Сильные семена. Суть понятия.

Рис. 1. Кущение пшеницы и формирование семян.

Рис. 1. Кущение пшеницы и формирование семян.

Суть простая – это та часть семян, которую растение в процессе формирования наделила большей силой прорастания и более высокой продуктивностью с целью сохранения популяции независимо от условий в следующем сезоне.

Рассмотрим это понятие более подробно на примере пшеницы. Тщательные исследования показали, что даже в колосе главного стебля посевные и урожайные качества семян сильно отличаются. Разнокачественность семян в результате разного местонахождения семянки (зерновки) на материнском растении обусловлена разным режимом питания и разным влиянием материнского растения. Это объясняется тем, что закладка колосков и цветков, и цветение начинаются в середине колоса или ближе к нижней трети и продолжаются оттуда равномерно к основанию и к верхушке колоса. ( рис.1)

Существует более или менее выраженная медиальная доминантность: в середине колоса образованные колоски крупнее, имеют больше цветков и кариопсов, а также масса отдельных зерен в этой части колоса самая высокая. Семена первых периодов формирования имеют более высокие биологические и урожайные качества. Если сильный агрофон поля и удачно сложатся погодные условия, то и другие семена будут выполнены, но по потенциалу они все равно не выровняются с ранее сформированными. (рис.2)

 Влияние материнской разно качественности на массу 1000 шт. (г) семян яровой пшеницы (Н.В. Новицкая, 2008 г.).Рис. 2. Влияние материнской разно качественности на массу 1000 шт. (г) семян яровой пшеницы (Н.В. Новицкая, 2008 г.).

Рис. 2 Влияние материнской разнокачественности на массу 1000 шт. (г) семян яровой пшеницы (Н.В. Новицкая, 2008 г.).

 

 

 

Первые семена имеют более плотную «упаковку» молекул и количественно отличный химический состав. Так, масса 1000 шт. зерен яровой пшеницы, отобранных с разных частей колоса, отличается на 30-45% (Рис. 3).

Рис. 3. Масса 1000 шт. зерен (г) и плотность (г/мм³) зерен разных частей колоса.

Рис. 3. Масса 1000 шт. зерен (г) и плотность (г/мм³) зерен разных частей колоса.

Поэтому семена из центральной части колоса в следующем поколении дают большую озерненность и массу 1000 шт. семян, а это, как оказывается, и определяет урожайность.

Вот данные, приведенные в книге Дитера Шпаара «Зерновые культуры», 2012 г. [1]:

Показатель Норма высева (всхожих зерен), шт/м2
300 450
Азотное удобрение (кг N/га) 50+50 50+50
Стеблей (шт./м2) 1046 1492
Колосков, (шт./м2) 557 675
Зерен в колоске, (шт.) 34 29
Масса 1000 шт. семян (г) 45,1 42
Урожайность (ц/га) 85,1 81,3
 

Рис.4. Зависимость урожайности от озерненности колоса (Д. Шпаар, 2012 г.[1].

 

Из таблицы (рис. 4) видно, что даже при снижении нормы высева более чем на 30%, сильные семена за счет озерненности колоса и крупности зерна обеспечили более высокую урожайность.

У овса самые репродуктивные семена формируются на конце метелки так же, как и у проса, сорго и других метельчатых, а у гречихи, наоборот, нижние зерна раньше остальных формируются и вызревают. Исследования показали, что семена первых сроков формирования у пшеницы, овса и других зерновых колосовых культур формируют урожай на 15-57% выше контроля (С.М.  Каленская, 2011г., [2]). Именно такие крупные и тяжелые семена верхних ярусов растений являются исходным материалом для подготовки  сильных семян. Ибо уже на этом этапе проявляется потенциал семян, обусловленный местом нахождения на материнском растении.

 

Рис. 5. Интенсивность набухания зерна пшеницы в зависимости от температуры в семенном ложе [3].

Рис. 5. Интенсивность набухания зерна пшеницы в зависимости от температуры в семенном ложе [3].

Как известно, корни пшеницы делятся на два типа: зародышевые (первичные) и придаточные (вторичные, стеблевые). Зародышевые корни в зачаточном состоянии находятся в составе зародыша пшеничного зерна. Прорастание зерна последовательно проходит через определенные фазы, первой из которых является фаза набухания, т.е. поглощения зерновкой воды. При набухании зерна вода через оболочку проникает в коллоидные ткани зерновки и заполняет капилляры и межклеточное пространство. Набухание – физический процесс, интенсивность которого зависит как от условий внешней среды, так и от химического состава зерновки. Необходимое количество воды, поглощаемой зерновкой пшеницы для начала прорастания, составляет 43-44% от ее массы. Исследуя возможные пути получения дружных всходов, Кизилова Е.Г. (1961 г.) выявила зависимость интенсивности набухания зерна пшеницы от температуры в семенном ложе, при оптимальной влажности почвы [3]. Видно, что зависимость экспоненциальная – увеличение температуры – резко сокращает время набухания (рис. 5).

 

 

 

 

Рис. 6. Способность к поглощению воды разными составляющими зерна пшеницы [4].

Рис. 6. Способность к поглощению воды разными составляющими зерна пшеницы [4].

Это объясняется тем, что зерновка – не просто пористое вещество, а живое существо, и поступающая в него влага вступает в коллоидные процессы, темп которых сильно зависит от температуры. Кроме этого, поглощающая способность составляющих зерна (крахмал, белок и жир) отличается в разы. Богданов С.М. (1988 г.), исследуя потребность прорастающих семян в воде, убедительно показал эту разницу (рис. 6) [4].

Для прорастания зерна это важно, ибо ферменты для расщепления углеводов, жиров и белков в простые формы сахаров, необходимых для питания зародыша, могут действовать только в составе воды. А поскольку ферменты активируются в зародыше и алейроновом слое при их движении к эндосперму, то высокая способность набухания белка, доля которого в алейроновом слое 30%, а в зародыше 26%, способствует активности процесса прорастания в начальной фазе.

Необратимость процесса прорастания начинается с момента набухания главного зародышевого корешка и, как следствие этого, разрыва оболочки и выхода его из влагалища [1]. Последующие зародышевые корешки прорастают с определенной задержкой после главного корня.

Зародыш от эндосперма отделен щитком, который дозирует количество питательных веществ, поступающих от эндосперма к зародышу. Да и в самом щитке имеются клетки, способные выделять ферменты и, видимо, они первыми начинают продуцировать питание для зародыша. Крахмал эндосперма полностью расходуется в процессе прорастания семянки и питания этого хватает на прорастание зародышевых корешков (до семи шт. у сильных семян пшеницы), на стебелек и первые листочки (до четвертого у сильных семян). Характерно, что алейроновый слой последним «покидает пост» и сохраняет форму до полного прорастания растения. Процесс прорастания семянки ячменя показан на рисунке 7.

Из всего сказанного видно, что ничего лишнего в зерновке нет, все в ней упаковано для будущего растения, и любая травма нарушает жизнь зерна, ибо зерно – это живое существо, созданное природой и наделенное способностью воспроизводить себе подобное.

С появлением волосков на зародышевых корешках они начинают обеспечивать росток водой и питательными веществами.

Рис. 7. Процесс перехода питательных веществ семянки ячменя в жидкую фазу.

Рис. 7. Процесс перехода питательных веществ семянки ячменя в жидкую фазу.

 

 

Рис. 8. Сравнение относительной массы зародыша (%) у зерен пшеницы разной величины [5].

Рис. 8. Сравнение относительной массы зародыша (%) у зерен пшеницы разной величины [5].

Таким образом, начало роста растения происходит только за счет расходования питательных веществ, находящихся в эндосперме, которые расщепляются ферментами до простых форм и в жидкой фазе через щиток поступают в зародыш для развития первичной корневой системы и зародышевого стебля. Именно поэтому огромную роль играет количество питательных веществ, т.е. величина и плотность эндосперма зерновки.

У крупного зерна не только крупнее зародыш, что естественно, но замечательно и то, что он крупнее даже в относительном сравнении. Так, Мамбиш И.Е. (1953 г.), исследуя весовые соотношения составных частей пшеницы и определяя массы зародыша у мелких и крупных зерен пшеницы, как в абсолютной величине, так и в относительной, показал преимущества крупных семян (рис. 8) [5].

Именно поэтому крупные тяжелые семена пшеницы дают выровненные мощные всходы, поскольку первичные (зародышевые) корни и первые листья формируются, практически, только за счет питательных веществ семянки. Мощность зародышевых корней и площадь первых листьев напрямую зависят от ее крупности.

Последующие листья, включительно до четвертого, формируются за счет двух источников – питательных веществ, поступающих через зародыш от зерновки, и от начавших свою «работу» зародышевых корешков. После расходования питательных веществ зерна дальнейшее развитие растения происходит за счет зародышевых корней, поскольку развитие придаточных корней, по данным автора Пруцковой М.Г. (1976 г.), в благоприятном году начинается примерно через 18 дней после всходов, а в засушливом – через 28 дней [6].

Зародышевые корни быстро растут в глубину и при достижении глубины 71-100 см оказываются глубже придаточных в два раза, кроме того, они не отмирают при появлении и развитии вторичной корневой системы, и сопровождают все основные фазы развития растений, вплоть до молочно-восковой спелости сформировавшегося в колосе зерна. В связи с этим, необходимо опять вернуться к значимости крупных семян пшеницы, поскольку их исключительно важное свойство в том, что количество зародышевых корней у крупных семян больше, чем у мелких.

Так, Ромащенков Д.Д. (1951 г.), исследуя зависимость энергии прорастания яровой пшеницы от образования первичных корней, приводит данные о том, что в рамках проведенных им исследований более чем у 80% крупных семян было по 5 зародышевых корней, а у 80% мелких семян – по 3-4 зародышевых корня (рис. 9, 10) [7].

 

Рис. 9. Число растений (%) по количеству зародышевых корней у мелких семян пшеницы (масса 1000 шт. – 22 г.)[7].

Рис. 9. Число растений (%) по количеству зародышевых корней у мелких семян пшеницы (масса 1000 шт. – 22 г.)[7].

Рис. 10. Число растений (%) по количеству зародышевых корней у крупных семян пшеницы (масса 1000 шт. – 43,3 г.) [7].

Рис. 10. Число растений (%) по количеству зародышевых корней у крупных семян пшеницы (масса 1000 шт. – 43,3 г.) [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Роль зародышевых корней в формировании колоса у озимой и яровой пшеницы различна. Если у озимой пшеницы вторичные корни появляются осенью и к колошению достигают большой глубины, что и обеспечивает урожай боковых побегов близкий к урожаю главных побегов, то у яровой пшеницы картина другая. Вторичные корни формируются позднее зародышевых на 25-35 дней, залегают мельче, и основная нагрузка на формирование урожая ложится на зародышевые корни. Так, исследования Носатовского А.И. [8] показали, что доля урожайности, обеспечиваемая зародышевыми корнями, составляет не менее чем 70% от урожая, сформированного всей корневой системой растения. Если предположить, что приведенные данные для сравнения продуктивности зародышевых корней относятся к среднему их количеству (3-4 шт.), то количество зародышевых корней крупных семян, при их количестве 5-6 шт., могут обеспечить еще большую продуктивность при отсутствии вторичных корней. Особенно высока роль зародышевых корней для яровой пшеницы (пшеницы твердых сортов) в засушливые годы, когда в сухом слое почвы вторичные корни не развиваются, и весь урожай формируется только за счет зародышевых корней. В этом случае крупные семена, по сути дела, являются средством, снижающим потери урожая от засухи за счет бо́льшего количества зародышевых корней, уходящих в почву на глубину до 2000 см и более, в то время как стеблевые корни в верхнем обезвоженном слое почвы практически прекращают свою жизнедеятельность.

 

Рис. 11. Схема прорастания мелких и крупных семян.

Рис. 11. Схема прорастания мелких и крупных семян.

Также из вышесказанного следует, что крупная семянка пшеницы, в силу большого потенциала, высокой энергии прорастания и содержания бо́льшего количества исходных питательных веществ, может надежно прорастать с большей глубины заделки семян при севе (рис. 11), что снижает риски вымерзания для озимых культур и повышает полевую всхожесть при дефиците влаги в период сева, что особенно важно для яровых твердых сортов пшеницы, поскольку набухание стекловидных зерен происходит медленно, и в этой фазе они обязательно должны находиться во влажной почве. Так, в исследованиях Задонцева А.И. и Бондаренко В.И. крупные семена озимой пшеницы в засушливых условиях дружно проросли даже с глубины 12 см, в то время как мелкие семена дали слабые проростки, а многие вообще не проросли [9].

Кроме этого, надо обратить внимание на следующее.

Прикорневые листья находятся в зачаточном состоянии в зародыше.

После выхода третьего листа начинается фаза кущения главного стебля. Формируются боковые побеги 2-го порядка. [10].

Сила роста, величина первых листьев, интенсивность кущения зависит от потенциала семянки и количества зародышевых корней. По сути это фундамент будущего урожая.

 

Интересно то, что ещё в фазе середины кущения, уже начинается формирование колоса (количество члеников колосового стержня) и определяется будущее количество и величина колосков [10]. Все это до завершения фазы кущения и выхода растения в трубку [10]. Именно на этой фазе развития растения закладывается будущий урожай, а поскольку на этом этапе питание обеспечивается лишь зародышевыми корнями, то принципиально важно их количество – 3…4 как у обычных семян, или – 5…6 как у сильных семян.

Из всего вышесказанного следует, что сильные семена являются той основой, на которой формируется будущий урожай.

Внедряемая нами щадящая пофракционная технология производства сильных семян подтверждает это на практике.

Именно такая технология заложена в основу выпускаемых нами семенных заводов (рис. 12).

Рис. 12. Семенной завод по производству сильных семян.

Рис. 12. Семенной завод по производству сильных семян.

На таком заводе готовятся исключительно сильные семена различных с/х культур.

     Их отличительные признаки:

  • отсутствие как макро-, так и микротравм
  • крупные семена
  • семена, откалиброванные по размеру и по форме
  • тяжелые семена
  • семена, обработанные различными препаратами и инокулянтами.

 

Список использованной литературы:

  1. Шпаар Д. Зерновые культуры: выращивание, уборка, хранение и использование. – К.: Издательский дом «Зерно», 2012. – 704 с.: ил.
  2. Насіннєзнавство та методи визначення якості насіння сільськогосподарських культур: Навчальний посібник/ За ред.. С.М. Каленської. – Навчальний посібник. – Вінниця.: ФОП Данилюк, 2011. – 320 с.
  3. Кизилова Е.Г. Изучение прорастания семян в период посев-всходы для обоснования приемов получения своевременных и дружных всходов: авторреф. канд. дис. –Х., 1961. – 23 с.
  4. Богданов С.М. Потребность прорастающих семян в воде//Известия Киевского ун-та. –К., 1988. – 23 с. (отд. оттиск).
  5. Мамбиш И.Е. Весовое соотношение и зольность составных частей пшеницы// Тр. ВНИИЗ. – М., 1953. – Вып.25.
  6. Пруцкова М.Г. Руководство по апробации сельскохозяйственных культур (зерновые, крупяные и зернобобовые культуры). – М.: Колос, 1976. – 376 с.
  7. Ромащенков Д.Д. Зависимость энергии кущения яровой пшеницы от образования первичных корней // Докл. Акад. наук СССР. – 1951. – Т. 79, №2. – С. 349-352.
  8. Носатовский А.И. Пшеница. Биология: 2-е изд.доп. – М.: Колос, 1965. – 568 с.
  9. Задонцев А.И. Факторы, влияющие на зимостойкость озимой пшеницы/ А.И. Задонцев, В.И. Бондаренко//Междунар. с.-х. журн. – 1965. – №4. – С. 4-48.
  10. Фази розвитку зернових і процесс формування врожаю (Агроном № 4, Листопад 2019р.)
Последние новости

Start typing and press Enter to search