ВВЕДЕНИЕ 8
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 18
1.1. Разнокачественность семян и их биологическая неоднородность 18
1.1.1. Понятие о разнокачественности и неоднородности семян 18
1.1.2. Категории разнокачественности семян 20
1.2. Стандартные методы оценки качества семенного материала 30
1.2.1. Понятие о качестве семенного материала 30
1.2.2. Всхожесть семян 32
1.2.3. Жизнеспособность семян 38
1.2.4. Масса 1000 семян 41
1.2.5. Сила роста семян 41
1.2.6. Прочие стандартные методы оценки качества семян 42
1.3. Аналитический обзор инструментальных физических методов оценки
качества семенного материала 44
1.3.1. Классификация инструментальных физических методов
оценки качества семенного материала 44
1.3.2. Микрофокусная рентгенография 45
1.3.3. Метод компьютерной микротомографии 46
1.3.4. Магнитно-резонансная томография 48
1.3.5. Оптическая визуализация – цифровое сканирование,
цифровая фотография 49
1.3.6. Инфракрасная микроскопия 51
1.3.7. Метод флуоресценции хлорофилла 51
1.3.8. Люминесцентный метод регистрации фосфоресценции 51
1.3.9. Лазерная фотометрия 52
1.3.10. Инфракрасная (ИК) спектроскопия 53
1.3.11. Термография семян 54
1.3.12. Мульти- и гиперспектральная визуализация 55
1.3.13. Терагерцовая визуализация семян 57
1.3.14. Электрофотография (газоразрядная визуализация) семян 57
1.4. Факторы, влияющие на качество семенного материала 59
1.4.1. Качество исходных семян 59
3
1.4.2. Роль сорта в получении урожая 61
1.4.3. Влияние условий выращивания растений на качество семян 62
1.4.4. Влияние патогенной микрофлоры на качество семян 70
1.4.5. Влияние насекомых на качество семян 72
1.4.6. Влияние минерального питания растений на качество семян 73
1.4.7. Влияние агротехнологий на качество семян 75
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 82
2.1. Материалы исследований 82
2.1.1. Зерновые культуры 82
2.1.2. Овощные культуры 82
2.1.3. Декоративные культуры 84
2.1.4. Плодовые культуры 84
2.1.5. Орехоплодные культуры 84
2.1.6. Древесные лесные породы 84
2.2. Методы исследований 85
2.2.1. Цифровое сканирование в сочетании с автоматическим
анализом изображений семян 85
2.2.2. Микрофокусная рентгенография семян в сочетании с
визуальным и автоматическим анализом цифровых рентгеновских
изображений 86
2.2.3. Газоразрядная визуализация (электрофотография) семян 87
2.2.4. Оценка посевных качеств семян 88
2.2.5. Статистическая обработка данных 88
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 89
3.1. Изучение разнокачественности семян на основе методики цифрового
сканирования и цифровой фотографии в сочетании с автоматическим
анализом изображений семян 89
3.1.1. Усовершенствование методики цифрового сканирования в
сочетании с автоматическим анализом изображений семян 90
3.1.2. Изучение разнокачественности семян зерновых культур 92
3.1.2.1. Изучение морфометрических и оптических
характеристик семян яровой мягкой пшеницы (Triticum
aestivum L.), полученных в разных агроэкологических
условиях 92
4
3.1.2.2. Изучение оптических характеристик семян сахарной
кукурузы (Zea mays L.), пораженных бактериозом с
сопряженной оценкой посевных качеств 94
3.1.3. Изучение разнокачественности семян овощных культур 99
3.1.3.1. Изучение экологической разнокачественности семян
фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.), с
использованием программных средств анализа цифровых
изображений 99
3.1.3.2. Изучение матрикальной разнокачественности семян
укропа пахучего (Anethum graveolens L.) и пастернака
посевного (Pastinaca sativa L.) 101
3.1.3.3. Изучение генетической и экологической
разнокачественности семян капустных культур методом
анализа цифровых сканированных изображений с
сопряженной оценкой посевных качеств 103
3.1.4. Изучение генетической, матрикальной и экологической
разнокачественности семян декоративных культур на примере
многолетних луков 109
3.2. Изучение неоднородности и скрытой дефектности семян на основе
методики микрофокусной рентгенографии 113
3.2.1. Усовершенствование методики микрофокусной
рентгенографии семян в сочетании с визуальным и автоматическим
анализом цифровых рентгеновских изображений 113
3.2.2. Изучение неоднородности и скрытой дефектности семян
зерновых культур 125
3.2.2.1. Изучение морфометрических и рентгеновских
характеристик семян пшеницы Triticum aestivum L.,
полученных в разных агроэкологических условиях 125
3.2.2.2. Автоматический анализ и классификация цифровых
рентгеновских изображений семян пшеницы, поврежденных
клопом - вредная черепашка, с сопряженной оценкой их
посевных качеств 127
3.2.2.3. Анализ трещиноватости семян пшеницы с
сопряженной оценкой их посевных качеств 132
5
3.2.2.4. Изучение связи морфометрических показателей и
скрытой дефектности семян пшеницы с их посевными
качествами 134
3.2.2.5. Изучение рентгенографических характеристик семян
сахарной кукурузы, пораженных бактериозом с
сопряженной оценкой посевных качеств 135
3.2.3. Изучение скрытой дефектности семян овощных культур 137
3.2.3.1. Изучение скрытой дефектности семян капустных
культур (Brassica spp.), с сопряженной оценкой посевных
качеств 137
3.2.3.2. Изучение скрытой дефектности семян шпината
огородного (Spinacia oleracea L.) с сопряженной оценкой
посевных качеств 145
3.2.4. Изучение скрытой дефектности семян плодовых и
орехоплодных культур 149
3.2.4.1. Формирование «параметрического паспорта»
индивидуальных семян яблони домашней (Malus domestica
Borkh.) на основе визуального и автоматического
дифференцированного рентгенографического анализа
отдельных структур и органов семени 150
3.2.4.2. Интегральная оценка параметров цифровых
рентгеновских изображений плодов миндаля обыкновенного
(Amygdalus communis L.) для контроля качества семенного
материала 152
3.2.5. Изучение скрытой дефектности семян древесных лесных
пород 156
3.2.5.1. Исследование качества семян ели европейской
(Picea abies (L.) H.Karst.) методом микрофокусной
рентгенографии с сопряженной оценкой посевных качеств 157
3.2.5.2. Исследование полнозернистости семян
плосковеточника восточного (Platycladus orientalis (L.)
Franco) и туи сычуанской (Thuja sutchuenensis Franch.)
методом микрофокусной рентгенографии с сопряженной
оценкой посевных качеств 158
6
3.2.5.3. Исследование качества семян кедрового стланика
Pinus pumila (Pall.) Regel методом микрофокусной
рентгенографии в сочетании с дифференцированным
анализом цифровых рентгеновских изображений и
сопряженной оценкой посевных качеств 159
3.2.5.4. Исследование качества семян эвкоммии вязолистной
(Eucommia ulmoides Oliv.) методом микрофокусной
рентгенографии в сочетании с дифференцированным
анализом цифровых рентгеновских изображений и
сопряженной оценкой посевных качеств 167
3.3. Изучение скрытой дефектности семян на основе методики
электрографии (газоразрядной визуализации) 169
3.3.1. Усовершенствование методики электрофотографии
(газоразрядной визуализации) семян в сочетании с автоматическим
анализом цифровых газоразрядных изображений 170
3.3.2. Изучение скрытой дефектности семян зерновых культур на
основе методики электрографии (газоразрядной визуализации) 172
3.3.2.1. Автоматический анализ и классификация цифровых
газоразрядных изображений семян пшеницы, поврежденных
клопом - вредная черепашка, с сопряженной оценкой их
посевных качеств 173
3.3.2.2. Изучение газоразрядных характеристик семян
сахарной кукурузы (Zea mays L.), пораженных бактериозом
с сопряженной оценкой посевных качеств 175
3.3.3. Изучение скрытой дефектности семян древесных лесных
пород на основе методики электрографии (газоразрядной
визуализации) 181
3.3.3.1. Выявление скрытой дефектности семян ели
обыкновенной (Picea аbies L.) с использованием метода
электрофотографии 182
3.3.3.2. Выявление скрытой дефектности семян сосны
кедровой сибирской (Pinus sibirica DuTour) с
использованием метода электрофотографии 182
3.3.3.3. Исследование газоразрядных характеристик семян дуба черешчатого 188
7
(Quercus robur L.) для оценки их посевных качеств
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 192
4.1. Оптические методы исследования 192
4.2. Рентгеновский метод исследования 194
4.3. Метод электрофотографии 197
4.4. Методология исследования разнокачественности и скрытой
дефектности семян на основе «каскада» инструментальных физических
методов 197
4.5. Сравнительные характеристики использованных инструментальных
физических методов исследования качества семян 198
4.6. Понятие «параметрический паспорт» семени 202
4.7. Физические принципы и методические основы использованных
инструментальных методов 203
4.7.1. Физические принципы и методические основы цифрового
сканирования семян 203
4.7.2. Физические принципы и методические основы
микрофокусной рентгенографии 205
4.7.3. Физические принципы и методические основы метода
электрофотографии 208
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 213
ВЫВОДЫ 216
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 218
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ 218
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 219
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 221
