Сильные семена на каждое поле.
Распределение питательных веществ в зерновке показывает, что нет в ней какой-либо части, которой можно было бы пожертвовать, любая травма – это уменьшение питательных веществ и снижение потенциала семянки, за счет нарушения процессов запуска расщепления питательных веществ и уменьшения их количества. Когда мы говорим, что зерно нельзя травмировать, понятно, что говорим-то о зерне, а думаем о вреде для людей. Разрежем защитную оболочку зерна (она менее 0,1 мм) и начнутся проблемы при его хранении – открыта столовая микроорганизмам, собьем ударом геотропную ориентацию семянки – она не прорастет. Кроме того, при разрушении оболочки травмируется алейроновый слой, разрушение которого нарушит основную составляющую процесса прорастания: ферментацию питательных веществ (преобразование сложных соединений – жиров, протеинов в сахара, необходимые для питания зародыша).
65-75% полевой невсхожести объясняется травмированностью семян. Природа миллионы лет создавая это чудо – зерно, «предусмотрела», что в фазе прорастания первый зародышевый корень должен прорвать оболочку и «сделала» ее в этом месте тоньше, мягче и эластичнее, чтобы демпфировать случайные удары и защитить зародыш. Это хорошо понимают агрономы, и, можно сказать, не хотят понимать инженеры, рассматривающие зерно как сыпучий материал наравне с речным песком и мелким гравием. Иначе чем объяснить такие устройства как черпающе-бросающие нории, шнеки, скребки, пневмотранспортеры, зернометы, шнековые протравливатели и другие устройства, разрушающие зерно.
Травмирование влияет на полевую всхожесть, начальный рост, развитие растений и урожайность.
Более подробно рассмотрим снижение урожайности из-за травмирования семян.
Для оценки снижения урожая яровой, пшеницы были высеяны семена с разными видами макро и микротравм, результаты сравнения приведены на слайде №10. Несмотря на то, что приведенные исследования являются целевыми, результаты убедительно показывают влияние различного рода травм на урожайность пшеницы. Микротравмы зерен приводят к меньшим потерям применительно к одному растению, но их количество (травмированных зерен) в десятки раз больше, чем зерен с макротравмами.
В опытах И.Г. Строна и В.М. Шевченко среднее снижение урожая кукурузы из-за травмированности семян составляло 20–23 %. Зависимость снижения урожайности кукурузы от типа травмы приведена на слайде.
Что касается риса, то в научной литературе накоплен большой материал о влиянии травм семян риса на урожайность. При этом проблема полевой всхожести семян этой культуры является одной из главнейших, так как травмирование оказывает особенно сильное отрицательное влияние именно на всхожесть семян риса по той причине, что они длительное время лежат в переувлажненной почве. При посеве трещиноватых семян риса в полевых условиях всхожесть снижается более чем на 20%, а продуктивность растений составляет 70%, по сравнению с продуктивностью растений из целых семян. Обрушенные семена при проращивании в лабораторных условиях снижают всхожесть по сравнению с целыми на 20%, но при высеве в полевых условиях, они практически не дают всходов. Так обрушенные семена риса показали 76% лабораторную всхожесть, а на поле проросло 2 растения на м2.
Сегодня картина другая. Разработана и выпускается вся линейка машин, не травмирующих зерно, таких как щадящие тихоходные нории, щадящие подборщики с бурта, не травмирующие протравливатели. Одним словом, если следующие стандарты, регламентирующие посевные качества семян, ограничат долю травмированных семян, включая микротравмы, то технические условия для выполнения этого ограничения имеются. Это позволит снизить потери урожая от травмирования семян.
Наши расчеты показывают, что сегодняшнее соотношение 20% целых семян/80% травмированных семян можно будет перевернуть – 80% целых семян/20% травмированных.
Пшеница и другие колосовые.
В далеком прошлом применительно к колосовым было замечено, что семена, которые формируются на главном стебле по посевным и урожайным качествам значительно лучше, нежели семена со стеблей II и следующих порядков. Кроме того, 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. Существует более или менее выраженная мидеальная 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. Первые семена имеют более плотную «упаковку» молекул и количественно отличный химический состав.
Так, масса 1000 шт. зерен яровой пшеницы, отобранных с разных частей колоса, отличаются на 30-45%.
Поэтому семена с центральной части колоса в следующем поколении дают большую озерненность и массу 1000 шт. семян, а это, как оказывается, и определяет урожайность. Быстрое дозревание семян способствует увеличению доли белка в них. отличие по белку в колосе у зерен может отличаться на 2,15% (Г.А. Жатова, 2010г.).
Кукуруза.
Последовательность формирования зерен кукурузы в початке такая же как и у колосовых зерновых – все начинается с середины початка, но крупность семян идет по нисходящей снизу вверх. Большинство исследователей утверждают, что наиболее полноценные семена кукурузы формируются в средней части кочана. Семена с верхней части мелкие и менее продуктивные, зерновки с основания кочана, как правило, переразмеренные, имеют неправильную форму, у них нарушено соотношение между массой зародыша и эндосперма. При использовании для сева семян с верхней и нижней частей кочана развиваются растения, урожай которых на 10-20% ниже, чем с семян средней части кочана.
Исследования, выполненные в институте растениеводства им. В.Я. Юрьево НААН Украины (Макрушин М.М., 1994 г.) по зависимости урожайности кукурузы от плотности семян взятых с разных частей кочана кукурузы, показали, что наиболее продуктивные семена формируются в средней части кочана. Выявлено, что зерновки средней части кочана кукурузы имеют в своем составе больше ферментов (Г.А. Жатова, 2010г.), а это значит, что они быстрее запускают процесс прорастания, тем более, что для набухания семян кукурузы перед началом процесса прорастания требуется воды не менее 40% от массы зерновки.
Подсолнечник.
Большую неравномерность качества семянок в составе одной корзинки исследователи также объясняют не одновременностью их формирования, которое начинается с периферии и перемещается к центру. На первый взгляд оценка продуктивности семян подсолнечника не вызывает трудности – общеизвестно, что подсолнечник избирательно формирует семянки, и самые крупные из них на периферии корзинки, именно с них начинается цветение корзинки
Исследования показали, что доля масла в таких семенах выше, чем в центральной части корзинки, даже в разные по погодным условиям года. Это легко объясняется тем, что выполненность семянок в центре корзинки всегда ниже, чем на периферии.
Соя.
Как и у всех бобовых наиболее потенциальные семена сои формируются в нижних стручках. Отличительная особенность всех бобовых (кроме нута) – неравномерность созревания. Стремление к минимальному травмированию семян сои при уборке требует снижение интенсивности обмолота, а это приводит к большому количеству необмолоченных стручков. И это хорошо – в таких стручках нет высокопотенциальных семян и необмолоченные стручки необходимо отобрать на первом этапе очистки, досушить и повторно обмолотить на товарное зерно. Обмолоченные семена сои необходимо в процессе очистки пропустить через калибратор и отобрать самые крупные и удалить их из посевного материала, потому что самые крупные бобы сои сразу после обмолота – это недозревшие бобы, переразмеренные из-за влажности. И пока они не подсохли в общей массе бобов и не сравнялись с ними по размеру, их необходимо удалить из посевного материала, используя отличительный признак – крупность. Поскольку цветение и формирование бобов сои начинается на материнском растении с нижних стручков, то и крупность их при равновесной влажности выше. По этому параметру такие бобы отобрать не трудно. Если свежескошенную сою подсушить до равновесной влажности (12%), то последующая калибровка разделит семена по крупности согласно их фактическим размерам.
Значимость крупных семян рассмотрим на примере пшеницы и ячменя.
Переход питательных веществ в простые формы происходит последовательно после набухания зерновки, а это значит, что ферменты для расщепления углеводов, белков и жиров из алейронового слоя начинают поступать в эндосперм, в первую очередь, в зоне, прилегающей к щитку, отделяющему эндосперм от зародыша, и именно через щиток простые формы процесса расщепления питают зародыш в процессе прорастания зерновки. Очень важно, чтобы зерна одновременно набухали, ибо только после набухания начинается процесс прорастания, а это зависит от крупности семянок.
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.
Ромащенков Д.Д. (1951 г.), исследуя зависимость энергии прорастания яровой пшеницы от образования первичных корней, приводит данные о том, что в рамках приведенных им исследований более чем у 80% крупных семян было по 5 зародышевых корней, а у 80% мелких семян – по 3-4 зародышевых корня.
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. 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 бо?льшого 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.
Также из вышесказанного следует, что крупная семянка пшеницы, в силу большого потенциала и высокой энергии прорастания и содержащая большее количество исходных питательных веществ, может надежно прорастать с бо?льшей глубины заделки семян при севе, 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.
Как известно, семена имеют сложную форму и на плоских ситах, используемых сегодня для калибровки, они разделяются по одному размеру – ширине. В то время, как количество питательных веществ в зерновке в одной партии откалиброванных семян могут сильно отличаться за счет разных значений их толщины, которая, как правило, меньше ширины. Изобретение решет новой геометрии позволило отбирать семена фактически по объему.
|
