Решета Фадеева

Семена имеют сложную форму и на плоских ситах, используемых для калибровки, они разделяются по одному размеру – ширине. Изобретение решет новой геометрии позволило отбирать семена фактически по объему. 
На рисунке 1 изображена геометрия решет, позволяющая калибровать семена по наименьшему размеру/толщине.

Разница ширины и толщины зерновок разных культур в среднем составляет: у пшеницы – 15%, у риса – 20%, у гречихи и сои – 25%, у кукурузы, проса и подсолнечника – 30-35%. На таких решетах легко отобрать по выполненности зерна любых культур, например, подсолнечника (рис. 2) и прочие.

Это решето "командует" зерновке развернись и повернись самым малым размером, что там у зерновки будет в поле. Есть там у зерновки, чем питать прорастающий зародыш?

Кроме того, на них легко и качественно отделяются сорные примеси от семян с малой толщиной, так как семена (например, льна и других похожих по форме семян), поворачиваясь, проходят через щель решета, а сорные примеси сходят с решета (рис. 3).

Решета Фадеева незаменимы при очистке пшеницы от Эгилопса цилиндрического, советуем прочитать пост 👉🏻 Как избавиться от эгилопса в пшенице?

Также легко отделяются половинки любых бобовых культур, например сои (рис. 4), которые нельзя оставлять с целыми семенами, ибо они в первую очередь поражаются грибами и провоцируют очаговое самосогревание (их дыхание в 6 раз интенсивнее дыхания целых семян сои).

Значимость крупности семян рассмотрим на примере семян пшеницы

Количество питательных веществ в зерновках одной партии может сильно различаться за счет разных значений их толщины, которая, как правило, меньше ширины.

После многих тысяч лет земледелия мы получили окультуренные нашими предками растения, потенциал которых усилиями селекционеров за последние 100 лет удалось существенно поднять. Но основной принцип отбора семян для посева остался неизменным.

Более подробно остановимся на процессе начала прорастания растений, например зерна пшеницы. Как известно, корни пшеницы делятся на 2 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. поглощение 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 способы получения дружных всходов, Е.Г. Кизилова (в 1961 г.) выявила зависимость интенсивности набухания зерна пшеницы от температуры в семенном ложе при оптимальной влажности почвы. Была получена экспоненциальная зависимость, т.е. при увеличении температуры резко сокращалась продолжительность набухания (рис. 5).

Рисунок 5. Интенсивность набухания зерна пшеницы, в зависимости от температуры в семенном ложе.

Кроме того, водопоглотительная способность составляющих зерна (крахмал, белок и жир) отличается в разы, что доказано исследованиями С.М. Богданова, полученными в 1988 г. Клетчатка набирает - 30% воды от своего веса, крахмал - 70%, белок - 180%.

Для прорастания зерна это имеет большое значение, 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 составляет 30%, а в зародыше 26%, вызывает активизацию 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 зерна Последующая пара зародышевых корней прорастает 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 зерновок злаков показан на рисунке 6.

Рисунок 6. Прорастание зерновок злаков.  I – ржи. II – пшеницы. III – ячменя. IV – овса. V – кукурузы. VI – проса. Только у кукурузы и проса сперва развивается главный корень, а у других растений изображенных на рисунке, развиваются первичные мочковатые корни. На каждом корне видна конечная, растущая часть, за которой следует всасывающая зона, обильно покрывающаяся корневыми волосками, на более старой части корня волоски отмирают. Ростки, пробивающиеся к поверхности почвы, покрыты тонкой прозрачной пленной (колеоптиле), защищающей от повреждений нежный лист. 1 и 2 – первый зеленый лист, прорвавший пленку.

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.

Зародыш дает начало жизни не только корешкам, но и зародышевому стеблю, и первым прикорневым листьям, ибо они, как и первичные корни, находятся в зачаточном состоянии.

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. Огромную роль играет количество питательных веществ, т.е. величина и плотность эндосперма зерновки.

У крупного зерна зародыш крупнее, даже при относительном сравнении. И.Е. Мамбиш (в 1953 г.), исследуя весовые соотношения составных частей пшеницы и определяя массу зародыша у мелких и крупных зерен пшеницы как в абсолютной, так и в относительной величине, показал преимущества крупных семян. 

Именно поэтому крупные тяжелые семена пшеницы дают выравненные мощные всходы, поскольку первичные (зародышевые) корни и первый лист формируются только за счет питательных веществ семянки. Мощность зародышевых корней и площадь первого листа напрямую зависят от ее крупности.

Последующие листья, до четвертого включительно, 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 М.Г. Пруцковой (1976 г.), в благоприятном году начинается примерно через 18 дней после всходов, а в засушливом – через 28 дней.

Зародышевые корни быстро растут и при достижении глубины 71-100 см оказываются глубже придаточных в 2 раза. Кроме того, они не отмирают при появлении и развитии вторичной корневой системы, а сопровождают все основные фазы развития, 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 состоит в том, что количество зародышевых корней у крупных семян больше, чем у мелких.

Д.Д. Ромащенков, исследуя зависимость энергии прорастания яровой пшеницы от образования первичных корней (1951 г.), установил, что у более чем 80% крупных семян было по 5 зародышевых корней, а у 80% мелких семян – по 3-4 зародышевых корня.

Роль зародышевых корней в формировании колосьев 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 по формированию урожая приходится на зародышевые корни.

Результаты исследования А.И. Носатовского показали, что доля урожайности, обеспечиваемая зародышевыми корнями, составляет не менее 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 (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, обеспечивают, снижение потерь урожая от засухи за счет большого количества зародышевых корней, уходящих в почву на глубину до 2 м и более, в то время как у стеблевых корней в верхнем обезвоженном слое почвы жизнедеятельность прекращается.

Итак, крупное семенное зерно пшеницы, в силу большого потенциала и высокой энергии прорастания, содержащее большее количество исходных питательных веществ, может надежно прорастать с большей глубины заделки семян при севе (рис. 7), что снижает риск вымерзания для озимых культур и повышает полевую всхожесть при дефиците влаги в период сева. Это особенно важно для яровых твердых сортов пшеницы, поскольку стекловидные зерна набухают медленно, и в этой фазе они должны находиться во влажной почве.

Рисунок 7. Схема прорастания мелких и крупных семян.

🔔 Не забудьте подписаться на аккаунт Реестр сортов

Источники:
1. Фадеев Л.В., кандидат технических наук, директор ООО «Завод «Фадеев Агро»
2. www.fadeevagro.com