На семена есть определенные стандарты и утвержденные нормы выхода семян из посевного материала. В этой статье рассмотрим обязательный признак таких семян – крупность.
Как известно, семена имеют сложную форму и на плоских ситах, используемых для калибровки, они разделяются по одному размеру – ширине. В то время, как количество питательных веществ в зерновке в одной партии откалиброванных семян могут сильно отличаться за счет разных значений их толщины, которая, как известно, меньше ширины. Изобретение решет новой геометрии позволило отбирать семена фактически по объему. Разница ширины и толщины у разных культур различная и составляет в среднем: пшеница – 15%, рис – 20%, гречиха – 25%, соя – 25%, кукуруза, просо, подсолнечник – 30-35%. На таких решетах легко отобрать по выполненности любые культуры, например, подсолнечник, кукурузу и др. Кроме того, на таких решетах легко и качественно отделяется сор от семян, имеющих малый размер толщины – зерновки поворачиваются, проходят через щель решета, а сор сходит с решета. Например, семена льна и других по форме похожих семян.
Легко отделяются половинки любых бобовых культур, например, сои, оставлять которые с целыми семенами нельзя, ибо они в первую очередь поражаются грибами и являются провокаторами очагового самосогревания (их дыхание в 6 раз интенсивнее дыхания целых семян сои).
Значимость крупности семян рассмотрим на примере семян пшеницы.
После многих тысяч лет земледелия мы получили окультуренные нашими предками растения, потенциал которых усилиями селекционеров за последние 100 лет удалось существенно поднять. Но основной принцип отбора семян для сева остался неизменным.
Рассмотрим еще раз более подробно процесс начала прорастания растений на примере пшеницы. Как известно, корни пшеницы делятся на два типа: зародышевые (первичные) и придаточные (вторичные, стеблевые).
Зародышевые корни в зачаточном состоянии находятся в составе зародыша пшеничного зерна. Прорастание зерна последовательно проходит через определенные фазы, первой из которых является фаза набухания, т.е. поглощение зерновкой воды. При набухании зерна вода через оболочку проникает в коллоидные ткани зерновки и заполняет капилляры и межклеточное пространство. Набухание – физический процесс, интенсивность которого зависит как от условий внешней среды, так и от химического состава зерновки. Необходимое количество воды поглощаемой зерновкой пшеницы для начала прорастания составляет 43-44% от ее массы. Исследуя возможные пути получения дружных всходов Кизилова Е.Г. (1961 г.) выявила зависимость интенсивности набухания зерна пшеницы от температуры в семенном ложе, при оптимальной влажности почвы. Видно, что зависимость экспоненциальная – увеличение температуры резко сокращает время набухания.
Кроме этого, поглощающая способность составляющих зерна (крахмал, белок и жир) отличается в разы. Богданов С.М. (1988 г.) исследуя потребность прорастающих семян в воде убедительно показал эту разницу.
Для прорастания зерна это важно, ибо ферменты для расщепления углеводов, жиров и белков в простые формы сахаров необходимых для питания зародыша могут действовать только в составе воды. А поскольку ферменты активируются в зародыше и алейроновом слое при их движении к эндосперму, то высокая способность набухания белка, доля которого в алейроновом слое 30%, а в зародыше 26%, способствует активности процесса прорастания в начальной фазе.
Необратимость процесса прорастания начинается с момента набухания главного зародышевого корешка и, как следствие этого, разрыва оболочки и выхода его из влагалища. Последующая пара зародышевых корней прорастает с определенной задержкой после главного корня. С появлением волосков на зародышевых корешках они начинают обеспечивать росток водой и питательными веществами.
Зародыш дает начало жизни не только корешкам, но и зародышевому стеблю, и первым прикорневым листьям, ибо они, так же как и первичные корни, находятся в зачаточном состоянии в составе зародыша.
Таким образом, начало роста растения происходит только за счет расходования питательных веществ, находящихся в эндосперме, которые расщепляются ферментами до простых форм и в жидкой фазе через щиток поступают в зародыш для развития первичной корневой системы и зародышевого стебля. Именно поэтому, огромную роль играет количество питательных веществ, т.е. величина и плотность эндосперма зерновки.
У крупного зерна не только крупнее зародыш, что естественно, но замечательно и то, что он крупнее даже в относительном сравнении. Так Мамбиш И.Е. (1953 г.), исследуя весовые соотношения составных частей пшеницы и определяя массы зародыша у мелких и крупных зерен пшеницы, как в абсолютной величине, так и в относительной показал преимущества крупных семян.
Именно поэтому крупные тяжелые семена
пшеницы дают выравненные мощные всходы, поскольку первичные (зародышевые) корни и первый лист формируются, практически, только за счет питательных веществ семянки. Мощность зародышевых корней и площадь первого листа напрямую зависят от ее крупности.
Последующие листья, включительно до четвертого, формируются за счет двух источников – питательных веществ, поступающих через зародыш от зерновки, и от начавших свою «работу» зародышевых корешков. После расходования питательных веществ зерна дальнейшее развитие растения происходит за счет зародышевых корней, поскольку развитие придаточных корней по данным автора Пруцковой М.Г. (1976 г.) в благоприятном году начинается примерно через 18 дней после всходов, а в засушливом – через 28 дней.
Зародышевые корни быстро растут в глубину и при достижении глубины 71-100 см оказываются глубже придаточных в два раза, кроме того, они не отмирают при появлении и развитии вторичной корневой системы, и сопровождают все основные фазы развития растений, вплоть до молочно-восковой спелости, сформировавшегося в колосе зерна. В связи с этим, необходимо опять вернуться к значимости крупных семян пшеницы, поскольку их исключительно важное свойство в том, что количество зародышевых корней у крупных семян больше, чем у мелких.
Так, Ромащенков Д.Д. (1951 г.), исследуя зависимость энергии прорастания яровой пшеницы от образования первичных корней, приводит данные о том, что в рамках приведенных им исследований более чем у 80% крупных семян было по 5 зародышевых корней, а у 80% мелких семян – по 3-4 зародышевых корня.
Роль зародышевых корней в формировании колоса у озимой и яровой пшеницы различна. Если у озимой пшеницы вторичные корни появляются осенью и к колошению достигают большой глубины, что и обеспечивает урожай боковых побегов близкий к урожаю главных побегов, то у яровой пшеницы картина другая. Вторичные корни формируются позднее зародышевых на 25-35 дней, залегают мельче, и основная нагрузка на формирование урожая ложится на зародышевые корни. Так исследования Носатовского А.И. показали, что доля урожайности, обеспечиваемая зародышевыми корнями, составляет не менее чем 70% от урожая, сформированного всей корневой системой растения. Если
предположить, что приведенные данные для сравнения продуктивности зародышевых корней относятся к среднему их количеству (3-4 шт.), то количество зародышевых корней крупных семян, при их количестве 5-6 шт., могут обеспечить еще большую продуктивность при отсутствии вторичных корней. Особенно высока роль зародышевых корней для яровой пшеницы (пшеницы твердых сортов) в засушливые годы, когда в сухом слое почвы вторичные корни не развиваются, и весь урожай формируется только за счет зародышевых корней. В этом случае крупные семена, по сути дела, являются средством, снижающим потери урожая от засухи за счет бо́льшого количества зародышевых корней, уходящих в почву на глубину до 2000 см и более, в то время, как стеблевые корни в верхнем обезвоженном слое почвы прекращают свою жизнедеятельность.
Также из вышесказанного следует, что крупная семянка пшеницы, в силу большого потенциала и высокой энергии прорастания и содержащая большее количество исходных питательных веществ, может надежно прорастать с бо́льшей глубины заделки семян при севе, что снижает риски вымерзания для озимых культур и повышает полевую всхожесть при дефиците влаги в период сева, что особенно важно для яровых твердых сортов пшеницы, поскольку набухание стекловидных зерен происходит медленно, и в этой фазе они должны находиться во влажной почве.
Понятно, что крупность семян это половина дела, а вторая половина – их плотность.
