Скарификация семян как прием адаптивной технологии возделывания колятника восточного (galega orientalis lam.)

Довнар И.А., кандидат с.-х. наук, институт земледелия и селекции НАН Беларуси, г. Жодино, Беларусь

В системе адаптивного земледелия Республики Беларусь исключительно важную роль играют многолетние травы, на которые приходится более 20% посевных площадей на пашне. Среди ученых и производственников все больший интерес проявляется к козлятнику восточному, как к одной из наиболее ресурсоэнергосберегающих культур, способной обеспечивать на протяжении 10 лет и более 100 ц/га к. ед., 17-19 ц/га переваримого протеина, усваивать из атмосферы до 200 кг/га азота [2]. Одной из причин неудач отдельных агрономов при возделывании козлятника восточного является низкая полевая всхожесть семян, обусловленная их твердосемянностью (достигающей 50 - 98%) [2, 7]. Поэтому поиск способов повышения полевой всхожести семян козлятника восточного имеет важное экономическое значение.

Прорастание семян, характеризующихся тем или иным типом экзогенного покоя, происходит в естественных условиях большей частью не одновременно и нередко растягивается на несколько лет, образуя так называемые мертвые посевы [5]. Одной разновидностью экзогенного покоя является физический покой. Прорастание семян, находящихся в физическом покое, затруднено особенно сильно и объясняется полной водонепроницаемостью семенной оболочки [3, 5, 6]. По мнению Попцова А. В., такие семена характеризуются полным покоем, так как блокирована первая фаза прорастания семян – набухания [6]. В контрольно-семенном деле физический тип экзогенного покоя принято называть "твердосемянностью" [1]. Твердосемянность – органический покой, обусловленный водонепроницаемостью семенной кожуры [3, 5, 6]. Явление твердосемянности широко распространено в растительном мире и свойственно многим представителям семейства бобовых. При проращивании семян козлятника более или менее значительная их часть продолжительное время не прорастает, оставаясь в твердом состоянии.

Материал и методика исследований. Опыт включал в себя следующие варианты: контроль - без обработки; обработка концентрированной серной кислотой - 15 мин., 35 мин., 60 мин. и 90 мин.; обработка кипятком - 2, 5 и 10 сек; механическая скарификация - на клеверотерке К-0,5 и скарификация мелкозернистой наждачной бумагой.

Семена после обработки концентрированной серной кислотой промывали в воде и подсушивали. Обработку кипятком проводили шестикратно с последующим охлаждением в воде при температуре +2^ОС, после семена подсушивали. Скарификацию проводили за 2-3 дня и за 30 до высева семян. Для определения лабораторной всхожести семена закладывали в чашки Петри.

Результаты эксперимента и их обсуждение. Под лабораторной всхожестью понимают количество нормально проросших семян (в %) за определенный срок. Причем у многолетних бобовых трав к лабораторно всхожим относят и все непроросшие, но твердые семена (ГОСТ 12038-84) [4].

Опытные данные показывают, что семена козлятника восточного характеризуются высокой лабораторной всхожестью. В среднем за три года исследований этот показатель в контрольном варианте находился на уровне 95%. Не уступали контролю и лучшие варианты скарификации. Так, при обработке семян серной кислотой в течение 15-90 минут лабораторная всхожесть находилась в пределах 83-92%.

При воздействии на семена горячей водой (режим 2 и 5 секунд) показатель всхожести соответствовал 89-94%. Исключение составлял вариант с обработкой горячей водой (режим 10 секунд). Лабораторная всхожесть в этом варианте находилась на уровне 62-66%. Скарификация горячей водой в режиме 10 секунд увеличивает число загнивших семян, т. е. продолжительное воздействие горячей водой сильно повреждает семена и в результате ведет к разложению и загниванию тканей семян.

Механическое воздействие – клеверотеркой и наждачной бумагой, обеспечивало 88-92% всхожести семян.

Учитывая, что к лабораторно всхожим относятся и твердые, не прорастающие семена, при определении лабораторной всхожести у козлятника восточного следует разделять семена на: нормально проросшие, твердые, ненормально проросшие, набухшие и загнившие. Показатель лабораторной всхожести применительно к козлятнику восточному считаем величиной относительной, не выражающей суть вещей, не достоверной при определении нормы высева семян, вследствие того, что твердые семена, как правило, не прорастают и в полевых условиях, либо их прорастание растянуто на несколько лет. Определяет норму высева семян в полевых условиях группа «нормально всхожих».

При обработке семян на клеверотерке К-0,5 увеличивается по сравнению с контролем число нормально проросших семян в среднем в 3 раза (рис.) и уменьшается число твердых семян в 7 раз. Число загнивших семян при этом находится на уровне контроля.

Однако процент загнивших семян увеличивается по сравнению с контролем при обработке за 30 дней до посева. Так как скарифицированные семена теряют всхожесть, скарификацию следует проводить не ранее, чем за 2-3 недели до посева.

В результате проведенных наблюдений в 2000-2002 гг. установлено также увеличение нормально проросших семян козлятника восточного и при обработке серной кислотой (в 3 раза). При обработке семян серной кислотой в течение часа твердосемянность составляет 8,9%, а на контрольном варианте 68,5% (рис.). Число нормально проросших семян соответственно было на уровне 80 и 27%. Несмотря на столь продолжительное воздействие кислотой, выход аномальных проростков не превышал 2%.

У семян, обработанных концентрированной серной кислотой, а также подверженных механической обработке, происходит растяжение палисадных клеток и развитие межклетников. Межклеточные пространства в спермодерме освобождаются от кутина и суберина, значительно увеличиваясь и образуя хорошо выраженные промежутки, что способствует свободному поступлению воды к зародышу [7].

В результате скарификации наждачной бумагой в лабораторных условиях прорастало до 76% семян (рис.). В числе загнивших и набухших семян, скарифицированных наждачной бумагой, обнаружено значительное количество более крупной фракции. Наиболее крупные семена повреждаются сильнее и утрачивают свою жизнеспособность.

Воздействие на семена высокой температурой при их погружении в кипящую воду дает высокие результаты только с их последующим охлаждением в воде. Наиболее высокие результаты прорастания семян (до 68%) были получены при шестикратной обработке мелких партий семян в следующем режиме: погружение на 5 секунд в воду при температуре +95^оС с последующим охлаждением в воде в течение 5 секунд при температуре +2^оС (рис.).

Полевая всхожесть семян, обработанных серной кислотой, находилась в пределах от 35,7 до 65,6% - за 2-3 дня до посева и от 33,9 до 61,8% - за 30 дней до посева. Наибольшая полевая всхожесть от обработки серной кислотой была в варианте с режимом использования в течение 60-90 минут и составила 66%, на контрольном варианте – 19,7%. При механическом воздействии всхожесть была на уровне 60,7%. В результате обработки семян горячей водой (режим 5 секунд) полевая всхожесть составила 48 - 49%. Остальные варианты превышали контроль в 1,4 - 2,4 раза. Установлено, что при хранении семян после скарификации в течении 30 дней проявляется тенденция к снижению их лабораторной и полевой всхожести.

Урожайность козлятника восточного в первый год жизни в зависимости от способа скарификации составила 44 - 102 ц/га зеленой массы, 12 - 29 ц/га сухого вещества, выход кормовых единиц 10,6 - 25,5 ц и переваримого белка 1,6 - 4,0 ц/га.

Скарификация семян позволяет в 3,3 раза уменьшить их расход на 1 га посева, что в расчете на 100 га сокращает расход семян на 4,6 т, а затраты на их производство на 6,3 млн. руб., или 3150$.

Выводы. Для повышения полевой всхожести козлятника восточного необходимым приемом технологии его возделывания является предпосевная скарификация семян. Для скарификации небольших партий семян козлятника восточного можно использовать:

- обработку серной кислотой. Обработка семян козлятника восточного концентрированной серной кислотой в течение 60 минут способствует повышению числа нормально проросших семян в лабораторных условиях по сравнению с контролем в 3,0-3,3 и полевой всхожести в 3,0-3,1 раза;

- обработку наждачной бумагой. Отрицательным моментом при применении наждачной бумаги является неравномерность скарификации, что связано с разными размерами семян в образце. Наиболее крупные семена повреждаются сильнее и утрачивают свою жизнеспособность;

- шестикратное погружение семян в горячую воду в течение 5 секунд с последующим их охлаждением. Увеличивает число нормально проросших семян в лабораторных условиях до 68% в сравнении с другими вариантами этого способа.

Для скарификации больших партий семян в производственных условиях необходимо использовать клеверотерки, обработка на которых обеспечивает повышение числа нормально проросших семян в лабораторных условиях в среднем с 26,9 до 81,8%, полевой всхожести с 19,7 до 60,7%. В благоприятные годы полевая всхожесть возрастает до 69%.

Высокая полевая всхожесть и густота травостоя в вариантах со скарификацией позволяет получать достоверные прибавки урожая зеленой массы и сухого вещества. По сравнению с контролем урожайность зеленой массы выше в 1,4-3,2, урожайность сухого вещества в 2,2 - 2,9 раза.

Литература

1. Болховитина Т. Н. Селекционно-генетический аспект твердосемянности у люцерны и его практическое использование: Автореф. дисс. …канд. с.-х. наук. - Белгород, 2000. - 22 с.
2. Довнар И. А. Приемы оптимизации технологии возделывания козлятника восточного (Galega orientalis Lam.): Дисс. …канд. с.-х. наук. – Жодино, 2003. – 153 с.
3. Иванова И. А. Морфофизиологическая характеристика семян Baptisia australis (L.) R. Br. // Биология семян интродуцированных растений. - М.: Наука, 1985. – 157 с.
4. Методические указания по проведению исследований в семеноводстве многолетних трав / ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса. - Москва, 1986. – 135 с.
5. Николаева М. Г., Разумова М.В., Гладкова В. Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. – Ленинград: Наука, 1985. - 348 с.
6. Попцов А. В. Биология твердосемянности. - М.: Наука? 1976. – 157 с.
7. Черник В. Ф. Морфофизиологические особенности прорастания семян Galega orientalis Lam. (Fabaceae): Депонированная рукопись. - Минск, 1992. – 16 с.