Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫБОРА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ПОСЕВА

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к выбору семян зерновых культур для посева.

Известен способ оценки жизнеспособности семян [1], заключающийся в способности дегидрогеназ живых клеток зародыша восстанавливать бесцветный раствор хлористого тетразола в фармазан. В результате зародыш таких семян приобретает красный (малиновый) цвет, зародыши мертвых семян остаются неокрашенными. Кроме полностью окрашенных и полностью не окрашенных, могут встречаться семена с частично окрашенными зародышами. По положению и размеру некротических пятен на зародыше семена классифицируют как жизнеспособные или нежизнеспособные.

Недостатком данного способа является невозможность определить посевные качества жизнеспособных семян, которые значительно преобладают в хорошем посевном материале, но их посевные качества при близком содержании нежизнеспособных семян могут значительно отличаться между собой.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения энергии прорастания и всхожести зерна [2], заключающийся в проращивание 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.

Целью изобретения является возможность градации семян по посевным качествам 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. 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 воды. 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.

Поставленная задача решается тем, что сравниваемые навески семян помещают в замкнутые емкости, приведение семян в контакт с водой осуществляют путем засыпки их сухим песком, вес которого в 4 раза больше веса семян, после чего добавляют одинаковое количество воды, равное весу семян, а в качестве параметра, характеризующего посевные качества семян, используют количество углекислоты, выделившейся на одну среднюю зерновку при прорастании семян при комнатной температуре за время 16-28 часов.

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 повторностей без существенного снижения производительности труда. Это означает, что можно различать семена, посевные качества которых 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 воды, 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 выяснения соотношения между навесками семян и воды провели эксперименты, используя в качестве критерия величину концентрации углекислоты. Связано это с тем, что и недостаток, и избыток влаги приводят к уменьшению концентрации углекислоты за счет замедления биохимических процессов. В первом случае из-за недостатка воды, во втором случае из-за недостатка кислорода для дыхания семян. Кроме того, при избытке воды концентрация углекислоты снижается из-за растворения углекислоты в избыточной воде. Результаты представлены в таблице 1.

Из полученных результатов видно, что максимальная концентрация углекислоты в емкости за сутки накапливается при навеске воды, 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 воды не удавалось «притопить» все семена и часть из них плавала по поверхности воды. Для обеспечения одинаковых условий смачивания было решено семена засыпать песком, а затем добавлять воду.

Для выбора навески песка была проведена серия экспериментов. Результаты представлены в таблице 2.

Из полученных результатов, оптимальная навеска песка соответствует 20 г при использовании 5 г семян и 5 г воды.

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 и 20 г песка. Результаты представлены на рисунке (Фиг. 1).

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

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 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. Лучшими являются семена сорта «Злата», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 3

Сравнение семян озимого тритикале

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 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. Лучшими являются семена сорта «Нина», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 4

Сравнение семян озимой ржи

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 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. Лучшими являются семена сорта «Татьяна», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 5

Сравнение семян озимой пшеницы

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 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. Лучшими являются семена сорта «Московская 39», которые при выборе и надо использовать для посева.

Пример 6

Сравнение семян ярового ячменя

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 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. 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, значительно увеличить вероятность повышения урожаев зерновых культур. Особенно значимые результаты наблюдаются на яровой пшенице и озимом тритикале, где посевные качества лучших сортов в 1,5 раза выше.

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

Литература

1. ГОСТ 12039-82. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения жизнеспособности.

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