Агроном+

 Основы семеноведения

Скачать Word-версию  semenovedenie

Характеристика семян

Семена – эмбриональное состояние растений К. А. Тимирязев отмечал, что в зародыше семени мы застаем уже целое растеньице почти со всеми его частями. Семена являются носителями биологических, морфологических и хозяйственных признаков и свойств растений, поэтому от их качества зависит урожайность с/х культур.

 В 70-х годах 19в в связи с повышением требований к качеству посевного материала был выделен самостоятельный отдел растениеводства – сельскохозяйственное семеноведение, изучающий семена как посевной материал.

Научно обоснованная оценка качества посевного материала началась со времени организации контрольно-семенных станций. Первая в мире контрольно-семенная станция была создана в Германии в 1869г. В России первые станции по контролю за качеством семян были созданы в Петербурге (1877) – при Главном ботаническом саде и в Москве (1881) – при Петровской земледельческой и лесной академии (ныне РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева). Позднее были организованы Киевская (1897), Харьковская (1906), Екатеринославская (1907), Воронежская (1911) и другие станции.

Семеноведение – наука о семенах, изучающая процесс образования и жизнь семян с момента оплодотворения яйцеклетки на материнском растении до образования из них после посева нового растения, т. е до перехода молодого растения от гетеротрофного питания (за счет запасов семени) к автотрофному. Семеноведение разрабатывает методы определения посевных качеств семян. Для производственных целей посевные качества семян ежегодно контролируют районные и областные (краевые) государственные семенные инспекции.

От семеноведения необходимо отличать семеноводство – отрасль с/х производства, задача которой заключается в размножении сортовых семян при сохранении их чистосортности, биологических и хозяйственных свойств.

Урожайность с/х культур во многом зависит от качества посевного материала. Семена, подготовленные к посеву, должны отвечать соответствующей категории сортовой чистоты и обладать определенными посевными качествами, а также высокими урожайными свойствами. По сортовым категориям семена должны отвечать требованиям ГОСТа к сортовой чистоте (для самоопыляющихся культур), репродукции или типичности (для перекрестноопыляющихся культур), а также не превышать имеющихся норм по степени засоренности и зараженности болезнями.

Посевные качества – совокупность свойств семян, характеризующих степень их пригодности для посева (чистота, энергия прорастания и всхожесть, сила роста и жизнеспособность, отсутствие болезней и вредителей). Под урожайными свойствами семян понимают способность семян давать урожай, величина которого определяется наследственностью, положительной модификационной изменчивостью, возникающей под влиянием условий выращивания. Различные семена одного генотипа (сорта), выращенные в разных условиях, в последующем поколении в одинаковых условиях возделывания могут дать разный урожай. Урожайные свойства семян используют в семеноводстве. Семена с высокой категорией сортовой чистоты, высокими посевными качествами и урожайными свойствами при соответствующей агротехнике обеспечивают получение высокого урожая.

Для посева используют семена, плоды и соплодия с/х культур, называемые в производстве семенами. Однако стоит различать ботаническое понятие “семя” и “плод”.

В результате самоопыления (пшеница, ячмень, горох, лен и другие) или перекрестного опыления (рожь, гречиха, кукуруза, клевер и другие) и двойного оплодотворения образуются семена и плоды.

Семя образуется из семязачатка. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, а из покровов семязачатка – кожура семени. Питательные вещества семени могут запасаться в самом зародыше, как у растений семейств Бобовые, Астровые, Тыквенные, или в эндосперме, полученном от слияния второго спермия с вторичным ядром при двойном оплодотворении, как у растений семейств Мятликовые, Льновые, Сельдерейные и Пасленовые, а также в перисперме, образующемся из нуцеллуса семязачатка, как у растений семейства Маревые.

Семязачатки прикрепляются к стенке завязи. Из стенки завязи после оплодотворения формируется околоплодник, который вместе с семенем (семенами) составляет плод. Околоплодник бывает сухим и срастается с кожурой семени, как у мятликовых (плод – зерновка), или не срастается с кожурой семени и легко отделяется, как у подсолнечника, сафлора (плод – семянка). Он может одревесневать (плод – орешек), как у гречихи и свеклы.

Плоды могут быть простыми и сложными. Простой плод образуется из одного пестика (Мятликовые, Бобовые, Капустные, Астровые, Пасленовые), а сложный – из нескольких пестиков одного цветка, каждый из которых превращается в плодик (малина). В том случае, когда плод образуется из соцветия или из его части, т. е из самостоятельных цветков, а затем плодики срастаются, его называют соплодием (свекла).

Семя – живой организм, основные жизненные функции (дыхание, изменение влажности и химического состава, послеуборочное дозревание и другие) не затухают в нем даже в состояние покоя при хранении.

Созревшее семя, находясь в состоянии условного покоя, дышит и расходует на дыхание сухое вещество (главным образом углеводы), при этом выделяется диоксид углерода, вода и тепло. Интенсивность дыхания зависит от состояния семян и условий хранения. У хорошо высушенного и неповрежденного созревшего семени дыхание очень слабое, с повышением же влажности (более 15%) энергия дыхания резко увеличивается, так как появление свободной (несвязной) воды в нем усиливает биохимические процессы. Влажность зерна 14% называется критической.

При повышении влажности семян и температуры окружающей не только усиливается активность дыхания, но и может произойти самосогревание, что в свою очередь, благоприятствует развитию микроорганизмов. Такие семена самосогреваются еще сильнее, плесневеют и теряют посевные качества. Наиболее высокая энергия дыхания у семян масличных культур; зерно мятликовых культур имеет низкую энергию дыхания, еще ниже энергия дыхания у семян бобовых культур.

Влажность семян – очень важный показатель их качества. ГОСТом определен уровень влажности кондиционных семян разных культур, при котором семена хорошо хранятся. Например, для пшеницы – 14%, для гороха – 15%, для подсолнечника – 10%, для рапса – 8%.

Семена способны как поглощать влагу из окружающего воздуха, так и терять ее. Интенсивность этих процессов зависит от относительной влажности и температуры воздуха. Равновесная влажность семян (находящаяся в равновесии с данной влажностью воздуха и при данной температуре) изменяется следующим образом: увеличение относительной влажности воздуха при его постоянной температуре ведет к повышению равновесной влажности семян; при постоянной влажности воздуха и возрастании температуры способность семян поглощать влагу снижается, а при понижении температуры – возрастает.

Семена большинства полевых культур, убранные в фазе полной спелости, при проращивании их в первые дни после уборки в благоприятных лабораторных условиях имеют, как правило, очень низкую энергию прорастания и низкую лабораторную всхожесть. Такие семена, будучи морфологически зрелыми, физиологически незрелые и приобретают способность к прорастанию лишь после продолжительного хранения. Время от уборки до наступления полной всхожести семян называется периодом послеуборочного (или физиологического) дозревания. Неспособность семян к прорастанию сразу после уборки – важное экологическое приспособление растений, направленное на сохранение вида, так как оно помогает семенам переносить неблагоприятные условия. Причины послеуборочного дозревания (покоя) семян – непроницаемость плодовых и семенных оболочек для воздуха и воды, наличие в семенах и плодах веществ, задерживающих прорастание.

Продолжительность периода послеуборочного дозревания зависит от вида и сорта растений, от условий созревания, уборки и хранения семян. Например, у семян кукурузы и эспарцета период послеуборочного дозревания очень короткий – всего несколько дней, а у семян пшеницы, ячменя, проса, гороха, подсолнечника – 20-40 дней и более. В зависимости от условий созревания и уборки период послеуборочного дозревания удлиняется (при прохладной дождливой погоде) или сокращается (при теплой и сухой). Для сокращения периода послеуборочного дозревания семена просушивают, прогревают, вентилируют.

В неблагоприятных условиях (ограниченный газообмен в партии семян, высокая или низкая температура, вторичное увлажнение и другие факторы) семена могут впадать в состояние вторичного покоя.

Условия произрастания растений оказывают определенное влияние на качество семян: семена формируются разнокачественные, однако при этом генотипичность растений в потомстве сохраняется.

Под разнокачественностью понимают различия семян по морфологическим признакам, биохимическому составу и физиологическому состоянию, способности прорастать и обеспечивать определенную продуктивность растений в потомстве.

И. Г. Строна (1966) выделяет три типа разнокачественности семян: экологическую, матрикальную и генетическую.

Экологическая разнокачественность возникает в результате взаимодействия растений и семян с экологической средой. Разнокачественность этого типа не является наследственной, однако в формировании биологических свойств семян играет важную роль.

Матрикальная разнокачественность – результат неодинакового местонахождения семян на материнском растении, что ведет к разному режиму их питания и разному влиянию материнского растения.

Генетическая разнокачественность – результат соединения наследственности родительских форм. Хотя при этом сохраняется общий тип наследственности (сортовые признаки), однако каждое семя имеет отличия, обусловленные половым процессом. Генетическую разнокачественность семян вызывают также мутагенные факторы.

Разнокачественность семян может быть положительной или отрицательной с точки зрения оценки их биологических свойств, поэтому необходимо выявлять факторы, способствующие развитию положительной разнокачественности семян, а также исключать те из них, которые обуславливают отрицательную разнокачественность.

К сожалению, пока нет объективных методов прогнозирования урожайных свойств семян, возможности определять их в лабораториях и выделять в производственных условиях. Однако при изучении гетероспермии можно определить условия, необходимые для формирования и отбора биологически наиболее ценного посевного материала и его улучшения в семеноводстве.

Начало научного подхода к изучению зернообразования у зерновых культур было положено во второй половине 19в работами А. Н. Новацкого (1889). Большую роль сыграли многолетние условия Н. Н. Кулешова (1963), внесшие значительный вклад в вопросы зернообразования мятликовых. Н. Н. Кулешов предложил следующие основные принципы зернообразования: весь процесс зернообразования делится на три этапа: формирования, налив и созревание; определенные фазы развития зерна связаны с определенным содержанием в нем влаги; содержание влаги в зерне для каждой фазы спелости постоянное в разных районах, при любых условиях; поступление пластических веществ в зерно прекращается в начале восковой спелости; автором впервые выделена фаза “тестообразная спелость”.

На основании дополнительных исследований процесс зернообразования у зерновых культур можно представить в следующем виде (Коренев, 1967).

Формирование зерна начинается с оплодотворения яйцеклетки (образование зиготы) и продолжается до начала молочного состояния. На 2-3 день после цветения и оплодотворения образуется зачаток зерновки со студенисто-жидкой консистенцией и высоким содержанием воды (более 80%). На 6-7 день размеры и масса сырых зерновок быстро увеличиваются, а масса сухого вещества в них нарастает медленно. В конце этапа формирования зерновка достигает конечного размера по длине, но остается щуплой. В этот период в зерновке накапливается 15-35% сухих веществ от содержания их в фазе полной спелости, а влажность снижается до 65%. Этому этапу образования зерновок соответствует фаза студенисто-жидкого состояния.

Налив зерна характеризуется интенсивным нарастанием массы сухого вещества, увеличиваются ширина и толщина зерна. К концу этапа оно теряет зеленую окраску. Влажность зерна снижается до 40%. Продолжительность этапа – 12-18 дней. Накопление сухих веществ в зерне в основном завершается. Этапу налива зерна соответствует 2 фазы развития: молочное и тестообразное состояние.

Созревание зерна начинается с восковой спелости и продолжается до полного созревания. На этом этапе влага и сухие вещества в зерно не поступают, а происходящие в нем процессы сводятся к биологическим превращениям поступивших веществ и потере влаги. Влажность зерна снижается с 40-36% до 16-14%. Этому этапу созревания зерна соответствует 2 фазы развития: восковая и полная спелость.

Этапы зернообразования делят на фазы развития и периоды созревания, которые характеризуются определенным строением зерна и уровнем влажности. Эта схема зернообразования удобна для практического использования, например для определения сроков уборки хлебов разными способами, при анализе зерна на качество.

В результате исследований, проведенных на кафедре растениеводства Воронежского ГАУ (Коренев, Сафонов, 1982), в схему семяобразования у бобовых были внесены важные уточнения.

Развитие плода у гороха (как и у всех бобовых) проходит в 2 этапа: развитие створок боба и развитие семян.

Первый этап – развитие створок плода (боба) – длится 10-17 суток после окончания цветения; влажность плода составляет 79-87, а семян – 76-85%. К этому этапу относится одна фаза – формирование плода, которая делится на 2 периода. В первый период идет интенсивный рост створок плода и происходит накопление в них сухих веществ; семена в бобах находятся в зачаточном состоянии. В конце формирования плода створки достигают максимальных размеров, и в них содержится максимум сухих веществ, а семена в бобах находятся в середине своего формирования, имеют 25% сухих веществ от максимума.

На втором этапе идет налив семян за счет оттока пластических веществ из створок боба и продолжающегося фотосинтеза в листьях и прилистниках. При этом в конце налива семян в створках остается 50% пластических веществ от максимума.

Ко второму этапу относится три фазы развития семян: углеводное состояние, белковая (или уборочная) спелость, полная спелость.

Углеводное состояние характеризуется преобладанием в пластических веществах семян сахаров крахмала. Первая фаза делится на два периода: сахаристый и крахмалистый. В сахаристом периоде развития семян (влажность семян 64-75%) в них содержится максимальное количество сахаров. Интенсивность налива семян в этот период наибольшая. В крахмалистый период (влажность семян 41-63%) в семенах содержится много крахмала, интенсивность налива снижается. При надавливании на семя оно разделяется на две семядоли.

Белковая спелость характеризуется увеличением содержания белка в созревших семенах гороха; влажность семян снижается с 40% до 20%.

Белковая спелость разделена на 3 периода: начало, середина и конец. В начале белковой спелости при влажности семян 35-40% завершается накопление в них сухих веществ, но биологическая связь семян с растением еще сохраняется. Прерывается она при влажности средней пробы семян – 32-34%, о чем свидетельствуют опыты с применением радиоактивного изотопа 32Р. Семена в этот период спелости приобретают типичную для сорта окраску, режутся ногтем, семенная оболочка при раздавливании семени не отделяется от семядолей. Растения в это время снизу наполовину желтые.

В середине белковой спелости влажность семян снижается с 31 до 24%, растения только в верхней части сохраняют зеленую окраску; продолжительность периода 2-4 суток, в зависимости от состояния погоды. В начале и середине белковой спелости созревает 50-70% бобов (створки бобов тонкие и шероховатые). Это лучший срок скашивания гороха в валки; семена в таких бобах имеют типичную для сорта окраску и режутся ногтем.

В конце белковой спелости влажность семян составляет 20-23%. В этот период уже все растения желтые, а нижние плоды на первом плодовом узле имеют засохший вид; семена приобретают окончательные размеры, плотность и цвет.

Полная спелость семян с хозяйственной точки зрения (начало обмолота) отмечается при снижении их влажности до 14-19%. В этой фазе развития семян проводят обмолот валков. В фазе полной спелости созревает 100% семян.

Рассмотренный процесс зерно – и семяобразования на примере двух культур, представляющих разные ботанические семейства, имеет общие биологические закономерности. По мнению Н. Н. Кулешова, в ходе плодообразования очень важен момент наступления влажности – 35-40%. Исследования показали, что именно при этих значениях влажности семян (плодов) происходит коагуляция белковых коллоидов, после чего поступление сухих веществ в семя прекращается и при повышении влажности (осадки, полив) возобновляться не может.

На продолжительность и интенсивность поступления пластических веществ в зерно сильно влияют погодные условия. В сухую и жаркую погоду и при недостаточном запасе влаги в почве в период плодообразования продолжительность налива сокращается, что препятствует формированию крупного зерна и высокого урожая. Крайне неблагоприятные погодные условия на этапе налива могут прервать процесс поступления сухих веществ(запал, захват), что отрицательно отражается на величине урожая (низкий урожай, щуплое зерно). При умеренно влажной погоде этапы налива и созревания удлиняются, формируются крупное зерно и высокий урожай, хотя это несколько задерживает созревание и начало уборки.

Во время налива и созревания в районах с повышенной влажностью (или при затяжной влажной погоде) иногда наблюдается так называемое стекание зерна – снижение массы и натуры на корню или в валках. Это обусловлено тем, что в зерне может происходить ферментативный гидролиз крахмала с образованием сахаров и появлением на колосках “медвяной росы” (результат повышенного осмотического давления в зерне), ведущий к снижению урожая и ухудшению его качества.

В лабораторных условиях или в почве на поле прорастают только жизнеспособные семена. В любом случае для прорастания семян необходимы определенные условия: влага, тепло, воздух (кислород), для семян некоторых культур – свет. Прорастание семян – сложный биологический процесс, при котором зародыш, используя запасные питательные вещества, превращается в проросток. Зародыш растет не только за счет запасных питательных веществ семени, он использует пищу и влагу из почвы. Установлено, что способность к прорастанию появляется у молодых формирующихся семян: у озимой пшеницы полностью прорастали 10-дневные зерновки, высушенные в срезанном колосе, у ржи – 14-дневные, т. е собранные еще до наступления молочного состояния. Прорастание семян во многом зависит от начала дифференциации зародыша: у яровой и озимой пшеницы она начинается с 6-7 дня жизни зародыша, у ржи – с 9-11, у кукурузы – с 15 дня после оплодотворения.

Большое значение для прорастания имеет долговечность семян, т. е способность сохранять всхожесть длительное время. Различают биологическую и хозяйственную долговечность. Биологическая долговечность характеризуется способностью семян сохранять всхожесть длительное время (50-100 лет) хотя бы у единичных экземпляров в образце. Хозяйственная долговечность – период сохранения кондиционной всхожести семян при оптимальных условиях хранения.

Долговечность зависит от ботанического вида, места выращивания и условий хранения семян. Дольше других кондиционная всхожесть сохраняется у семян пшеницы, овса, ячменя, риса, бобовых трав (10-15 лет), менее долговечны семена ржи, сои, подсолнечника (3-5 лет). Хозяйственную долговечность семян учитывают переходящих и страховых семенных фондов.

Семенам разных культур для прорастания требуется неодинаковое количество воды По данным М. К. Фирсовой, необходимо следующее количество воды (% к массе воздушно-сухих семян): сорго – 30, кукуруза – 37, просо – 38, пшеница – 48, ячмень – 57, рожь – 65, овес – 76, тимофеевка – 80, горох – 114, клевер луговой – 143, лен – 160, свекла сахарная – 168.

Наибольшее количество воды для прорастания необходимо клубочкам сахарной свеклы, имеющим крупный околоплодник, активно поглощающий воду, семенам льна, впитывающим воду ослизняющимися оболочками, и семенам бобовых, так как они содержат в 2-36 раза больше белка, обладающего высокой поглотительной способностью. Интенсивность поступления воды в семена зависит от температуры, при повышенной температуре этот процесс ускоряется, время прорастания семян сокращается.

Установлены минимальный, оптимальный и максимальный уровни температуры прорастания семян в лабораторных условиях.

Минимальная – самая низкая положительная температура, при которой возможно прорастание семян данной культуры (для ржи, гороха, люцерны – 1°С; пшеницы, ячменя, бобов, мака, рапса, тимофеевки – 3-4°С; кукурузы, подсолнечника, сорго – 8-10°С; клещевины, дыни, хлопчатника – 13-15°С).

Оптимальная – наиболее благоприятная температура, при которой прорастание семян идет быстро (для большинства полевых культур – 25-30°С).

Максимальная – наиболее высокая температура, при которой продолжается прорастание семян и выше которой оно приостанавливается (для кукурузы – 40-44°С; пшеницы – 30-32°С; сахарно свеклы – 28-30°С).

При поглощении влаги и прорастании резко усиливается дыхание семян и возрастает их потребность в кислороде. Из-за недостатка кислорода семена в воде или в переувлажненной почве не прорастают (кроме семян риса).

Свет при прорастании семян – фактор факультативный. Для большинства полевых культур наличие или отсутствие света не влияет на прорастание семян. Однако семена фацелии и щирицы на свету не прорастают, а семена многих мятликовых трав (мятлик, бекмания и другие) не прорастают в темноте.

Важным условием выращивания высокого урожая является своевременное получение полных, дружных и хорошо развитых всходов. Полевая всхожесть – интегральный показатель качества семян и уровня агротехники. Если лабораторная всхожесть – это процент семян, давших нормальные всходы, от количества высеянных, то полевая всхожесть – процент всходов от количества высеянных всхожих семян. В формировании урожая этот показатель играет большую роль: как в изреженных, так и в загущенных посевах урожайность снижается.

Полевая всхожесть большинства культур пока остается невысокой, значительно ниже лабораторной, и составляет у зерновых культур – 65-85%, у сахарной свеклы – 50%, у многолетних трав – 30-49%. Она зависит от качества семян, агротехники и экологических условий периода посев – всходы.

Хорошие семена имеют высокие показатели энергии прорастания, лабораторной всхожести и силы роста, они крупные, тяжеловесные, что обеспечивает получение дружных всходов и высокую полевую всхожесть. Если семена имеют низкие показатели качества, то получаются изреженные посевы и формируются растения с низкой продуктивностью. Влияние крупности семян на полевую всхожесть и урожайность можно показать на примере подсолнечника, высеваемого широкорядно, когда роль каждого растения в формировании урожая более высокая, чем у культур обычного рядового посева. По данным ВНИИМК, при массе 1000 семян – 90г полевая всхожесть была – 91%, а урожайность – 2,8т/га, а при массе 1000 семян – 50г – соответственно 63% и 2,69т/га. Травмированные и пораженные болезнями семена всегда имеют более низкую полевую всхожесть. При сортировании их невозможно отделить от общей массы партии семян. Снизить вредное влияние механических повреждений и зараженности болезнями можно путем протравливания семян с применением пленкообразующих веществ (инкрустация).

В повышении полевой всхожести семян и сохранении растений до уборки велика роль агротехники. В неблагоприятных условиях низкую полевую всхожесть могут иметь и хорошие семена (например, при посеве в плохо разработанную невыровненную почву, в пересохший слой почвы, неравномерном размещении семян по глубине, отсутствии прикатывания почвы после посева, посеве непротравленными семенами). Полевая всхожесть зависит и от предшественников, по-разному влияющих на почву. Всхожесть семян снижается при повторном размещении культуры на одном и том же поле.

На полевую всхожесть влияют экологические условия: температура почвы на глубине посева семян, температура воздуха, влажность почвы, наличие почвенных вредителей, почвенной корки.

Сроки посева создают разные условия для прорастания семян. Полевая всхожесть снижается как при преждевременном посеве в недостаточно прогретую почву, так и при задержке с посевом, когда верхний слой пересыхает. Для получения полных и дружных всходов благоприятны следующие температуры посевного слоя почвы: для ранних яровых культур – 9-11°С, для поздних яровых культур – 16-18С, для озимых – 15-17°С. Сильно снижается полевая всхожесть при длительных похолоданиях, ливнях и образовании почвенной корки. Семена в холодной увлажненной почве поражают грибные болезни и повреждают вредители. Оптимальная влажность почвы на глубине посева семян – 65-70% ППВ.

В процессе вегетации часть растений погибает в результате внутривидовой конкуренции. Это явление называют изреживаемостью посевов. Так, в Нечерноземной зоне, по данным госсортоучастков, в период от всходов до уборки погибло 24% растений ржи, 31% озимой пшеницы, 16% яровой пшеницы, 14% овса, 9% ячменя. В Центральном Черноземье (по данным Воронежского ГАУ) изреживаемость растений за вегетацию составляет: озимой пшеницы – 30%, ржи – 31%, яровой пшеницы – 11%. Причины выпадения растений – поражение болезнями и повреждение вредителями, некачественные семена, а также завышенная норма высева.

Экологические и агротехнические условия выращивания высококачественных семян

Еще в начале освоения планового семеноводства в стране ученые Н. И. Вавилов, П. Н. Константинов, Н. Н. Кулешов предлагали организовать семеноводство зерновых культур в тех районах, где имеются благоприятные почвено-климатические условия для выращивания семян с высокими урожайными свойствами. Исследования этого вопроса, проведенные Г. В. Гуляевым, Н. М. Макрушиным, К. Р. Кулешовым и другими учеными в разных регионах страны и с разными культурами, подтвердили целесообразность выделения зон оптимального семеноводства.

В Центральном районе Нечерноземья лучшими оказались семена озимой пшеницы и ячменя, выращенные в Рязанской и Московской областях. По посевным качествам и урожайным свойствам такие семена в среднем на 15% превосходили семена, выращенные в более северных областях – Ярославской, Костромской или Владимирской.

На Урале семена, выращенные в южных зонах Пермской и Свердловской областей, отличались более высокими посевными качествами и урожайными свойствами по сравнению с семенами, полученными в центральной и северной зонах.

В областях Центрального Черноземья в зонах с относительно ровным рельефом и умеренно континентальным климатом условия для производства кондиционных семян следует считать вполне благоприятными.

Посевные качества и урожайные свойства семян значительно ухудшаются при полегании культур, вызванном дождями, избыточным азотным питанием, завышенной густотой растений. При полегании большая часть ассимиляционного аппарата затеняется, снижаются чистая продуктивность фотосинтеза и поступление пластических веществ в генеративные органы, зерновки мятликовых остаются невыполненными, щуплыми, формируются семена с низкими посевными качествами, снижается урожайность, возрастают потери при уборке. В борьбе с полеганием хлебов используют ретарданты.

Растения формируют высокий урожай и качественные семена только в благоприятных условиях выращивания, поэтому так велика роль каждого агротехнического приема (предшественника, срока и способа посева, нормы высева, системы удобрения, системы защиты растений от вредителей и болезней, срока и способа уборки) при выращивании семян в семеноводческих севооборотах. Однако не всегда при высоких урожаях формируются семена с высокоурожайными свойствами. С учетом этого Н. М. Макрушин выделил 4 типа урожая по посевным свойствам семян:

1. высокий урожай с высокими посевными свойствами семян;

2. высокий урожай с низкими посевными свойствами семян;

3. низкий урожай высокими посевными свойствами семян;

4. низкий урожай с низкими посевными свойствами семян

Каждый из них формируется в определенных почвено-климатических и агротехнических условиях. Это связано с неодинаковым влиянием того или иного агротехнического приема и условий среды на урожай и урожайные свойства семян. Прямое положительное действие агроприема на урожай, как правило, выше, чем его влияние на урожайные свойства семян, проявляющиеся в урожайности первого поколения при их посеве. Урожай зависит от оптимального соотношения числа растений на 1га и продуктивности каждого растения, а урожайные свойства семян определяются рядом признаков семян: их величиной, выравненностью и тяжеловесностью, энергией прорастания, всхожестью и начальной силой роста, содержанием белка, устойчивостью к болезням.

Предшественники оказывают большое влияние на качество семян. Семенные посевы надо размещать по предшественникам, исключающим возможность их видового и сортового засорения. Для озимых культур лучшие предшественники в семеноводческих севооборотах – чистые и занятые пары, зернобобовые, многолетние бобовые травы; для яровых культур – зернобобовые и пропашные культуры, многолетние и однолетние травы, в засушливых районах – черный пар.

От нормы высева и способа посева зависят густота и продуктивность стеблей, кустистость и величина семян. По мере увеличения (до определенного предела) нормы высева, кустистость и продуктивность одного растения снижаются, но масса 1000 семян и урожайность растут. В этом случае урожай семян формируется в основном за счет главных побегов, а семена обличаются большей выравненностью. На разреженных и широкорядных посевах кущение усиливается, появляются побеги второго и третьего порядков, которые по продуктивности уступают центральным стеблям, увеличивается разнокачественность семян. Однако общая продуктивность одного растения повышается.

Предел загущения посевов для формирования полноценных семян наступает раньше, чем для формирования максимальной урожайности. В исследованиях на семенных посевах лучшие по посевным и урожайным качествам семена получены при обычном рядовом посеве с нормой высевы несколько ниже (на 10-15%) или равной той, которая установлена в зоне для сорта на товарных посевах. Широкорядные посевы применяют для увеличения коэффициента размножения семян дефицитных сортов.

Сроки посева существенно влияют на качество семян. Их устанавливают с учетом биологических особенностей полевых культур, сортов и экологических факторов каждой зоны. Срок посева озимых хлебов выбирают с учетом того, чтобы для их осеннего развития и подготовки к перезимовке были благоприятные условия (кустистость 4-6 побегов); для ранних яровых культур предпочтителен возможно ранний срок посева – когда наступит физическая спелость почвы; для поздних культур – когда установится оптимальная температура верхнего слоя почвы и минует опасность возврата холодов.

От срока посева зависит устойчивость растений к вредителям и болезням: у озимых культур от вредных организмов больше страдают ранние посевы, а у яровых – поздние.

Удобрение сильно влияет на урожай и качество семян. Для семенных посевов особенно важна сбалансированность подвижных форм азота, фосфора и калия. При избыточном азотном питании увеличивается общая кустистость, возрастает разнокачественность семян, снижаются масса 1000 семян и сила начального роста, устойчивость семян к поражению болезнями.

Наилучшие по посевным качествам семена получаются при среднем и выше средней обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием, а также при умеренных нормах минерального азота.

Способы и сроки уборки семенных посевов оказывают существенное влияние на посевные качества семян. Семенные посевы необходимо убирать в короткий срок – в течение 6-8 дней. При задержке с уборкой сильно снижаются посевные качества семян. Например, в специальных опытах, проведенных в Центральном Черноземье на озимой пшенице, лабораторная всхожесть при своевременной уборке была 95%, а при перележке валков и перестое на корню – 78-84%. Снизились и урожайные свойства семян на 0,23-0,45т/га при перележке и на 0,21-0,31т/га при перестое на корню.

Для уборки неравномерно созревающих культур (просо, рис, гречиха) и зернобобовых эффективно применять двойной обмолот. Так, в первой фазе при мягком режиме обмолота выделяются 60-70% более ценных для посевных целей нетравмированных семян. Уборка семенных посевов двухбарабанным комбайном имеет преимущество перед уборкой однобарабанным только при условии раздельного сбора зерна от каждого барабана.

Механические повреждения отрицательно влияют на качество семян. Степень повреждения семян при обмолоте зависит от его влажности – сухие семена сильнее дробятся, а влажные получают микроповреждения, снижающие их всхожесть. Зона оптимальной с этой точки зрения влажности семян для большинства мятликовых и бобовых культур находится в узких пределах – 16-18%.

Государственный стандарт на посевные качества семян

Для посева используют только те семена, которые удовлетворяют по посевным качествам требованиям государственного стандарта. К показателям качества семян относят:

1. Чистота семян – содержание в семенном материале семян основной культуры, выраженное в процентах по массе.

2. Лабораторная всхожесть – количество нормально проросших семян (выраженное в процентах) в пробе, взятой для анализа, в течение установленного для каждой культуры срока (7-8 суток для большинства культур).

3. Энергия прорастания семян – процент нормально проросших семян за короткий срок (обычно 3-4 суток).

4. Сила роста семян – характеризует способность ростков семян пробиваться через определенный слой (3-5см) песка или почвы. Сила роста семян измеряется количеством здоровых ростков (в %), вышедших на поверхность на десятые сутки, и массой зеленых проростков в пересчете на 100 ростков (в граммах).

5. Жизнеспособность семян – характеризует содержание в семенном материале живых семян (в %).

6. Влажность семян – содержание влаги в семенах (в %). Нормированная стандартом влажность называется кондиционной.

7. Масса 1000 семян (в граммах) – определяют в воздушно-сухом состоянии семян.

8. Зараженность семян вредителями и болезнями – если в анализируемых семенах обнаруживаются живые вредители и их личинки, головневые мешочки, галлы пшеничной нематоды, то такие семена для посева непригодны.

9. Посевная годность семян – % в партии чистых всхожих семян основной культуры.

10. Партия семян – любое количество однородных по качеству семян (одной культуры, одного сорта, одной репродукции и категории сортовой чистоты, одного года урожая и общего происхождения, занумерованных и удостоверенных одним документом). Если партия семян большая, то для удобства определения качества и получения более достоверных результатов ее разбивают на контрольные единицы и от каждой из них отбирают одну среднюю пробу. Для большинства зерновых культур размер контрольной единицы установлен 60т, а для семян трав – 10т.

11. Точечная проба – проба семян, отобранная от партии за один прием из одного места.

12. Объединенная проба – представляет собой совокупность точечных проб, отобранных от партии семян или ее части (контрольной единицы).

13. Средняя проба семян – ее выделяют для лабораторного анализа из объединенной пробы. Масса средней пробы зависит от величины семян культуры: для большинства зерновых культур она составляет 1000г, для мелкосемянных культур – 100 или 50г. Среднюю пробу для определения качества семян отбирают о партии семян, подготовленных к посеву, т. е отчищенных, отсортированных, просушенных, взвешенных, занумерованных и снабженных этикетками установленной формы.

Среднюю пробу семян в трех экземплярах выделяют из объединенной пробы методом квартования. Первую пробу массой 1 кг используют для определения чистоты, энергии прорастания, всхожести, жизнеспособности и массы 1000 семян (ее помещают с этикеткой в чистый мешок и пломбируют); вторую – для определения влажности и зараженности амбарными вредителями (помещают в чистую сухую стеклянную посуду на 0,5л с пробкой и заливают сургучом или парафином, на посуду наклеивают этикетку); третью (массой 200г) – для определения зараженности семян болезнями (помещают в бумажный пакет).

Для определения качества семян среднюю пробу отбирает агроном хозяйства, опытного учреждения, заготовительных и других организаций, прошедший инструктаж в Государственной семенной инспекции. При взятии средней пробы оформляют акт установленной формы (в 2 экземплярах). Один экземпляр оставляют в хозяйстве, второй вместе с пробой отсылают в Государственную семенную инспекцию.

Документы о посевных качествах семян с/х культур выдают государственные семенные инспекции на основании результатов лабораторного анализа средних проб. Семена, не отвечающие по посевным качествам требованиям настоящего стандарта для заявленных категорий, переводят в более низкую категорию и документируют в соответствии с фактическим качеством.

На семена, реализуемые сторонним организациям, выдают сертификат на качество семян с указанием культуры, сорта, репродукции, размера партии, адреса производителя семян. На обратной стороне сертификата подробно указывают результаты испытаний, т. е все показатели, которые установлены стандартами на посевные качества семян (полный анализ). На семена, используемые для посева в своем хозяйстве, контрольно-семенная инспекция выдает “Удостоверение о качестве семян” с указанием происхождения семян и результатов испытаний. На партию семян, масса которой превышает массу контрольной единицы, удостоверение выдают на основании результатов анализа средних проб, отобранных от каждой контрольной единицы, по средним арифметическим показателям партии.

Документ “Удостоверение о качестве семян” выдают и на семена, не отвечающие требованиям ГОСТа на посевные качества семян (при их полном анализе), а также на семена, проверенные не по всем нормируемым показателям (при неполном анализе). В этом документе приводят результаты испытаний и указывают, в какой доработке семена нуждаются для доведения их до требований ГОСТа. В документе ” Удостоверение о качестве семян”, выдаваемом на семена, в которых обнаружены карантинные сорняки, вредители, болезни, делают отметку или ставят штамп: “Карантин. Высев и вывоз семян запрещен”.

Арбитражное определение качества семян проводят по требованию хозяйств, заготовительных и других организаций – получателей семян в случаях, когда показатели качества семян по результатам их проверки в месте получения расходятся с указанными в документе отправителя на величину, превышающую допустимые расхождения.

Арбитражное определение посевных качеств семян осуществляют областные, краевые или республиканские (для республик без областного деления) государственные семенные инспекции по следующим показателям: чистота, содержание примеси, всхожесть, одноростковость, многоростковость сахарной свеклы, жизнеспособность.

Отбор проб (две средние пробы) оформляют актом (в 3 экземплярах) по установленной форме с обязательным указанием в нем даты получения партии семян. Один экземпляр акта отправляют вместе со средней пробой (не позднее чем через 2 дня после отбора) в районную Государственную семенную инспекцию для проверки качества полученных семян.

Заявление на проведение арбитражного определения направляют в областную (краевую) Государственную семенную инспекцию не позднее чем через 10 дней со дня получения хозяйством или организацией результатов анализа, на основании которого опротестовывается правильность документа, сопровождающего партию семян.

Подготовка семян к хранению

После обмолота комбайнами зерно (ворох) поступает на ток в недостаточно очищенном виде и может иметь повышенную влажность. Такое зерно, предназначенное для посева, без дополнительной обработки нельзя закладывать на хранение. Обрабатывать поступающий от комбайнов ворох зерна до формирования партий семян нужно в следующем порядке: очистка, сушка, сортирование.

При очистке вороха удаляются посторонние примеси: части стеблей и листьев, чешуйки, комочки земли, семена сорняков, дробленые зерна. Так как примеси чаще всего имеют повышенную влажность, то при задержке с очисткой ухудшаются условия хранения семян, возможны их самосогревание и, как следствие, снижение всхожести.

В партии семян могут быть и трудноотделимые примеси, которые по размерам и аэродинамическим свойствам близки к семенам очищаемой культуры. Их выделяют по плотности семян и характеру их поверхности. По первому признаку примеси можно удалить на пневматическом сортировальном столе (например, семена дикой редьки от семян зерновых культур). Различный характер поверхности семян и примесей используют для разделения их на горках и цилиндрах с ворсистым материалом. На змейках хорошо выделять горох или вику из овса или других зерновых культур (при их совместном возделывании). Для очистки семян бобовых трав, льна и других культур, имеющих гладкую поверхность, от семян сорняков с шероховатой поверхностью (повилики, плевела, горчака розового) используют электромагнитные машины. Очищаемые семена предварительно обрабатывают на воздушно-решетной машине или триере. Семена трав обрабатывают железным порошком, который задерживается на шероховатой поверхности семян сорняков, и при пропускании через машину они притягиваются электромагнитным барабаном.

Очищенные семена должны быть просушены до кондиционной влажности. Влажные семена любой культуры засыпать в хранилище нельзя, чтобы исключить возможность самосогревания, развития грибных болезней и амбарных вредителей. В солнечную теплую погоду семена досушивают на открытых токах: на ночь семена собирают в бурт и накрывают брезентом. Более надежно и быстро можно просушить семена в специальных зерносушилках и установках активного вентилирования подогретым воздухом или на зерноочистительно-сушильном комплексе.

Сортирование – обязательный прием подготовки семян, его проводят с целью выделения для посева крупных, тяжеловесных и выровненных семян. У таких семян более крупный зародыш, большой запас питательных веществ и соответственно высокая полевая всхожесть. Растения, выращенные из этих семян, лучше выживают и формируют высокий урожай.

Сортируемые семена пропускают через систему решет с отверстиями различного диаметра и формы с учетом параметров зерна. Лучшими считаются те семена, которые обладают их оптимальным соотношением.

Семена в партии неоднородны по массе, есть крупные, средние, мелкие, тяжелые и легкие. Основная цель сортирования – удаление из семенной партии мелких, щуплых и легковесных семян. С помощью сортировальных машин можно выделить из партии 60-75% семян, лучших по посевным качествам.

Наибольшая разнокачественность семян наблюдается у таких культур, как кукуруза, подсолнечник, хлопчатник, сахарная свекла, которые высевают пунктирным или гнездовым способом с широкими междурядьями и малыми нормами высева. Для этих культур применяют калибровку семян, т. е разделение их на однородные фракции по величине и форме. Благодаря этому приему в каждое гнездо высевается заданное число семян, снижается расход посевного материала, исключается ручная прорывка. Но главное достоинство калиброванных семян состоит в том, что они дают дружные всходы, вследствие этого развитие и созревание растений происходят равномерно, что способствует повышению урожайности. Калибровку семян некоторых культур и их протравливание проводят на специализированных заводах, оттуда полностью подготовленный к посеву и затаренный в мешки семенной материал поступает в хозяйства.

Очищенные, просушенные и отсортированные кондиционные семена закладывают на хранение в продезинфицированные семенохранилища. Во время хранения семян должна быть исключена возможность их засорения, увлажнения, снижения всхожести.

Подготовка семян к посеву

Предпосевную (или заблаговременную) подготовку семян применяют для повышения их посевных качеств. Она включает протравливание, воздушно-тепловой обогрев или активное вентилирование, инокуляцию семян бобовых культур, инкрустирование, дражирование, скарификацию.

Протравливание семян – обязательный и наиболее эффективный прием в интегрированной системе защиты растений, направленный на борьбу с возбудителями бактериальных и грибных болезней растений.

Для более прочного закрепления пестицидов на семенах и улучшения санитарных условий работы эффективно использовать пленкообразующие составы, т. е смеси пестицидов с растворами полимеров (инкрустация). Технология протравливания семян пленкообразующими составами аналогична технологии протравливания водными суспензиями. Пестицид наносят на семена с раствором полимера, который после испарения воды образует на поверхности семян плотно прилегающую к ним пленку, содержащую пестицид.

В качестве пленкообразователей рекомендованы натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ) в виде 2% водного раствора и поливиниловый спирт (ПВС) в виде 5% водного раствора. Пленкообразователи только закрепляют пестицид и другие добавки (микроэлементы, регуляторы роста) на семенах, но не защищают их от болезней и вредителей.

Норма расхода компонентов для приготовления 10л раствора NaКМЦ – 0,2кг и 10л воды; 10л раствора ПВС – 0,5кг и 10л воды.

Воздушно-тепловой обогрев – эффективный прием подготовки семян к посеву. Его следует использовать в том случае, когда созревание и уборка проходили при пониженных температурах и повышенной влажности. В таких условиях обогрев способствует повышению энергии прорастания и полевой всхожести семян. Особенно полезен обогрев семян озимых хлебов, если высевают свежеубранные семена. В Нечерноземной зоне хорошие результаты получают при использовании для посева озимых хлебов семян урожая предыдущего года (семена переходящего фонда).

Дражирование семян – покрытие семян защитной, питательной оболочкой – применяют для некоторых культур (сахарная свекла, овощные). При этом в оболочку вокруг семян включают микроэлементы, благодаря чему повышаются устойчивость всходов, обеспечиваются их лучшее развитие и сохранение. Дражированные семена высевают малыми нормами, равномерно в рядках на заданную густоту растений, поэтому можно возделывать культуры без затрат ручного труда.

Скарификация – искусственное повреждение оболочек (нанесение царапин) – повышает всхожесть твердых семян многолетних бобовых трав (люцерны, клевера, донника, люпина), которые, будучи жизнеспособными, в благоприятных условиях не прорастают вследствие непроницаемости их оболочек для воды и воздуха. Этот прием выполняют на специальных машинах – скарификаторах.

Стратификация – выдерживание труднопрорастающих семян во влажном песке, торфе, на льду (1-3 месяца) при температуре 1-5°С или под снегом для ускорению их прорастания после посева.