Влияние травмирования семян на их посевные качества

Травмирование семян – основная причина ухудшения посевных качеств семян. 

Природа миллионы лет создавала это чудо - семена, где плотно "упаковала" зачаток будущего растения и необходимый запас питательных веществ для прорастания. В семени нет ничего лишнего, это живой "беременный" организм, его нельзя бить, с ним нужно обращается бережно. 

Это хорошо понимают агрономы, но, можно сказать, не хотят понимать инженеры, рассматривающие зерно как сыпучий материал наравне с речным песком или мелким щебнем. Иначе чем объяснить такие устройства, как отбойные битеры комбайнов, черпающе-бросающие нории, шнеки, скребки, пневмотранспортеры, зернометы, шнековые протравливатели и другие устройства, разрушающие зерно.

Травмы семян - это уменьшение количества питательных веществ, снижение потенциала семянки, за счет нарушения процессов запуска расщепления питательных веществ и уменьшения их количества. 

К травмированным относятся семена обрушенные, раздавленные, с полностью выбитым и частично отбитым зародышем и эндоспермом, с внутренними травмами, трещинами, вмятинами, а также с различными нарушениями целостности покровов.

Механические повреждения семян - это силовое воздействие на зерно различных машин и механизмов, многократные удары, сжатия, трения и т.д.

Что на этот счет говорят стандарты? Практически ничего. В настоящее время травмированность семян не нормируется ГОСТми и не определяется в лабораторных условиях. Есть только ограничение по дробленным семенам, т.е. по видимым невооруженным глазом, разрушенным семенам.

При естественном варианте развития жизненного цикла семена постепенно отделяются от материнского растения. После фазы полного созревания зерно пшеницы  под собственным весом отделяется от материнского растения, перед этим место отделения покрывается защитной пленочкой (восковой пломбой) и только после этого колос отпускает зерно. Семена падают максимум с высоты материнского растения на почву. Никакого травмирования при этом не происходит. 

Относительно строения зерновки пшеницы. Природа «предусмотрела», что в фазе прорастания первый зародышевый корень должен прорвать оболочку и «сделала» ее в этом месте тоньше, мягче и эластичнее. 

Человек, в борьбе за свое существование, вмешался в этот природный процесс. Ради чего создал на сегодняшний день сложную, по сути, индустриальную технологию производства зерна. Понятно, что природа не могла предполагать такую судьбу своему детищу (имеется в виду зерно). Принудительное обращение с зерном, начиная с уборки и на всей послеуборочной обработке, не может его не травмировать. Удары по зерну дробят его, оставляют трещины, вмятины; трение, как межзерновые, так и между зерном и твердой поверхностью разрушают защитную оболочку, особенно над зародышем. Смятие зерна деформирует его, уплотняя отдельные его части. 

При разрушении оболочки травмируется алейроновый слой, разрушение которого нарушает основную составляющую процесса прорастания: ферментацию питательных веществ (преобразование сложных соединений – жиров, протеинов в сахара, необходимые для питания зародыша).

Что касается пшеницы, то многие авторы указывают на меньшую устойчивость к механическим воздействиям твердых сортов пшеницы по сравнению с мягкими. Зародыш твердых сортов пшеницы более резко выделяется на поверхности зерна, у мягких – находится в углублении. Поэтому зерно твердых сортов пшеницы повреждается значительно сильнее, чем мягких, а также имеют большой процент семян с поврежденным зародышем. 

Так, при сравнительном испытании семена твердой пшеницы повреждались на 15 % больше чем семена мягкой пшеницы. При этом у последней не наблюдалось зерен с травмированием зародыша, а твердая имела таких зерен 8 %, в том числе половина из них с выбитым зародышем. Необходимо отметить, что скороспелые сорта значительно легче травмируются, чем среднеспелые сорта, что объясняется различной толщиной покрывных оболочек.
На прочность зерновки оказывает влияние температура. При температуре ниже нуля зерно становится ломким. Свободная влага, всегда имеющаяся в порах, капиллярах и межклеточных пространствах зерна, превращается в лед, и, расширяясь, ослабляет структуру зерна. 

По данным УралНИИСХоза при переходе от температуры + 22 °С до – 5 °С сопротивляемость зерна дроблению снижается на 22 – 23 %. Так сортирование пшеницы при – 15 °С в феврале увеличивало повреждение зерна на 50 % по сравнению с обработкой в октябре.

Из всех зерновых культур наиболее легко поражается зародыш ржи. Фитопатологические анализы семян ржи перед посевом показывают, что зерна с сильным поражением зародыша практически все поражены грибами и не удивительно, что выемки не проросшего в полевых условиях зерна, производившиеся на специальных посевах ржи показали, что все не проросшие семена были поражены грибами. При тех же условиях зерно пшеницы поражается в меньшей степени.

Естественно, что такая поражаемость травмированных семян сильно снижает силу роста.

Микроорганизмы, кроме непосредственного разрушения клеток семян зерна омертвляют зародыш и проросток токсичными продуктами своей жизнедеятельности.

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. 

Из рисунка в первом комментарии видно, что большое отрицательное влияние на урожайность оказывает растрескивание цветочной пленки. У риса часто наблюдается полное обрушивание. 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.

Кукуруза
Семена кукурузы склонны к травмированию. Так по данным И. Г. Строны [3] –травмированность семян кукурузы достигает 90–95 %.
Исследования Г.Б. Ермолова показали, что наиболее опасны травмы на спинной стороне в верхней части зерна. Это объясняется нарушением алейронового слоя, который является проводящим слоем физиологически активных веществ от эндосперма к зародышу. Для зерна кукурузы характерна внутренняя трещиноватость в эндосперме. Естественно, что зерно с внутренними трещинами легче подвергаются дроблению при любом механическом воздействии.

Подсолнечник
Казалось бы природа так крепко защитила ядро подсолнечника и его зародыш от возможного повреждения, но человек легко справляется с этой защитой и разрушает ее. При первых ударах по семечке образуется трещина, что в последующих взаимодействиях с машиной это приводит к частичному разрушению защитной оболочки лузги.

В результате чего кислород получает доступ к внутреннему содержанию зерновки, что усиливает процессы дыхания. Особенно активизируется дыхание при повышении доступа кислорода к зародышу. Соя
Если травмирование семенных культур за последние 50 лет исследовались многими научными школами, то данные по таким бобовым культурам как соя появились только в последнее время. Отличительная особенность травмирования сои – отслоение защитной оболочки от семядолей. При этом отслоенная часть отмирает, и послеуборочная фаза жизнедеятельности боба нарушается. Еще хуже, если оболочка притом теряет свою целостность. Дело в том, что в семенах бобовых оболочка закрывает семядоли, которые и есть зародыш, т.е. практически любая травма сои – это травма зародыша.
 

Проведено множество исследований на тему влияния обмолота и послеуборочной доработки семян на посевные качества семян. 

Приведем два примера таких исследований. 

1. Исследование проведено в Всероссийском научно-исследовательском институте зерновых культур им. И. Г. Калиненко. Исследование проводили: Ю. Г. СКВОРЦОВА, научный сотрудник, Е. В. ИОНОВА, доктор сельскохозяйственных наук. 

Объектом исследований стали сорта озимой мягкой пшеницы селекции ВНИИЗК им. И. Г. Калиненко Ермак и Ростовчанка 5 в 2012–2014 гг. 

Исследования выполнены согласно общепринятым методикам и ГОСТам. Отбор проб для определения травмирования проводился в три этапа: 1) ручной обмолот; 2) после обмолота комбайном; 3) после зерноочистительной техники. 

Определение микротравмирования, силы роста и полевой всхожести семян проводили по методу В. В. Гриценко, З. М. Калошина [2]. 

Результаты исследований. Таблица 1, 2 и 3. Отмечено, что величина травмирования семян зависит от количества механизированных воздействий на зерновку. Максимальные значения посевных качеств семян отмечены при ручном обмолоте. Микротравмы семян практически не снижают лабораторную всхожесть, однако отрицательно влияют на силу роста и полевую всхожесть. 

Максимальное количество микроповреждений при обмолоте отмечено после уборки комбайном «Дон 1500» (25–29 %). При этом зафиксированы наиболее низкие значения силы роста и полевой всхожести. 

 Минимальное количество микротравм было при обмолоте комбайнами «Джон Дир» и «Кейс». Показатели силы роста имели минимальные различия в сравнении с ручным обмолотом – от 94 до 96 шт. ростков. 

При обмолоте комбайном «Винтерштайгер» количество микроповреждений было в пределах 27–29 %, что привело к снижению показателей силы роста и полевой всхожести в сравнении с ручным обмолотом на 3–9 шт., 5–6 % соответственно. 

После доработки семян на зерноочистительной технике максимальное количество микроповреждений получено на «ЗАВ-20» (32–38 %), что привело к снижению значений силы роста до 86–89 шт. ростков и величины полевой всхожести до 78–81 %. 

Микроповреждения семян оказывают влияние на рост и развитие растений на начальных этапах органогенеза. Минимальное снижение длины ростка и корешка в сравнении с ручным обмолотом зафиксировано у семян, полученных после уборки комбайнами «Джон Дир» и «Кейс». Максимальное снижение длины ростка и корешка – у семян, полученных при обмолоте комбайном «Дон 1500». Проростки из поврежденных семян отстают в росте. 

2. Исследования проводил профессор И.Г. Строна из Института растениеводства им. В.Я. Юрьева. 

Стандартные методики оценки таких показателей как энергия прорастания и всхожесть семян рассчитаны на лабораторные условия, в то время как травмированность проявляется в полевой всхожести, интенсивности начального роста, развитии растения и, наконец, урожайности.
Энергия прорастания и лабораторная всхожесть у пшеницы практически не позволяет выявить такие повреждения как: повреждения эндосперма, алейронового слоя, повреждение оболочки над зародышем.
Лабораторная всхожесть таких семян практически совпадает с целыми, они способны давать проростки длиной до одного см. и относятся по ГОСТу к кондиционным. В лучшем случае лабораторная всхожесть выявляет травмированность зародыша, всхожесть таких зерен вдвое ниже, чем у целых.

Совсем другая картина в поле. Так полевая всхожесть у многих кондиционных партий семян снижается на 20-25 % (рис. 2). Из целых семян развиваются сильные, идущие вверх ростки. Поврежденные семена дают слабые ростки, потерявшие геотропическую ориентацию и очень часто скрученные у самого семени в штопор.

На рисунке 3 показана динамика полевой всхожести ржи в зависимости от времени после посева, и видов травмирования. Видно, что уже на этой фазе травмированные семена не смогут дать сильных растений.

Поврежденные семена сильно снижают всхожесть и при низких температурах почвы и при неоптимальной глубине заделки. 

При недостатке почвенной влаги всхожесть неповрежденных семян составляла 60 %, а поврежденных 16 %. 

Начальный рост 

Интенсивность начального роста целых и травмированных семян кукурузы (по И.Г. Строна) [3] наглядно демонстрирует следующий график (рис. 4).

Характерно, что на начальный рост растения сильно влияет нарушение целостности эндосперма, хотя всхожесть при этом – около 90%. 

Естественно, что травмирование семян сильно отражается на урожайности. Для оценки снижения урожая яровой, пшеницы были высеяны семена с разными видами макро и микротравм, результаты сравнения приведены на рисунке 5. Результаты убедительно показывают влияние различного рода травм на урожайность пшеницы.

В опытах И.Г. Строна и В.М. Шевченко среднее снижение урожая кукурузы из-за травмированности семян составляло 20–23 %.

Снижение урожайности, вызванное травмированным посевным материалом, особенно проявляется в засушливые годы. 

Для выявления микроповреждений семена пшеницы, ржи осматривают под лупой (10-ти кратное увеличение). Для лучшего выявления микроповреждений семена предварительно окрашивают красителями (конгорот - 0,2 %; эозин - 0,1 %; индигокармин - 0,5 %) в течение 3-5 мин и потом просматривают и разделяют на группы по интенсивности повреждения: поврежден зародыш, эндосперм или оболочки. 

Трещины в эндосперме пшеницы и ржи можно выявить методом просвечивания на диафаноскопе. На основании полученной информации рассчитывают общий процент травмированных семян. 

В последнее время разработан рентгенографический цифровой метод оценки дефектности семян, позволяющий оперативно выявить травмирование партии семян недоступное другими методами. Разработка выполнена под руководством профессора Архипова М. В. 

3. Травмирование семян и его предупреждение. Под общ. ред. 169 д-ра с.х. наук проф. И.Г. Строны, М., «Колос», 1972

4. www.fadeevagro.com