Использование метода микрофокусной рентгенографии при определении степени поражения посадочного материала винограда сосудистым некрозом




Скачать 129.22 Kb.
Дата05.04.2016
Размер129.22 Kb.
Использование метода микрофокусной рентгенографии при определении степени поражения посадочного материала винограда сосудистым некрозом
М.А. Никольский, канд. с.-х. наук, доцент

ГНУ Анапская зональная опытная станция виноградарства и виноделия СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, г. Анапа

E-mail: mcnik-anapa@mail.ru


Рассматриваются особенности применения микрофокусной рентгенографии в виноградарстве для определения степени поражения древесины саженцев винограда сосудистым некрозом.
Ключевые слова: микрофокусная рентгенография, виноградарство, посадочный материал, сосудистый некроз, степень поражения
Виноградарство является одной из древнейших сельскохозяйственных культур, а производство винограда и вина занимает большой удельный вес в сельском хозяйстве многих стран. Для обеспечения потребности виноградо-винодельческих хозяйств в посадочном материале, в мире ежегодно производится от 800 до 1000 млн.шт. привитых виноградных саженцев [1]. Качество посадочного материала винограда имеет важное значение, для формирования высокопродуктивных, жизнеспособных и долговечных насаждений. На виноградниках, заложенных посадочным материалом, пораженным различными заболеваниями, снижается продуктивность и продолжительность жизни насаждений [2].

Особое место среди основных заболеваний виноградных саженцев занимает сосудистый некроз проводящей системы. Некрозы древесины саженцев винограда являются причиной серьезных нарушений в жизнедеятельности растений винограда [3]. Рано заболевшие некрозом растения заметно отстают в развитии, дают слабый прирост, развивают слабую корневую систему. Анализ показывает, что 80% саженцев поражается сосудистым некрозом, но в разной степени. При слабом проявлении сосудистого некроза процент изреженности на третий год посадки виноградных саженцев составляет 3-4%, в то время как при сильном поражении достигает 100% [2,4].

До настоящего времени для того, чтобы диагностировать и определить степень поражения сосудистым некрозом посадочного материала винограда, необходимо было проводить продольные или поперечные срезы, что не позволяло сохранить объект исследования в случае отсутствия данного заболевания. Поэтому необходимо было найти альтернативный способ его определения без разрушения объекта исследования с помощью специальных методов, из которых наиболее объективным, точным и быстрым является метод микрофокусной рентгенографии.

Данный метод обладает следующими неоспоримы преимуществами по сравнению с традиционными методиками:

- экспрессностью и, в большинстве случаев, сравнительной простотой;

- однозначностью и относительной легкостью идентификации результатов;

- высоким качеством и детализацией изображения, а также возможностью наблюдать по рентгенограммам за динамикой процесса;

- высокой точностью при оценке скрытых дефектов и аномалий [5,6].

В период с 2006 по 2011 гг. на Анапской зональной опытной станции виноградарства и виноделия с использованием совместных наработок Агрофизического института и СПбГЭТУ велась работа по адаптации метода микрофокусной рентгенографии применительно к виноградному растению. В работе использовалось рентгеновское оборудование производства ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» портативный радиологический комплекс ПРДУ-02. [7,8]

При рентгенографии виноградной лозы (черенков и саженцев) теневое изображение рентгенограммы имеет неоднородное затемнение в силу неоднородного строения виноградного побега, а именно наличия рыхлой сердцевины, которая имеет меньшую плотность, чем окружающая ее древесина. Схема возникновения теневого изображения виноградного черенка приведена на (рис.1).



Рисунок 1 - Схема возникновения теневого изображения виноградного черенка

1 – источник излучения, 2 – объект (черенок), 3 – сердцевина, 4 – плоскость изображения, 5 – распределение потока квантов, 6 – изображение объекта, 6 – темная линия сердцевины, 8 – темная линия внешней области черенка, d – диаметр объекта, dи – диаметр изображения

Для серийного рентгеновского анализа саженцев или черенков оказалось достаточным двойное прямое рентгеновское увеличение. При этом на привитых достаточно двух снимков (в зоне спайки и пятки) на корнесобственных - одной (в зоне пятки). Поэтому саженцы или черенки располагаются таким образом, что бы плоская и желобчатая стороны располагались перпендикулярно пучку рентгеновского излучения. Производится соответствующая экспозиция (для аппарата «ПАРДУС» наиболее оптимальным режимом сьемки является: напряжение 35,0-40,0 кВ, ток трубки 150 мкА, экспозиция 0,30-0,35 сек.), после которой отснятый материал можно удалить, освобождая место для следующего.

Некроз сосудистой ткани выражается в запустевании сосудов, высыхании их содержимого и клеток обкладки, частичном заполнении омертвевших клеток консервирующими веществами типа танинов. В целом плотность омертвевших тканей становится меньше, что и позволяет их обнаружить на рентгеновском снимке в виде тёмных тяжей вдоль стебля, разной ширины и степени потемнения, в зависимости от массы омертвевшей ткани и степени омертвения. Визуальный анализ рентгенограмм черенков и саженцев винограда на предмет поражённости их сосудистым некрозом позволил прийти к выводу, что целесообразно оценивать степень поражения черенков в трёх градациях: отсутствие, слабая и средняя, а саженцев в четырех: отсутствие, слабая, средняя и сильная степени поражения.

На рисунке 2 представлены рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала с отсутствием поражённости некрозом.



Рисунок 2 - Рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала с отсутствием поражённости некрозом

Рентгенографический признак рентгенограмм с подобным дефектом характеризуется: достаточно высокой общей яркостью образа характерной линейчатой структурой стебля без контрастных переходов. Регулярные продольные потемнения сердцевины и коры. Могут встречаться единичные тонкие тёмные линии.

При анализе рентгенограмм основной показатель на который опирается оператор это оптическая плотность изображения, на основании анализа которой и можно определить степень затемнения и соответственно поражения древесины сосудистым некрозом. Для анализа оптической плотности рентгенограмм нами была использована программа ImageJ со встроенным плагином Interactive 3D Surface Plot v2.33.

На рисунке 3 представлены результаты анализа оптической плотности рентгенограмм с отсутствием поражённости некрозом.

Рисунок 3 - Результаты анализа оптической плотности рентгенограмм с отсутствием поражённости некрозом


По результатам анализа оптической плотности рентгенограмм черенка с отсутствием пораженности сосудистым некрозом (рис.3) видно, что график, представленный в виде 3D изображения представляет собой геометрическую фигуру с покатыми краями и глубокой выемкой в центре, располагающейся на месте сердцевины.

На рисунке 4 представлены рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала со слабой поражённостью некрозом.



Рисунок 4 - Рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала со слабой поражённостью некрозом

Рентгенографический признак рентгенограмм с подобным дефектом характеризуется: появлением тёмных широких полос по краям проекции, с одной или обеих сторон от сердцевины.

На рисунке 5 представлены результаты анализа оптической плотности рентгенограмм со слабой поражённостью некрозом, в программе ImageJ.

Рисунок 5 - Результаты анализа оптической плотности рентгенограмм со слабой поражённостью некрозом


По результатам анализа оптической плотности рентгенограмм черенка с отсутствием пораженности сосудистым некрозом (рис.5) видно, что график, представленный в виде 3D изображения представляет собой геометрическую фигуру с покатыми краями глубокой выемкой в центре, располагающейся на месте сердцевины, и двумя выемками по краям от центральной, располагающихся на месте омертвевшей ткани древесины.

На рисунке 6 представлены рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала со средней поражённостью некрозом.



Рисунок 6 - Рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала со средней поражённостью некрозом

Рентгенографический признак рентгенограмм с подобным дефектом характеризуется: расширением проекции сердцевины и боковых тёмных полос с обеих сторон от сердцевины. Ослаблением общей яркости проекции.

На рисунке 7 представлены результаты анализа оптической плотности рентгенограмм со средней поражённостью некрозом, в программех ImageJ.

Рисунок 7 - Результаты анализа оптической плотности рентгенограмм со средней поражённостью некрозом

По результатам анализа оптической плотности рентгенограмм черенка с отсутствием пораженности сосудистым некрозом (рис.7) видно, что график, представленный в виде 3D изображения представляет собой геометрическую фигуру с очень сильно покатыми краями, глубокой выемкой в центре, располагающейся на месте сердцевины, и двумя выемками по краям от центральной с глубиной сопоставимой с центральной выемкой, располагающихся на месте омертвевшей ткани древесины.

На рисунке 8 представлены рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала с сильной поражённостью некрозом.

Рентгенографический признак рентгенограмм с подобным дефектом характеризуется: общим сильным потемнением проекции. Расширением проекции сердцевины и боковых тёмных полос. Единичными становятся тонкие светлые линии первичной ксилемы и оставшихся здоровых сосудов.

Рисунок 8 - Рентгенограммы и анатомический разрез посадочного материала с сильной поражённостью некрозом

На рисунке 9 представлены результаты анализа оптической плотности рентгенограмм с сильной поражённостью некрозом, в программе ImageJ.

Рисунок 9 - Результаты анализа оптической плотности рентгенограмм с сильной поражённостью некрозом

По результатам анализа оптической плотности рентгенограмм черенка с отсутствием пораженности сосудистым некрозом (рис.9) видно, что график, представленный в виде 3D изображения представляет собой геометрическую фигуру с практически вертикальными краями, глубокой выемкой в центре, глубиной ½ графика, располагающейся на месте сердцевины, и двумя глубокими выемками по краям от центральной, с глубиной сопоставимой с центральной выемкой, располагающихся на месте омертвевшей ткани древесины.

Апробация методики определения степени поражения посадочного материала винограда сосудистым некрозом, проводилась в 2009-2011 годах на привитых черенках Саперави х Рипариа×Рупестрис 101-14 в Темрюкском районе Краснодарского края.

После стратификации и закалки привитых черенков винограда отбирались черенки по следующей градации: 1 – без признаков поражения сосудов некрозом (здоровые); 2 – поражения сосудов единичные и отмечены только в зоне спайки или пятки (слабое поражение); 3 – более сильные поражения сосудов в двух зонах: спайки и пятки (среднее поражение). Градации сильное поражение на привитых черенках не выделено. В качестве стандарта служили привитые черенки, произведенные по общепринятой технологии в хозяйстве, не подвергавшиеся рентгеносепарации, включающие как здоровые черенки, так и с различной степенью поражения. В каждом варианте опыта высаживалось по 100 штук черенков. Опыт закладывался в трехкратной повторности.

По результатам проведенных исследований установлено, что приживаемость привитых черенков винограда Саперави х Рипариа × Рупестрис 101-14 в варианте здоровые выше по сравнению со стандартом в среднем на 8%. Наименьшая приживаемость привитых виноградных черенков в годы исследований отмечена в варианте среднее поражение. Разница между приживаемостью черенков со средней степенью поражения некрозом и здоровыми составляла 14 % (рис.48).

Наиболее объективным и важным показателем развития саженцев в школке является объем однолетнего прироста. Он наиболее полно характеризует состояние и развитие растений. Объем однолетнего прироста побегов оказался наибольшим в варианте со здоровыми саженцами и в среднем составлял 17,2 см3, что на 9,4 см3 выше, чем в варианте, где выращивались саженцы со средней степенью поражения некрозом.

По окончанию периода вегетации саженцы были выкопаны и отсортированы согласно ГОСТ Р 53025- 2008. Наилучшие результаты по выходу саженцев, отвечающих стандарту качества, по годам получены в варианте, где выращивались здоровые саженцы. Выход саженцев, отвечающих стандарту качества, в 2009 - 2011 годах в варианте со здоровыми саженцами соответственно составил 50,4, 72,5 и 74,2 %. Это в 1,4 и 1,2 раза в 2009 году и в 1,5 и 1,3 раза в 2010 году, и в 1,6 и 1,3 раза в 2011 году выше, чем в вариантах среднее поражение и стандарт соответственно (таблица 1).


Таблица 1 - Выход саженцев Саперави х Рипариа×Рупестрис 101-14 в зависимости от степени поражения некрозом, Темрюкский район, 2009-2011 гг.

Вариант

Выход саженцев, %

2009 г.

2010 г.

2011 г.

Среднее за три года

1.Стандарт*

41,0

56,5

57,3

51,6

2.Здоровые

50,4

72,5

74,2

65,7

3.Слабое поражение

37,8

55,8

58,4

50,6

4.Среднее поражение

35,3

48,1

47,1

43,5

НСР05

4,1

5,1

5,3

4,8

Примечание: * - общепринятая технология производства привитых саженцев (без применения рентгеносепарации)
Кроме того, в годы исследований, общее количество корней у саженцев винограда, отвечающих стандарту качества, в варианте здоровые, превосходило варианты стандарт, слабое и среднее поражения. У здоровых саженцев количество мощных корней диаметром более 2 мм превысило варианты среднее поражение и стандарт в 2,6 и 1,3 раза (таблица 2).

Таблица 2 – Развитие корневой системы саженцев Саперави х Рипариа×Рупестрис 101-14 в зависимости от степени поражения некрозом, Темрюкский район, 2009-2011 гг.



Вариант

Среднее количество корней, шт

более 2 мм

менее 2 мм

Всего

1.Стандарт*

6,0

7,5

13,5

2.Здоровые

8,0

9,5

17,5

3.Слабое поражение

6,7

6,2

12,9

4.Среднее поражение

3,0

5,3

8,3

НСР05

1,9

1,8

2,0

Примечание: * - общепринятая технология производства привитых саженцев (без применения рентгеносепарации)
Таким образом, разработанный рентгенографический экспресс-метод оценки поражения привитых черенков винограда сосудистым некрозом позволяет диагностировать заболевание и определить интенсивность его поражения без разрушения черенка. Это, в свою очередь, позволило определить влияние некроза сосудов на приживаемость черенков, развитие и выход стандартных саженцев в школке. Так, приживаемость черенков сорта Саперави х Рипариа×Рупестрис 101-14 в годы исследований в варианте здоровые, по сравнению со стандартом, увеличилась на 9,1 %. Объем однолетнего прироста побегов варианта со здоровыми саженцами составил 13,8 см3, что на 1,9 см3 выше, чем в варианте со среднепораженными. Выход саженцев, отвечающих стандарту качества, в варианте здоровые, в годы исследований превысил стандарт в 1,3 раза.

Список использованной литературы

1. Осадчий И.Я. Анатомия и морфология виноградной прививки. – Новочеркасск: Лик. 2011. – 86 с.

2. Талаш, А.И. Карантин и система контроля при производстве виноградных саженцев / А.И. Талаш // Питомниководство винограда. – Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2004. – С. 43-50.

3. Асриев Э.А., Бойко О.А., Шульженко С.В. Контроль за болезнями древесины при производстве посадочного материала винограда в Крыму // Пути совершенствования питомниководства и селекционного процесса в виноградарстве. – Ялта, 1986. – С. 99 – 116.

4. Лукьянова, А.А. Влияние сосудистого некроза на приживаемость привитых саженцев винограда и развитие саженцев в школке / А.А. Лукьянова, М.А. Никольский, А.А. Лукьянов, М.И. Панкин, Л.П. Великанов, А.Ю. Грязнов // Научный журнал КубГАУ, №61(07), 2010. http://ej.kubagro.ru/2010/07/pdf/08.pdf

5. Рентгеновские диагностические аппараты. Под ред. Блинова Н.Н., Леонова Б.И. – М.: ВНИИМТ, НПО «Экран», 2001.Т.1. – 192с.

6. Хараджа Ф.Н. Общий курс рентгенотехники. – Л.; М.: Энергия, 1966. - 568 с.



7. Никольский М.А. Перспективные направления использования микрофокусной рентгенографии при контроле качества посадочного материала винограда / М.А. Никольский, А.А. Лукьянова, М.И. Панкин, А.А. Лукьянов, М.В. Архипов, Л.П. Великанов, А.Ю. Грязнов, Н.Н. Потрахов // Плодоводство и виноградарство Юга России. Тематический сетевой электронный научный журнал СКЗНИИСиВ, № 5(4), 2010. http://journal.kubansad.ru/pdf/10/04/10.pdf

8. Никольский М.А. Микрофокусная рентгенография в виноградарстве. Методические рекомендации / / М.А. Никольский, А.А. Лукьянова, М.И. Панкин, А.Ю. Грязнов, Л.П. Великанов, М.В. Архипов, Н.Н. Потрахов. Анапа, 2012. – 91.с.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница