotton under farm conditions in the Yukori Chirchik district of the Tashkent region (Uzbekistan) during 2024–2025. Field plots were established with and without staged UV treatment of the seed–soil–plant system; three power regimes at 253.7 and 300 nm (30+30, 60+60, and 90+90 W) were tested. Biometric traits (shoot and root length and biomass) and yield-structure indicators (plant and stem density, spikes per plant, grains per spike, grain mass per plant, thousand-kernel weight, and single grain mass) were measured and compared with the control. Across variants, UV exposure improved early vegetative growth and enhanced yield components, with the strongest response observed at 60+60 W, where thousand-kernel weight reached 51.8 g versus 28.7 g in the control. The findings suggest that staged UV electrotechnology can increase wheat productivity within a wheat–cotton double-cropping system without expanding cultivated area.

АННОТАЦИЯ

В работе оценивается агротехническая эффективность электротехнологии на основе ультрафиолетового (УФ) облучения, направленной на повышение результативности односезонной последовательности «пшеница–хлопчатник» на примере пшеничной фазы. Полевые опыты в 2024–2025 гг. выполнены в производственных условиях фермерского хозяйства «J. Nazirov» (Юкори-Чирчикский район, Ташкентская область) с поэтапным воздействием на систему «семя–почва–растение» и контролем без обработки. Испытаны три режима мощности излучения P253,7+P300 (30+30; 60+60; 90+90 Вт) при H=20 см и t=22 с. Проведено сравнение биометрических показателей (длина и масса стебля и корня) и элементов структуры урожая (густота стояния, число стеблей и колосьев, число и масса зёрен, масса 1000 зёрен и масса одного зерна). Во всех вариантах УФ-обработка обеспечила преимущество над контролем; наилучшие результаты получены при 60+60 Вт, где масса 1000 зёрен достигла 51,8 г против 28,7 г в контроле. Полученные данные подтверждают перспективность УФ-электротехнологии для интенсификации производства в условиях ограниченных ресурсов земли и воды.

Keywords: ultraviolet irradiation; electrotechnology; winter wheat; wheat–cotton system; double cropping; seed and soil treatment; yield components; thousand-kernel weight; on-farm experiment; Uzbekistan.

Ключевые слова: ультрафиолетовое облучение; электротехнология; озимая пшеница; система «пшеница–хлопчатник»; двойное возделывание; обработка семян и почвы; элементы структуры урожая; масса 1000 зёрен; производственные условия; Узбекистан.

Введение. В регионах, где пахотные земли и оросительная вода ограничены, повышение интенсивности земледелия за счёт последовательного (двойного) выращивания культур является практическим способом увеличения общего объёма сельскохозяйственного производства без расширения посевных площадей. В Узбекистане система «пшеница–хлопчатник» относится к числу наиболее важных производственных цепочек, и улучшение биологического потенциала пшеницы на первой (пшеничной) фазе может непосредственно влиять на осуществимость и продуктивность последующей культуры хлопчатника в течение того же сезона.

Наряду с традиционными агротехническими мерами (оптимальные сроки посева, нормы высева, удобрение и защита растений) возрастает интерес к экологически безопасным физическим методам, способным стимулировать развитие семян и растений без увеличения химической нагрузки. Электротехнологические подходы — в частности контролируемое использование ультрафиолетового излучения (УФ-излучения) для обработки семян, почвы и растений — рассматриваются как перспективные, поскольку они могут активизировать физиологические и биохимические процессы, связанные с прорастанием, начальной энергией роста и устойчивостью к стрессам. Теоретически такая стимуляция может улучшить ключевые признаки, формирующие урожай (густоту стояния растений, кущение, параметры колоса и массу зерна), которые в конечном итоге определяют продуктивность посевов [1, с. 3–5].

Однако практическая ценность данных подходов должна быть подтверждена в реальных производственных условиях и количественно оценена с использованием измеримых агротехнических показателей. Кроме того, при последовательном выращивании «пшеница–хлопчатник» важно понять, как поэтапное воздействие на систему «семя–почва–растение» влияет на рост пшеницы и элементы структуры урожая в пшеничной фазе, которая служит основой для всей односезонной последовательности культур.

Поэтому данное исследование было направлено на определение агротехнической эффективности электротехнологии на основе ультрафиолетового излучения при выращивании пшеницы в производственных условиях в 2024–2025 гг. на фермерском хозяйстве «J. Nazirov» (Юкори Чирчикский район, Ташкентская область) [2, с. 1–7].

В исследовании сравниваются биометрические показатели и параметры структуры урожая — такие как длина и масса корня и стебля, количество растений, число колосьев на растение, масса зерна с колоса, а также масса одного зерна и 1000 зёрен — между делянками, возделываемыми с применением и без применения электротехнологической обработки, включая различные варианты воздействия ультрафиолетового излучения.

Материалы и методы. Полевые работы в производственных условиях по определению агротехнической эффективности электротехнологии, обеспечивающей последовательное выращивание пшеницы и хлопчатника в один сезон, проводились в отношении пшеницы с октября 2024 г. по июнь 2025 г. на фермерском хозяйстве «J. Nazirov» в Юкори Чирчикском районе Ташкентской области.

Эксперименты по определению агротехнической эффективности хлопчатника, высеянного после пшеницы, были проведены в 2025 году на опытном поле Научно-исследовательского института селекции, семеноводства и агротехнологий возделывания хлопчатника в Кибрайском районе Ташкентской области. В данной статье представлены результаты, полученные по пшенице в проведённых полевых экспериментах.

Для проведения эксперимента на фермерском хозяйстве был выбран участок площадью один гектар, на котором в 2024 году возделывалась кукуруза. Перед посевом семян пшеницы поле было очищено от остатков предшествующей культуры (кукурузы) и выровнено с использованием бороны (планировщика). Выделенный участок земли был разделён на две равные части: одна часть была отведена под опыт, другая — под контроль (без электротехнологической обработки). Опытная часть участка была разделена на три равные секции, и почва во всех секциях облучалась ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) с длинами волн P253,7+P300 и мощностью 90+90 Вт. Расстояние от поверхности почвы до источника излучения составляло 20 см, а скорость облучения почвы — 0,5 м/с [3, с. 4–8].

Результаты и обсуждение. Первый участок опытного поля был обозначен как первый вариант, второй участок — как второй вариант, а третий участок — как третий вариант.

Первый вариант: посеянные семена пшеницы облучались ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) (P253,7+P300, W=30+30, H=20 см, t=22 с).

Второй вариант: посеянные семена облучались ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) (P253,7+P300, W=60+60, H=20 см, t=22 с).

Третий вариант: посеянные семена пшеницы облучались ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) (P253,7+P300, W=90+90, H=20 см, t=22 с).

Посеянные в поле семена были облучены 17 октября путём размещения 2,5 кг семян в пластиковых кассетах размером 60×30×20 см слоем толщиной 1,0 см. Семена пшеницы были высеяны 20 октября из расчёта 100 кг на опытной площади 0,5 га и 100 кг на контрольной площади 0,5 га. Посев семян на опытных и контрольных делянках осуществлялся одновременно с использованием сеялки, агрегатированной с тракторами.

Таблица 1.

В таблице 1 представлена схема размещения контрольных и опытных делянок.

Цикл роста растений обычно делится на две фазы: от прорастания до колошения и от колошения до созревания. Продолжительность фазы «прорастание–колошение» в основном зависит от биологических особенностей сорта, тогда как внешние климатические условия имеют второстепенное или незначительное значение [2].

Продолжительность фазы «колошение–созревание» в основном зависит от температуры воздуха и условий влажности. Фаза «прорастание–колошение» имеет решающее значение в определении раннеспелости. Обработка растений пшеницы ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) в период вегетации проводилась с учётом возникновения дефицита энергии на клеточном уровне при вступлении растения в вышеуказанные физиологические процессы [3].

В фазе «прорастание–колошение» растения дважды обрабатывались ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением). В результате под воздействием УФ-излучения была достигнута стимуляция роста растений. Это можно наблюдать на примерах растений пшеницы, извлечённых из опытных и контрольных делянок. Третья обработка облучением проводится непосредственно перед вступлением растения в фазу колошения.

Как отмечалось выше, 16 января 2025 года были извлечены надземные и корневые части растений пшеницы, проросших в опытных и контрольных вариантах. Их длина и масса были проанализированы по опытным вариантам и контрольным делянкам в 10 повторностях [4, с. 3–5].

В таблице 2 представлены средние показатели опытных и контрольных результатов на основе 10 повторностей. В ней подробно приведены биометрические показатели (по состоянию на 16 января 2025 года) растений, выращенных из семян пшеницы, посеянных 20 октября 2024 года, по различным вариантам и контрольной группе.

Таблица 2.

Влияние ультрафиолетового облучения на озимую пшеницу

На основании экспериментальных результатов, представленных в таблице, средние показатели по вариантам по всем параметрам были выше по сравнению с контрольной группой [5, с. 3–7].

Это указывает на то, что обработка ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением) стимулировала развитие семян, а также надземных и корневых частей растений, проросших из них.

Первая обработка ультрафиолетовым излучением была проведена 19 марта 2025 года; контрольные растения пшеницы облучению не подвергались [6, с. 3–4].

Таблица 3.

Биометрические показатели культуры, выращенной в производственных условиях при ультрафиолетовой обработке семян, растений и почвы пшеницы в период вегетации, по вариантам и контролю.

Для определения биометрических показателей пшеницы на опытных и контрольных делянках перед уборкой была изготовлена рамка размером 0,5 × 0,5 м. Растения пшеницы, находившиеся внутри данной рамки как в опытных вариантах, так и в контрольной группе, были извлечены вместе с корневой системой. Для образцов растений пшеницы, извлечённых в пределах рамки, были определены следующие средние показатели:

• Длина стебля, см;

• Количество растений в пределах рамки;

• Количество стеблей и колосьев на одно растение;

• Длина колоса на каждом стебле;

• Масса зерна с колоса, г;

• Масса 1000 зёрен, г;

• Масса одного зерна, г.

Все вышеуказанные биометрические показатели были определены в 3 повторностях. Средние значения показателей растений по вариантам и контрольной группе были рассчитаны и представлены в таблице 2.

Согласно результатам полевых экспериментов, масса 1000 зёрен составила 51,8 г при обработке семян пшеницы мощностью P253,7+P300=60+60 Вт, на расстоянии h=10 см и в течение 22 с. Это на 23,1 г больше по сравнению с массой 1000 зёрен в контрольной группе, которая составляла 28,7 г.

Масса одного зерна пшеницы составила 0,050 г, что на 0,022 г больше по сравнению с контрольным значением 0,028 г. Иными словами, это показывает, что урожай, полученный с применением электротехнологии, в 1,78 раза выше контрольного урожая.

Отмечено, что масса 1000 зёрен пшеницы, выращенной с использованием электротехнологии в первом и втором опытных вариантах, также была соответственно в 1,58 и 1,65 раза выше по сравнению с контролем [7, с. 3–5].

Заключение. При возделывании высокоурожайных и высококачественных зерновых культур, включая пшеницу, применение нетрадиционных методов наряду со стандартными нормами высева, сроками посева и другими агротехническими мероприятиями — в частности поэтапное воздействие на сложную биологическую систему, состоящую из «семени, почвы и растения», — повышает устойчивость семян пшеницы, высеянных на данных участках, к внешним воздействиям окружающей среды. В частности:

• ускоряется метаболизм в семени и активизируются процессы, происходящие внутри семени;

• повышаются ферментативная активность, влагопоглощение и осмотическое давление клетки.

Физиологический рост и развитие надземной и корневой частей растений усиливаются на 25–30%. В результате продуктивность процесса фотосинтеза повышается на 40–45%, а число функциональных генов в клеточном ядре увеличивается. Всё это повышает устойчивость растения к радиации (в процессе прорастания), болезням и вредителям (в 2–3 раза), дефициту воды (на 25–30%) и другим экстремальным факторам.

Поэтапное облучение сложного биологического объекта, состоящего из семени, почвы и растения, ультрафиолетовым излучением практически подтвердило возможность решения энергетической проблемы, возникающей в физиологических процессах на клеточном уровне семени и растения, с использованием экологически чистого метода. Это также продемонстрировало на примере пшеницы потенциал раскрытия физиологических возможностей, не проявляющихся при применении стандартных агротехнических мероприятий.

Список литературы:

1. Mukhammadaliev A. (Supervisor). Development of environmentally clean electrotechnology for the cultivation and protection of cotton, vegetables, melons, and grain crops. Tashkent, 1995, p. 62.
2. Ziyodullaev Z.F. The effect of an electric stimulator on the yield and grain quality of winter cereal crops. Report of the Kashkadarya Scientific Research Institute of Grain Crop Breeding and Seed Production. Karshi, 2010, p. 35.
3. Mukhammadaliev A. Report on scientific research work carried out in 2022 on the topic "Creation of a series of energy equipment ensuring electrotechnological impact on seed, soil, and plant" by the "Scientific Laboratory of Electrotechnologies and Operation of Energy Equipment" of the Institute of Energy Problems of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan. Tashkent, 2022, p. 88.
4. Mukhammadaliev A., Kodirova D.A., Umarova G., Stafarova E.Yu. Study of the physico-biological mechanism of electric impact on cotton. Bulletin of Agrarian Science of Uzbekistan. Tashkent, 2001. No. 2(4), pp. 60-63.
5. Mukhammadaliev A., Aripov A.O., Mamadjonov S., Yusupov D. Agro-electrotechnology for the production of seeds of pasture crops at seed production sites. (Monograph). Namangan: Usmon Nosir Media, 2022, 162 p.
6. Khusanov R., Kasymov M., Mukhammadiev A., Mambetnazarov B., Turapov I., Saidova M. The problem of stabilizing agricultural development in arid zones and the lower reaches of the Amudarya under water scarcity conditions. (Monograph). Tashkent, 2014, pp. 82-108.
7. Mukhammadiev A. (Supervisor). Report on fundamental work for 2011 under project BV-40-011 "Study of the mechanisms of the situational effect of electric impact on the seed-soil-plant system". JSC "BMKB-Agromash". Tashkent, 2011, p. 237.