Предпосевная подготовка семян и определение посевных качеств

При интенсивном использовании земли величина и качество урожая овощных культур напрямую зависят от оптимальной густоты стояния растений: как повышенная, так и разряженная густота ведет к снижению урожая. Поэтому на современном этапе развития овощеводства качеству семян, используемых для посева, придается особое значение, особенно при использовании сеялок точного высева. Посев этими сеялками не только повышает урожай, но и в несколько раз снижает расход дорогостоящего посевного материала.

Следует учесть, что эффективность предпосевной обработки семян в значительной мере зависит от тех условий, в какие они попадают. Чаще всего стимулирующие рост и развитие методы показывают аналогичные результаты при их использовании в различных условиях, но уровень их эффективности будет при этом разным. В настоящее время разработано несколько десятков методов предпосевной подготовки семян.

Все методы предпосевной обработки семян условно разделяются на три класса: механические, физические и химические. Механические методы подготовки семян (очистка, сортировка на фракции по плотности, размерам, электросепарация и т. д.) используются во всех без исключения системах, предваряя физические и химические методы воздействия.

Сортировка и калибровка семян

Семена по размерам, форме, плотности, окраске и другим признакам обычно сортируют в семеноводческих хозяйствах, но при необходимости это можно сделать и непосредственно перед посевом. Плохо отсортированные, щуплые семена часто имеют низкую лабораторную всхожесть и в поле дают не только меньшее количество всходов, но и ослабленные, слабопродуктивные растения. Сортирование семян по размерам называют калибровкой.

Сортировка семян по размерам проводится на семяочистительных машинах с помощью решет. По плотности семена разделяют на пневматических сортировальных столах или в жидкостях. В воде разделяют семена свеклы и непрогретые семена огурца, в солевом растворе поваренной соли (концентрация 3—5 %) сортируют семена томата, моркови, редиса, капусты и других культур.

После помещения семян в сосуд с раствором, который помешивают в течение 2—5 минут, более тяжелые, хорошо наполненные семена тонут, а легкие и щуплые остаются на поверхности, и их удаляют. С помощью изменения концентрации раствора можно регулировать долю выбраковываемых семян. После солевого раствора семена промывают в чистой воде и высушивают.

Применяется также электросепарация, основанная на различиях в электрическом потенциале семян. На поверхности семян имеется слой влаги толщиной в несколько микрон, которая конденсируется из окружающей среды. Обычно процессы сепарации семян наилучшим образом проходят при их влажности до 12 %.

Семена овощных культур (моркови, петрушки, томата, перца и др.) нуждаются в дополнительной операции — шлифовке. Небольшие их партии можно успешно обрабатывать на селекционной шасталке ШС-0,1. Большие объемы пропускают через выделитель семян томата ВСТ-1,5А. В семявыделительных линиях ЛСБ-20 и ЛСТ-10 предусмотрены специальные машины для шлифовки семян ШСЛ-0,2.

Гидротермическая обработка семян

Под названием «гидротермическая обработка» объединяют несколько способов подготовки семян к посеву, но с обязательным намачиванием семян при различных температурах. Сюда входят намачивание семян, проращивание, барботирование и другие приемы. Наиболее оправданно применение гидротермической обработки для «туговсхожих» семян, так как при этом происходит вымывание ингибиторов прорастания и ускорение набухания семян.

Намачивание семян может проводиться различными способами (в емкостях, на брезенте), но при этом необходимо несколько раз менять воду. Для культур семейств капустные и бобовые продолжительность намачивания не должна превышать 15—20 ч, для культур семейств пасленовые, маревые — 24 ч, для культур семейств лилейные, сельдерейные — 24—36 ч. Чтобы добиться прорастания семян, продолжительность пребывания их в воде увеличивают.

Замачивание семян в растворе микроэлементов

Замачивание семян в растворах микроэлементов или биологически активных веществ применяется для стимулирования их прорастания, усиления роста и развития растений. Необходимость замачивания семян и состав таких растворов зависят от потребностей культуры и типа почвы, на которой ее выращивают. Борные удобрения лучше всего действуют на семена свеклы, моркови, редиса, брюквы, томата, капусты белокочанной и цветной; молибденовые — на семена капусты цветной, салата, томата, кабачка, моркови; медные — на семена лука, моркови, свеклы.

При замачивании семян в растворах микроэлементов следует помнить, что период замачивания не должен превышать суток, а для некоторых культур — 6—8 ч. Семена капусты, а особенно семена шпината, быстро теряют всхожесть, если долго находятся в воде, так как при этом выделяются жизненно необходимые вещества и нарушаются процессы обмена. Так, при замачивании семян гороха, фасоли и других растений в воде в течение суток отмечено накопление в них этилового спирта.

Использование стимуляторов роста

К стимуляторам роста, наиболее часто использующимся в производстве, относятся гиббереллины, цитокинины, производные 2-хлорэтилфосфоновой кислоты (этефон, этрел), фузикокцин, соединения, содержащие кремний, и др. Под их воздействием улучшается всхожесть слабожизненных семян, обеспечивается общая высокая всхожесть у семян, замоченных в растворе гиббереллина на 24 ч, значительно повышается энергия прорастания.

Крезацин — триэтаноламиновая соль крезаксиуксусной кислоты. Отличается практическим отсутствием токсичности и легкостью разрушения его молекул в почве до кремнезема. Стимулирует генеративное развитие растений.

Экост 1/3, Экост 1/6 — представляют собой комплекс микроэлементов и биологически активный диоксид кремния, соответственно в гидрофобной и гидрофильной формах.

Эмистим — композиция ростовых веществ цитокининовой и гибберелиновой природы — продукты метаболизма симбионтного гриба Asremonium Cichenicola, выделенного из корней жень-шеня.

Эпин — синтетический аналог эпибрассинолида из группы гормонов.

Агат 25к — микробиопрепарат комплексного действия на основе инактивированных бактерий Pseudomonas aureofaciena H16, обогащенный макро- и микроэлементами, иммуногенами и биологически активными веществами.

Барботирование

Этот прием разработан в Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева, он основан на обработке семян, помещенных в воду, кислородом или воздухом. Во время барботирования кислород или воздух, проходя через воду, насыщает ее и перемешивает семена, которые, поглощая насыщенную кислородом воду, значительно быстрее набухают и быстро теряют ингибиторы — вещества, тормозящие прорастание семян. В связи с этим период прорастания у барботированных семян намного уменьшается, что очень важно при посеве в быстро пересыхающую почву.

Эффективность обработки воздухом несколько ниже, чем техническим кислородом, поэтому экспозиция обработки будет выше — до 18—24 ч. Обработку следует заканчивать при появлении единичных наклюнувшихся семен.

Очень высокий эффект барботирования проявляется при летних посевах моркови в сочетании с обработкой семян микроэлементами, а также при ранних посевах при температурах почвы ниже оптимальных для прорастания. Обработанные семена требуют корректирования нормы высева с учетом повышения полевой всхожести.

Осмообработка

Осмообработка получает распространение в США, Великобритании, Польше и других странах. Суть метода заключается в том, что семена помещают в химически неактивное вещество, концентрацию которого подбирают с таким расчетом, чтобы семена набухали, но не прорастали. Таким образом достигается высокая скорость и дружность прорастания обработанных семян. Такие семена можно подсушить и некоторое время хранить. Если их поместить в почву, то они прорастут даже при пониженной температуре.

За рубежом семена обрабатывают полиэтиленгликолем 6000 (ПЭГ 6000). Оптимальные концентрации для лука и моркови — 250 г/л, для свеклы — 290, сельдерея, томата, перца, огурца, пастернака — 330 г/л. Продолжительность обработки при температуре 15 °С лука, томата, перца, огурца, пастернака — 14 суток, моркови и сельдерея — 7 суток. При температуре 20 °С длительность обработки семян свеклы составляет 7, моркови — 8, лука — 9 суток.

Аналогичные результаты получены в нашей стране при обработке семян смесями солей KNO₃ и К₃РО₄ в соотношении 1 : 1 (10,6 г KNO₃ + 11,5 г К₃РО₄ на 1 л воды). Продолжительность замачивания при температуре 20 °С составляет для культур семейства сельдерейные 24—28 ч, лука — 22—26, редиса, капусты — 12—12, огурца — 18—20, томата — 20—26 ч. При аэрировании время обработки сокращается на 2 ч.

Закалка семян

При выращивании овощных культур большую роль играет подготовка растений к влиянию резких колебаний температур, а также низких положительных температур, которые обычно наблюдаются весной.

Закаливание усиливает накопление в прорастающих семенах растворимых сахаров, улучшает биометрические показатели рассады. Семена после длительного закаливания дают более дружные всходы, на 4—5 суток сокращается период «посев—всходы».

При выращивании холодостойких культур (капуста, морковь, петрушка, свекла, лук) эффективно замачивание семян в воде при температуре 18—20 °С. После этого семена помещают в холодильник, ледник или закапывают в снег. Семена капусты, моркови, петрушки, лука выдерживают в этих условиях при температуре 0—3 °С в течение 10—15, свеклы — 7—10 суток. Этот прием ускоряет появление всходов на 3—8 и развитие растений на 10—15 суток. Закалку надо проводить не более 12 суток, так как большая продолжительность приводит к стеблеванию корнеплодов.

Для повышения устойчивости к холоду сеянцев теплолюбивых культур семейств тыквенные и пасленовые применяют закалку переменными температурами. Семена замачивают в воде при температуре 18—20 °С в течение 12—24 ч, затем на ночь помещают в условия низких положительных температур (0—2 °С), а днем выдерживают в тепле при температуре 15—20 °С. Закалку переменными температурами проводят 10—15 суток — до появления первых наклюнувшихся семян. При закалке семян часть из них (менее жизнеспособные) теряет всхожесть, в связи с чем требуется увеличение нормы высева.

Прогревание

Эффективность этого способа в основном зависит от вида культуры, условий, в которых получены семена, степени созревания. Искусственное прогревание семян при температуре 40—60 °С в течение 4—6 ч чаще всего применяют при выращивании культур семейства тыквенные в северных районах, особенно при посеве семян местного производства, которые обычно ко времени уборки не достигают полной зрелости. Этот прием способствует завершению дозревания семян, повышает их посевные и урожайные качества. В южных районах страны или при посеве хорошо вызревшими семенами их прогревание малоэффективно.

Хранение семян огурцов в течение зимы при температуре 25—35 °С повысило урожай зеленцов на 11%. Предпосевное прогревание при температуре 60 °С в течение 2 ч дало прибавку урожая в 19 %. Прогревание при температуре 45 °С в течение 8 ч или замачивание в воде при температуре 50 °С в течение 2 ч также повышают урожай на 10—16 %.

Термическая сухая обработка семян томатов при температуре 80 °С в течение 24 ч позволяет обеззараживать семена от черной ножки. Всхожесть и энергия прорастания изменяются при этом слабо.

Протравливание

Наличие даже патогенных микроорганизмов на поверхности семян и в почве не обязательно ведет к заболеванию растений. Однако до 20 % своих энергетических ресурсов растения тратят на функционирование их иммунной системы, защищающей растения от отрицательного влияния на его рост и развитие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. В связи с этим для снижения зараженности рекомендуется проводить обеззараживание семян.

Для протравливания семян овощных культур используют препараты, включенные в «Список разрешенных пестицидов», такие как ТМТД, тирам. Протравливание может быть сухое и влажное. В последнем случае семена предварительно увлажняют, а потом опудривают одним из этих препаратов. Норма расхода составляет 4—8 г/кг семян.
 
Это позволяет снизить микроосемененность поверхности семян. Кроме того, на семена действует микрофлора почвы, на долю которой приходится до 50—60 % невзошедших семян. Кроме этого, для обеззараживания семян овощных культур используют 1%-ный раствор марганцовокислого калия или обработку в течение 20 мин в 20%-ном растворе соляной кислоты, с обязательной последующей промывкой семян чистой водой.

Таким образом, положительное действие протравителей состоит в сохранении семян в период «посев—всходы» от отрицательного влияния собственных патогенов и токсического действия патогенов почвы.

Инкрустация

Инкрустация — технологический процесс, посредством которого на поверхность семян наносится жидкий состав на основе водного раствора пленкообразователя, создающего защитную среду, в который введены вещества, стимулирующие рост и развитие растений. Эти вещества закрепляются в оболочке на поверхности семян, обеззараживают их, закрывают места микротравм, изолируют их от патогенной микрофлоры почвы, уменьшают потери биологически активных веществ с поверхности семян. В качестве пленкообразователей используют поливиниловый спирт (ПВС), натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (NaKMЦ), ЭПОС и другие водорастворимые полимеры.

Под влиянием микроэлементов возрастает устойчивость растений к грибным и бактериальным заболеваниям и неблагоприятным условиям внешней среды: атмосферной и почвенной засухе, пониженным и повышенным температурам воздуха, почвы, условиям перезимовки и т. д. Основное преимущество инкрустации перед протравливанием — снижение потерь препаратов. При инкрустации количество расходуемых пестицидов можно уменьшить в 1,5—3 раза по сравнению с протравливанием.

Методика инкрустации следующая.

1. Приготовление 2%-ного раствора ЭПОС (или NaKMЦ,). На 1 л воды берут 20 г ЭПОС и растворяют его в 100 мл подогретой воды при температуре 70—80 °С, оставляют на сутки, после чего доливают воду до 0,6—0,7 л.
2. Мелко толкут мел, просеивают его так, чтобы он представлял собой мелкодисперсный порошок (состояние сахарной пудры).   В   приготовленный   2%-ный   раствор   ЭПОС   объемом 0,6—0,7 л добавляют 200 см³ мелко растертого мела и тщательно перемешивают. 
3. В полученный раствор мела в 2%-ном растворе ЭПОСа вводят наполнитель (ТМТД, микроэлементы и т.д.), все тщательно перемешивают и доводят до объема 1 л.

На 10 кг семян расходуется 0,3—0,4 л раствора.

Использование полимера позволяет вводить в инкрустирующий состав фунгициды, микроэлементы и другие биологически активные вещества. В пленкообразующий состав можно вводить по два-три элемента, но общее их количество в расчете на 1 т семян не должно превышать 700—800 г.

Подбор препаратов для включения в инкрустирующую смесь проводится исходя из требований культуры, условий выращивания, распространения болезней и т. д. Например, включение хитозана в комплекс для инкрустации семян подавляет развитие корневых гнилей, бора — снижает развитие у корнеплодов гнили сердечка.

Инкрустация может не только ускорить прорастание, но и помочь задержать прорастание семян, что необходимо обеспечить при подзимнем посеве, например, дайкона, моркови, зеленных культур. Для этой цели используется покрытие семян гидрофобными пленками.

Ультрадисперсные порошки (УДП) металлов

Снижение пестицидной нагрузки при выращивании овощных культур является одной из важнейших задач разработки современных технологий выращивания этих культур. Один из путей решения данной проблемы — использование веществ и соединений, максимально приближенных к естественным. Представителями таких веществ являются ультрадисперсные порошки (УДП) металлов: железо, цинк, алюминий, кремний и другие, составляющие основу биосферы. Даже килограммовые дозы этих веществ ни теоретически, ни практически не могут вызвать уловимых изменений природной среды даже через сотни лет применения.
 
УДП металлов представляют собой порошок с частицами диаметром 10—15 нм. Для частиц ультрадисперсного диапазона размеров резко возрастает роль поверхности. Развитая поверхность ультрадисперсных систем в сочетании с особым, возбужденным состоянием поверхностных атомов и электронов предопределяет высокую реакционную способность и каталитическую активность ультрадисперсных частиц.

Как показали последние исследования, железо, кобальт, медь, марганец, цинк, молибден, никель, алюминий, кремний и другие металлы являются нормируемыми факторами жизни как животных, так и растений. Они используются в виде ионов различных солей, однако искусственное использование солей для предпосевной подготовки семян ограничивается существованием ПДК для растений, опасностью их поражения при нарушении дозировок. В связи с этим представляет интерес замена агрессивных солей металлов на более стабильные и безвредные УДП металлов.

Существует предположение, что микрочастицы УДП металлов равномерно проникают через поры оболочки семян и в процессе их прорастания постепенно и равномерно усваиваются растением, воздействуя на их рост и развитие. Существует и другая точка зрения: УДП блокируют «ворота повреждения» у семян и гифы грибов, наталкиваясь на металл, останавливаются в росте, в результате чего УДП металлов оказывают положительное действие на посевные качества семян (например, капусты: энергия прорастания повышается на 2,4—8 %, всхожесть — на 3,3—8,7 %). Лучшие результаты по этому показателю получены при обработке УДП оксидов алюминия и кремния, УДП магния.

Как положительный эффект следует отметить экологическую безопасность такого способа защиты растений.

Дражирование

Дражирование — это создание вокруг семени искусственных оболочек. Чаще всего дражирование применяют для выравнивания формы семян, увеличения их размеров и массы, улучшения их сыпучести, что существенно облегчает использование таких семян для точного посева.
 
В качестве основных компонентов драже можно включать торф или пылевидные частицы диатомита, песок полевого шпата и бентонитовую глину. В состав драже можно вводить протравители, микроэлементы.

При дражировании с диатомитом добавляют песок (молотый полевой шпат с частицами размером 0,1 мм) и пылевидную белую глину. Песок необходим для разделения гранул в процессе обработки и выравнивания поверхности драже перед окончанием процесса дражирования, глина — для связывания внешней оболочки драже и песка. На одну весовую часть семян берут 2,5—3,5 части диатомита, 4—5 частей песка, 0,6—1 часть глины.

Начинают дражирование с увлажнения семян клеящим веществом и перемешивания с диатомитом в соотношении 1 : 0,5—1,0. Затем смесь помещают в дражиратор, добавляют песок, а затем чередуют подачу клеящего вещества и наполнителя. После того, как диатомит израсходован, добавляют клеящее вещество и песок. Затем вносят глину и песок. После дражирования гранулы калибруют и сушат.

Драже весит в 10—12 раз больше, чем семена. Оно должно быть достаточно прочным и не разрушаться при сдавливании пальцами (0,5—0,6 кг/см). Дражированные семена просушивают при температуре 18—22 °С, хранят при 10—15 °С (влажность драже не более 10 %).

Для набухания дражированных семян требуется большее количество влаги, поэтому прорастание семян в поле задерживается и всхожесть снижается на 4—5 %. По этой причине в товарном овощеводстве дражирование до сих пор не получило достаточного распространения.

Физические методы обработки семян

Из физических методов воздействия на семена большое внимание было уделено применению электромагнитных излучений, ультрафиолетовых лучей, лазерных установок, коронного разряда и др.

Независимо от вида воздействия (постоянное или переменное магнитное поле, СВЧ, радиоволны, лазер и т. д.) активация семян дает практически одинаковый прирост урожая. Поэтому в выборе метода основную роль играют его доступность и экологическая чистота.

Все виды электромагнитных излучений при действии на семена растения имеют зону стимуляции и угнетения в зависимости от дозы облучения. Наиболее глубоко изучено влияние электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ).

Использование положительного действия электромагнитных излучений (ЭМИ) как стимулятора жизнеспособности семян с одновременным губительным действием на возбудителей заболеваний семян и растений основано на различной чувствительности растений и сопутствующих им микроорганизмов к этим видам излучений.

Обработку СВЧ проводят в бытовых микроволновых печах и специальных агрегатах. Предварительно (за 10—15 мин) замоченные семена ставят в печь на 30—50 с. При более длительной обработке резкий нагрев семян может привести к температурному шоку, разрыву тканей семени.

Глубина проникновения излучений СВЧ зависит от длины волны. Длинноволновое излучение (дециметровое) проникает глубже и оказывает влияние на внутренние ткани, тогда как коротковолновое (см и мм) излучение поглощается целиком поверхностью ткани. При этом вся поглощенная энергия превращается в тепло. Оптимальным для стимулирования семян является сантиметровый диапазон СВЧ-излучений (2,35—2,45 ГГц), всхожесть семян повышается на 5—10 %, поражение болезнями снижается на 20—30 %, урожайность повышается на 15—20 %. Следует отметить, что активация семян всеми физическими факторами отличается нестабильностью результатов: достоверная эффективность по урожайности наблюдается в 60—70 % случаев.

Обработка в электромагнитном поле СВЧ прекрасно сочетается с инкрустацией, обработкой микроэлементами, биологически активными веществами.

Можно констатировать, что предпосевную обработку семян электромагнитными излучениями для повышения их посевных качеств следует применять в основном на семенах низких посевных кондиций. У семян высоких посевных качеств основную роль при обработке ЭМП СВЧ играет стимуляция физиологических процессов.

Комплексная система предпосевной подготовки семян

В предпосевной подготовке семян ведущее место занимают механические: сортировка, очистка, разделение на фракции по размеру, плотности и т. д. Однако только механическими методами невозможно решить поставленные задачи. В систему мер по предпосевной подготовке после механических должны быть включены физические, химические и биологические методы, т. е. необходима комплексная система подготовки семян.

Эффективность комплекса этих методов зависит от исходных качеств семян и условий, в которые они попадают.

Комплексную систему предпосевной обработки семян овощных культур следует проводить по следующей схеме:

• механическая доочистка  семян  от  примесей  и  щуплых семян;
• калибровка семян по размеру, плотности, влажности с использованием соответствующих решет, электромагнитных сепараторов, вибростолов и других методов;
• для семян моркови и капусты гидротермическое обеззараживание; для семян моркови, петрушки, перца — барботирование или осмообработка;
• обработка семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ);
• инкрустация семян на основе NaKMЦ, и его производных с включением в состав инкрустирующей смеси обеззараживающих веществ или микроэлементов в зависимости от потребности в них данной культуры.

После обработки семена изменяют свои физические параметры и посевные качества, поэтому следует провести перерасчет нормы высева, исходя из полученных показателей.