Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫБОРА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ПОСЕВА В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТКА ВЛАГИ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к выбору семян для посева в условиях недостатка влаги.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения энергии прорастания и всхожести зерна [1], заключающийся в проращивании семян на влажном песке. Чашки Петри наполняют увлажненным песком, разравнивают его. Затем раскладывают семена и трамбовкой вдавливают в песок на глубину, равную их толщине.

Основными недостатками данного способа являются, во-первых, низкая производительность при проведении экспериментов. Для большинства зерновых культур время определения прорастания составляет 3-4 суток, а всхожести 7-8 суток. Во-вторых, не удается получать результаты достаточной статистической значимости, так как испытания проводятся, как правило, в 4-кратной повторности при использовании в одном опыте 100 зерновок. Это связано с тем, что проросшие семена надо пересчитывать, что при большом количестве семян (более 100) требует значительных трудозатрат. В-третьих, не удается в полной мере оценить посевные качества семян, так как принимается во внимание только наклевывание проростков за определенное время, а не их длина. В результате различные хорошие семена невозможно отличить между собой по посевным качествам, а значит невозможно выбрать из них лучшие. В-четвертых, испытания проводят, используя дистиллированную или водопроводную воду, что не позволяет делать вывод о посевных качествах семян в условиях недостатка влаги.

Целью изобретения является возможность градации семян по посевным качествам в условиях недостатка влаги с высокой степенью достоверности и повышение производительности труда при выборе семян.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что посевные качества семян определяются их способностью производить энергию. Чем выше скорость, с которой семена производят энергию, тем выше их способность к росту и возможности противодействовать негативным факторам внешней среды. Семена производят энергию за счет расщепления ферментами запасенных питательных веществ при возникновении в них цепочки процессов: образуются и-РНК, которые обеспечивают образование ферментов, расщепляющих запасенные питательные вещества. Все процессы достаточно сложные и трудно изучаемые, но суммарным их итогом наряду с производством энергии является образование углекислого газа. Таким образом, скорость образования углекислого газа фактически характеризует скорость производства энергии при прорастании семян и дает возможность проводить градацию семян по их посевным качествам. При проведении испытаний не с водой, а с растворами осмотиков появляется возможность оценить посевные качества семян в условиях недостатка влаги. Для этого одинаковые навески сравниваемых семян помещают в стаканчики, засыпают песком в количестве в 4 раза превышающем вес семян и добавляют к ним одинаковые навески раствора осмотика. После этого стаканчики с образцами ставят в емкости, которые герметично закрывают и выдерживают определенное время. По прошествии времени измеряют концентрацию углекислоты в емкостях со сравниваемыми семенами и пересчитывают количество выделяющейся углекислоты на среднюю зерновку. Более высокий показатель характеризует лучшие посевные качества семян в условиях недостатка влаги.

Поставленная задача решается тем, что помещают сравниваемые семена зерновых культур в разные емкости, приводят семена в контакт с влагой, выдерживают семена в контакте с влагой и определяют, и сравнивают параметр, характеризующий прорастание изучаемых семян, используя замкнутые емкости, в которые помещают навески семян, засыпают семена сухим песком, вес которого в 4 раза больше веса семян, добавляют одинаковое количество раствора осмотика, вес которого равен весу семян, и используют в качестве параметра, характеризующего посевные качества семян в условиях недостатка влаги, количество углекислоты, выделившейся на одну среднюю зерновку при прорастании семян при комнатной температуре за время 16 -28 часов, сравнивая полученные параметры изучаемых семян.

Преимуществом предлагаемого способа является его высокая производительность и точность. Результат можно получить через 16-28 часов, проводя испытания с тысячами семян. Увеличение количества семян не усложняет работу, так как определяют суммарный параметр, но значительно повышает точность получаемых результатов. Ошибка при 95% уровне значимости не превышает 2-5%. Ее можно снизить, увеличивая количество повторений без существенного снижения производительности труда. Это означает, что можно различать семена, посевные качества которых в условиях недостатка влаги отличаются на 5-10%, что ранее было сделать невозможно.

Нижеследующие примеры раскрывают суть предлагаемого изобретения.

Пример 1

Отработка параметров методики

Параметры метода - навеска семян, навеска раствора осмотика, навеска песка, время проведения эксперимента и объем емкостей связаны между собой и определяются возможностями применяемого для измерения концентрации углекислоты прибора. Мы использовали измеритель углекислоты «Testo 535». Предельная концентрация углекислоты в воздухе, измеряемая при помощи данного прибора, составляет 9999 ppm. При использовании герметично закрываемых емкостей объемом 3 литра и навески семян 5 грамм, что соответствует 100-200 семенам. При проведении экспериментов при комнатной температуре предельная концентрация достигается для некоторых семян за время, большее 28-30 часов.

Навеска семян - 5 грамм, объем емкостей - 3 литра и время проведения эксперимента - 1 сутки были взяты в качестве базовых параметров методики. Для имитации условий недостатка влаги использовали 5% раствор полиэтиленгликоля (ПЭГ).

Для выяснения соотношения между навесками семян и раствором осмотика провели эксперименты, используя в качестве критерия величину концентрации углекислоты. Связано это с тем, что и недостаток, и избыток раствора приводят к уменьшению концентрации углекислоты за счет замедления биохимических процессов. В первом случае из-за недостатка влаги, во втором случае из-за недостатка кислорода для дыхания семян. Кроме того, при избытке раствора концентрация углекислоты снижается из-за растворения углекислоты в избыточной влаге. Результаты представлены в таблице 1.

Из полученных результатов видно, что максимальная концентрация углекислоты в емкости за сутки накапливается при навеске раствора осмотика равной примерно 5 г - весу семян.

Однако ошибка экспериментов была еще достаточно высока и составляла 8-12%, что мы связали с разной смачиваемостью семян. После добавления раствора соли не удавалось «притопить» все семена, и часть из них плавала по поверхности жидкости. Для обеспечения одинаковых условий смачивания было решено семена засыпать песком, а затем добавлять раствор осмотика. Для выбора навески песка была проведена серия экспериментов. Результаты представлены в таблице 2.

Из полученных результатов следует, что оптимальная навеска песка соответствует 20 г при использовании 5 г семян и 5 г раствора осмотика.

Для проверки правильности выбора времени определения концентрации были сняты кинетические кривые - зависимость изменения концентрации углекислоты в емкости объемом 3 литра при помещении в нее 5 г семян, 5 г воды или растворов осмотика и 20 г песка. Результаты представлены чертежами, где:

Фиг. 1 - изменение концентрации углекислоты во времени в емкостях объемом 3 литра при помещении в них 5 г семян различных культур, 5 г воды и 20 г песка;

Фиг. 2 - изменение концентрации углекислоты во времени в емкостях объемом 3 литра при помещении в них 5 г семян озимой пшеницы ФГБНУ ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова сорт «Л-15 №222», 5 г воды или 5 г 5% раствора ПЭГ и 20 г песка.

На Фиг. 1 введены следующие обозначения:

1 - яровой ячмень сорт «Нур»;

2 - озимая рожь сорт «Московская 12»;

3 - яровая пшеница сорт «МИС»;

4 - озимый тритикале сорт «Гермес»;

5 - экспериментальный образец озимой пшеницы ФГБНУ ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова сорт «Л-15 №222».

Из полученных данных хорошо видно, что для всех культур в условиях эксперимента происходит изменение скорости выделения углекислоты. Кривые состоят из 2 участков: начального - более пологого, на котором разные культуры мало различимы между собой, и второго - с более крутым наклоном. По прошествии 800-900 минут скорость выделения углекислоты возрастает, причем для каждой культуры наблюдается своя скорость выделения углекислоты, и культуры хорошо различимы между собой, по концентрациям, которые они создают в герметичных емкостях. Полученные результаты позволяют выбрать время проведения эксперимента 16-28 часов. Нижняя граница определяется сменой скорости выделения углекислоты, а верхняя - возможностями используемого прибора и необходимостью проведения экспериментов за минимальное время, а также удобством проведения экспериментов. Время одни сутки удовлетворяет всем перечисленным выше условиям.

Ошибку определения посевных качеств семян удается снизить до 2-5%, проводя опыты в семикратной повторности.

Пример 2

Сравнение семян яровой пшеницы в условиях, близких к оптимальным (вода) и имитирующих недостаток влаги (5% раствор ПЭГ)

Сравнивали посевные качества семян яровой пшеницы сортов «Злата», «Эстер» и «Юбилейная 80». Опыты проводили в семикратной повторности, помещая в герметичные емкости на одни сутки по 5 г семян и воды или 5% раствора ПЭГ и 20 г песка. Результаты представлены в таблице 3.

Из полученных данных хорошо видно, что семена, практически не отличающиеся по энергии прорастания и всхожести, сильно отличаются друг от друга по посевным качествам как в условиях, близких к оптимальным, так и в условиях, имитирующих недостаток влаги. Лучшими являются семена сорта «Злата», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 3

Сравнение семян озимого тритале в условиях, близких к оптимальным (вода) и имитирующих недостаток влаги (5% раствор ПЭГ)

Сравнивали посевные качества семян озимого тритикале сортов «Нина», «Гермес» и «Немчиновский 56». Опыты проводили в семикратной повторности, помещая в герметичные емкости на одни сутки по 5 г семян и воды или 5% раствора ПЭГ и 20 г песка. Результаты представлены в таблице 4.

Из полученных данных хорошо видно, что семена, практически не отличающиеся по энергии прорастания и всхожести, сильно отличаются друг от друга по посевным качествам как в условиях, близких к оптимальным, так и в условиях, имитирующих недостаток влаги. Лучшими являются семена сорта «Нина», которые при выборе и надо использовать для посева. Обращает на себя внимание то, что посевные качества семян сорта «Немчиновский 56» в условиях, близких к оптимальным, практически не отличаются от сорта «Гермес», но заметно уступают последним в условиях недостатка влаги.

Пример 4

Сравнение семян озимой ржи в условиях, близких к оптимальным (вода) и имитирующих недостаток влаги (5% раствор ПЭГ)

Сравнивали посевные качества семян озимой ржи сортов «Валдай», «Московская 12» и «Татьяна». Опыты проводили в семикратной повторности, помещая в герметичные емкости на одни сутки по 5 г семян и воды или 5% раствора ПЭГ и 20 г песка. Результаты представлены в таблице 5.

Из полученных данных хорошо видно, что семена, практически не отличающиеся по энергии прорастания и всхожести, отличаются друг от друга по посевным качествам как в условиях, близких к оптимальным, так и в условиях, имитирующих недостаток влаги. Лучшими являются семена сорта «Татьяна», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 5

Сравнение семян озимой пшеницы в условиях, близких к оптимальным (вода) и имитирующих недостаток влаги (5% раствор ПЭГ)

Сравнивали посевные качества семян озимой пшеницы сортов «Галина», «Московская 39» и экспериментальный образец озимой пшеницы ФГБНУ ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова сорт «Л-15 №222». Опыты проводили в семикратной повторности, помещая в герметичные емкости на одни сутки по 5 г семян и воды или 5% раствора ПЭГ и 20 г песка. Результаты представлены в таблице 6.

Из полученных данных хорошо видно, что семена, практически не отличающиеся по энергии прорастания и всхожести, отличаются друг от друга по посевным качествам. При этом в условиях, близких к оптимальным, лучшими являются семена сорта «Московская 39». Однако в условиях, имитирующих недостаток влаги, лучшими являются семена сорта «Галина», которые при выборе и надо использовать для посева в условиях недостатка влаги.

Пример 6

Сравнение семян ярового ячменя в условиях, близких к оптимальным (вода) и имитирующих недостаток влаги (5% раствор ПЭГ)

Сравнивали посевные качества семян ярового ячменя сортов «Владимир», «Московский 86» и «Нур». Опыты проводили в семикратной повторности, помещая в герметичные емкости на одни сутки по 5 г семян и воды или 5% раствора ПЭГ и 20 г песка. Результаты представлены в таблице 7.

Из полученных данных хорошо видно, что семена, практически не отличающиеся по энергии прорастания и всхожести, отличаются друг от друга по посевным качествам как в условиях, близких к оптимальным, так и в условиях, имитирующих недостаток влаги. Лучшими являются семена сорта «Московский 86», которые при выборе и надо использовать для посева.

Из представленных примеров хорошо видно, что предлагаемая методика позволяет на стадии выбора, не используя никаких стимуляторов прорастания семян, увеличить вероятность повышения урожаев зерновых культур в условиях недостатка влаги.

Таким образом, предлагаемый способ, используя простую высокопроизводительную методику, позволяет решать задачу выбора семян по посевным качествам в условиях недостатка влаги.

Литература

1. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести.