Исследование всхожести семян Picea Abies лесосеменными станциями стран Баренц региона

Природопользование

DOI: 10.12737/11976 УДК 630

ИССЛЕДОВАНИЕ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН PICEA ABIES .ЛЕСОСЕМЕННЫМИ СТАНЦИЯМИ СТРАН БАРЕНЦ РЕГИОНА

доктор сельскохозяйственных наук, доцент О. И. Гаврилова1

К. В. Гостев1 М. В. Журавлева1

1 - ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Российская Федерация

В статье рассматривается необходимость координации показателей качества семян, обусловленных методиками определения качества. Лесосеменными станциями разных стран используются разные методы, поэтому необходимо корректировать показатели всхожести. Страны, которые имеют близкие климатические, погодные и почвенные условия могут успешно маневрировать партиями семян в неурожайные годы. Состоявшийся в августе 2008 года съезд представителей стран Баренц региона принял решение о проведении работы по сравнению всхожести двух партий семян ели европейской, собранной на территории Финляндии. Лесосеменными станциями Финляндии, Швеции, Латвии, Литвы, Норвегии, Дании и России (Карельский отдел Санкт-Петербургской Лесосеменной станции ФГУ «Рослесозащи-та»), были проведены исследования всхожести по принятым методикам. Оказалось, что методы проращивания семян в большинстве стран близки. Исключение составили Дания и Норвегия, где применяют свои оригинальные методы. Особенно большое различие при проращивании оказалось в ранние сроки, 3-7 дней, которые характеризуют дружность появления всходов. По методам, применяемым в Норвегии, семена обеих партий начали прорастать только на 7 день. Большую дружность прорастания показали методы, применяемые в Швеции и Дании, для свежих семян. Семена второй партии всеми станции были отнесены к свежим, они прорастали в одно время. К 15 дням, в течение которых проводится определение технической всхожести, различие несколько уменьшилось, но для Норвегии осталось существенным в обеих партиях со всеми другими странами. Метод проращивания семян в фильтровальной бумаге, рекомендованный датскими и норвежскими исследователями, дает более низкие показатели всхожести семян по сравнению с традиционно применяемыми в России, Швеции, Литве и Финляндии.

Ключевые слова: лесовосстановление, ель европейская, всхожесть, семена.

Лесотехнический журнал 2/2015

7

Природопользование

STUDY GERMINATION OF SEEDS OF FOREST SEED PICEA ABIES COUNTRY

STATIONS IN THE BARENTS REGION

DSc in Agricultural, Associate Professor О. I. Gavrilova1

К. V. Gostev1 M. V. Zhuravleva1

1 - FSBEIHPE Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russian Federation

Abstract

The article discusses the necessity of coordination methods for determining seed’s quality. Forest seed stations of different countries use different methods, therefore it’s necessary to correct germination factors. The countries with similar climatic, weather and soil conditions can maneuver seed successfully in off years. The Congress of representatives of the countries of the Barents region, held in August 2008, has decided to conduct a comparison of germination of the seed of fir-tree, collected in Finland. Forest seed stations of Finland, Sweden, Latvia, Lithuania, Norway, Denmark and Russia (the Karelian department of Saint Petersburg’s Forest seed station of Federal State Institution "Roslesozaschita") researched the germination by accepted methods. It was set that the methods of germination in most countries are similar. The exception countries are Denmark and Norway, they used theirself original methods. Especially a quite a difference was on the early stages, 3-7 days, that characterize a seedling vigor. For the methods applied in Norway, seed began to germinate only on a seventh day. The methods, using in Sweden and Denmark, shew a big seedling vigor for fresh seed. Seed of the second party were certain as more fresh by all stations; they germinated at the same time. A difference decreased to 15 day of holding the technical definition of germination, but for Norway a difference remained essential for both parties with all other countries. The method of seed germination in the filter paper, recommended by the Danish and Norwegian researchers, gives lower rates of seed germination compared to traditionally using in Russia, Sweden, Lithuania and Finland.

Keywords: reforestation, fir-tree, germination, seed.

При искусственном лесовыращивании высев семян лесных растений, их транспортировка, закладка на стратификацию и хранение не допускаются, если они не прошли государственный семенной контроль и не проверены их посевные качества; не имеют документов, удостоверяющих их происхождение и качество; некондиционные и неизвестного происхождения; не соответствуют по своему происхождению требованиям лесосеменного районирования; непригодны

для использования их в конкретных лесорастительных условиях и при наличии в них карантинных сорняков, болезней и вредителей. Еосударственный семенной контроль проводят с целью обеспечения соблюдения требований законодательства Российской Федерации, государственных стандартов и иных нормативных документов в области семеноводства лесных растений физическими и юридическими лицами, осуществляющими деятельность по производству, заго-

8

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

товке, обработке, хранению, реализации, транспортировке и использованию семян лесных растений.

На съезде представителей лесосеменных станций стран Баренц региона, состоявшемся в августе 2008 года в Финляндии, было принято решение о координации работ по определению качества семян. Это вызвано все большим развитием межгосударственных связей, в частности лесного дела, в пределах Баренц региона.

Семенной контроль проводят Российский центр защиты леса (ФГУ "Рослесоза-щита") и его филиалы - отделы - лесосеменные станции в соответствии с государственными стандартами или иными нормативными документами по семеноводству лесных растений.

Посевные качества семян - совокупность признаков, характеризующих пригодность семян лесных растений для посева и выращивания из них посадочного материала и лесных культур - устанавливают путем анализа средней пробы в соответствии с действующими ГОСТами. При этом определяют влажность, чистоту семян, всхожесть, жизнеспособность, доброкачественность, энергию прорастания, массу 1000 шт. семян. При необходимости определяют зараженность семян энтомо- и фитовредителями. Для определения класса качества семян устанавливают чистоту и всхожесть семян.

Чистота семян - процентное содержание чистых семян исследуемой породы в партии - определяется отношением массы чистых семян к первоначальной массе, взятой для анализа навески.

Всхожесть - способность семян прорастать и давать нормально развитые проростки

при определенных условиях за установленный ГОСТом для каждой породы срок. Всхожесть - основной показатель качества семян - определяют проращиванием в соответствии с техническими условиями и выражают в процентах. В лабораторных условиях определяют техническую и абсолютную всхожести семян. Число нормально проросших за установленный срок, выраженное в процентах к общему количеству семян, взятых для проращивания, называют технической всхожестью. Абсолютная всхожесть -это число нормально проросших за установленный срок семян, выраженное в процентах, к количеству полнозернистых семян, взятых для проращивания. В ряде случаев приходится определять грунтовую всхожесть - число семян, давших всходы в условиях посева в грунт, выраженное в процентах к общему числу высеянных семян.

Энергия прорастания - способность семян давать нормальные проростки за установленный ГОСТом более короткий, чем для определения всхожести, срок. Этот показатель определяют одновременно со всхожестью, он характеризует дружность прорастания семян. Энергия прорастания тоже может быть технической и абсолютной.

Партии семян, предназначенные для реализации, в том числе и для вывоза из Российской Федерации или закладки в Федеральный и Страховой фонды, имеют сертификаты, удостоверяющие сортовые и посевные качества семян. На кондиционные семена, предназначенные для собственных нужд их производителей, а также на семена, проверенные не по всем нормированным стандартами показателям и не соответствующие требованиям государственных

Лесотехнический журнал 2/2015

9

Природопользование

стандартов и иных нормативных документов в области семеноводства, выдают удостоверения о посевных качествах семян. В процессе хранения страхового фонда семян хвойных пород производят проверку их качества, по результатам которой выдают "Результат анализа семян". Выдача сертификатов, удостоверений о качестве семян и результатов анализа осуществляют ФГУ "Рос-лесозащита" и его филиалы - отделы - лесосеменные станции.

Всхожесть определяется методом проращивания для семян с вынужденным покоем (сосна обыкновенная, ель, лиственница, пихта, береза, акация, вяз, тополь, дуб) согласно ГОСТ 14181-86.

Всхожесть мелких и средних по крупности семян определяется на контрольных лесосеменных станциях на специальных столах для проращивания. Стол для проращивания состоит из большой ванны, которая наполняется водой. Температура и продолжительность дневного и ночного периодов регулируются автоматически. Пульт управления может быть подключен к компьютеру, который следит за температурой и регистрирует ее изменения. На стол устанавливаются три пластины для проращивания. Фильтрующие бумаги, оснащенные сердечниками, раскладываются на столе таким образом, что сердечники входят в отверстия пластин для проращивания. Сердечники впитывают воду и поддерживают фильтрующую бумагу во влажном состоянии. Дозатором семян, подключенным к отсосу, семена подцепляются и кладутся на бумажный фильтр. Колоколообразные чаши устанавливаются на каждый бумажный фильтр. Стеклянные пластины устанавливаются на раму для улучшения го-

могенности условий проращивания и минимизации испарения. Для определения всхожести партии берут четыре сотни семян. Условия проращивания:

а) температурный режим 20-22 °С и освещенность регулируется автоматически;

б) влажная среда: проверяется увлажненность ложа, уровень воды в аппаратах поддерживают на 2-3 см ниже ложа семян;

в) доступ воздуха.

Срок проращивания установлен отдельно для каждой породы: для сосны, лиственницы, ели обыкновенной - 15 дней; ели сибирской, акации, пихты - 20 дней. Учет проросших семян сосны, лиственницы, ели обыкновенной проводят на 3, 5, 7, 10, 15 дни (началом проращивания считают день, следующий за днем раскладки семян). Проросшие семена можно классифицировать как нормально развитые проростки и как различные категории ненормально развитых. К нормально проросшим относятся семена с длиной корешка не менее длины семени.

Исходя из основных факторов, влияющих на прорастание семян, существует множество различных альтернативных способов проращивания семян.

Например, существует способ проращивания семян в мешочках. Это разновидность метода, описанного Норманом Дено (Norman Deno) в его исследованиях о проращивании семян и используемого во всем мире для энергичного прорастания семян. Способ проращивания семян в мешочках достаточно прост: семена вкладываются в свернутую смоченную фильтровальную бумагу или другой влажный материал (например, ватный тампон), материал с семенами помещается в мешочек с замком застежкой

10

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

зиплок (ziplock baggy), со временем происходит прорастание семян.

Также существует способ проращивания семян в губке. Губка разрезается на две части, после этого семена помещаются между этими двумя половинками и “бутерброд” кладется в пакет с застежкой (zip-lock). Через сутки губка с проросшими семенами вынимается из пакета.

Весьма интересный метод проращивания семян предлагает Клифф Блекмен (Cliff Blackman). Он предлагает поместить семена в маленький контейнер или блюдо Петри на один слой бумажного полотенца. Далее семена выравнивают в одном направлении. Нет необходимости специально накрывать семена бумагой. Следует добавлять кипяченую, но достаточно охлажденную воду, чтобы пропитать бумажное полотенце и удостовериться, что семена хорошо смочены водой (при этом полезно сбрызнуть прорастающие семена аэрозолем 500 мл с 0,5 г/л подкормки Phostrogen). Семена закрываются крышкой.

Блюдо Петри располагается под наклоном приблизительно 50-70 градусов к поверхности, и поворачивается так, чтобы узкий конец семени располагался к низу. Лишняя влага стечет и накопится в самой низкой точке блюда; это будет запас воды, который будет поглощаться постепенно, поскольку бумажная ткань пересыхает. Следует удостовериться, что бумажное полотенце достает до низа этой области, чтобы находиться в контакте с влагой и постоянно смачиваться. Во время проращивания семян следует поддерживать достаточный уровень влажности, не позволяя впитывающей бумаге пересыхать.

В Скандинавских странах, как и в России, семена проращиваются на специ-

альном столе. Существуют некоторые различия в конструкции аппаратов для проращивания семян. Например, в Швеции автоматика стола, включая и выключая подсветку, искусственно создает световые периоды день/ночь и очень точно поддерживает температуру на ложе для проращивания, которая является различной для дневного и ночного периодов.

Семенам хвойных пород для прорастания необходимы наличие влаги, оптимальная температура и кислород. Вода способствует набуханию семени и стимуляции развития проростка, а также вымыванию ингибиторов роста. Ростовые процессы начинаются только при температуре более +10 °С при обязательном наличии кислорода для процессов окисления и дыхания. Семена обычно нуждаются в более высоких концентрациях кислорода для прорастания, чем это требуется для последующего роста проростков. Кислород для дыхания необходим на ранней фазе прорастания семян, поэтому снабжение кислородом влияет на прорастание. Относительно высокая потребность в кислороде у семян некоторых видов растений объясняется наличием кожуры, являющейся барьером для диффузии кислорода в семенах. Влияние различных методов проращивания на показатели развития проростков можно проследить на примере исследований, которые проводились в семи странах с использованием двух партий семян ели европейской. Программа исследований была разработана на специальном семинаре по лесосеменному делу на научной станции Института леса Финляндии METLA в Кухмо. На основе результатов, полученных в разных странах, были составлены графики технической всхожести семян, связанные с

Лесотехнический журнал 2/2015

11

Природопользование

применением различных методов и условий для проращивания. От каждой партии отбиралось по 4 повторности (количество семян одной повторности составляло 100 штук), семена проращивались (табл.). Во время исследования технической всхожести во всех странах применялся прибор "Hobo", который фиксирует температуру и освещенность каждые 20 минут. Происхождение семян - северная и средняя часть Финляндии, сбор с лесосеменных плантаций второго поколения. Семена очищались на специальном оборудовании, проводилась калибровка семян и отбор по плотности.

На основании полученных данных всхожести лесосеменными станциями разных стран видно, что результаты методов проращивания семян в семи странах получились различными. Таким образом, применение разных методов, как и ожидалось, привело к различиям в абсолютных показателях всхожести. Особенно сильные отличия при проращивании оказались у лесосеменных станций Норвегии и остальных стран. Российские методы проращивания оказались по полу-

ченным результатам близки к методикам Финляндии и Литвы. В Литве, как и в России, до сих пор пользуются ГОСТами, разработанными в СССР. Методики для проращивания семян в Швеции и Финляндии также близки к российским методам, что наглядно продемонстрировано при анализе результатов проращивания семян для двух разных партий (рис. 1, 2).

Особенно большое различие при проращивании оказалось в ранние сроки, 3-7 дней, которые характеризуют дружность появления всходов. К 15 дням, в течение которых проводится определение технической всхожести, различие несколько уменьшилось, но для Норвегии осталось существенным в обеих партиях относительно других стран (рис. 3, 4). При проведении исследований всхожести семян большое значение на абсолютные показатели всхожести имеют методы проращивания. Для разных стран, применяющих различные методы проращивания семян, определение показателей их качества может не совпадать.

Семена партии Т03-06-0414 в основ-

Таблица

Номера партий семян ели, участвовавших в исследовании технической всхожести в разных странах

Страна Номер выборки

Партия семян ели ЮЗ-060414 Партия семян ели М29-96-3020

Дания 7,8,22,11 42,37,49,62

Швеция 10,27,2,17 35,60,58,64

Норвегия 29,32,30,9 47,52,44,50

Финляндия 3,12,16,18 63,54,53,56

Латвия 23,26,4,6 34,48,40,36

Литва 31,1,19,14 46,59,55,45

Россия 20,15,21,5 57,43,33,38

12

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

Рис. 1. Результаты исследования технической всхожести семян партии Т03-06-0414

5 7 10 14 21

День от закладки семян на проращивание

Рис. 2. Результаты исследования технической всхожести семян партии М29-96-3020

ном прорастали на 10 день после закладки, и только в Норвегии максимальный процент прорастания приходится на 14 день. Для второй партии у большинства стран прорастание произошло в основном до 7 дня, в то время, как для Норвегии и Швеции только на 10 день.

Метод проращивания семян в фильтровальной бумаге, рекомендованный датскими и норвежскими исследователями,

дает более низкие показатели всхожести по сравнению с традиционно применяющимися в России, Латвии и Финляндии.

Безусловно, происхождение, селекционная категория и длительность хранения влияют на показатели качества семян. Однако при координации работ по лесовосстановлению, связанных с пересылкой и использованием семян в разных странах необходима координация показателей и понима-

Лесотехнический журнал 2/2015

13

Природопользование

Двньот начала закладки евмян на приращивание

Рис. 3. Процент проросших семян на определенный день учета для партии ТОЗ-06-0414

Рис. 4. Процент проросших семян на определенный день учета для партии М29-96-3020

ние различий, которые дает применение разных методов определения их качества.

Таким образом, при использовании семян ели из стран Баренц региона наиболее близкими к российским были показа-

тели качества, определенные в Дании, Литве, Финляндии. Максимальные расхождения с российскими исследованиями лесосеменных станций всхожести семян ели имели станции Латвии и Швеции.

Библиографический список

1.ГОСТ 13066.1-67. Семена деревьев и кустарников. Отбор образцов [Текст]. - М. : Государственный стандарт РФ, 1998. - 13 с.

14

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

2. ГОСТ 13056.6-97. Семена деревьев и кустарников. Методы определения всхожести. [Текст]. -М. : Государственный стандарт РФ, 1998. - 13 с.

3. ГОСТ 14161-86. Семена хвойных древесных пород. Посевные качества. Технические условия [Текст]. -М. : Государственный стандарт РФ, 1998. - 13 с.

4. Лейнонен, Т. Лесовосстановение на Северо-западе России и сравнение с Финляндией [Текст] : Комментарии финских специалистов / Т. Лейнонен, М. Туртиайнен, А. Сиекки-нен. - НИИ леса Финляндии METLA, 2009.

5. Наставление по лесосеменному делу [Текст]. - М. : Госкомитет СССР по лесному хозяйству, 1980. - 107 с.

6. Справочник по лесосеменному делу [Текст] / под общ. ред. канд. с.-х. наук А.И. Новосельцевой. - М. : Леей, пром-сть, 1978. - 336 с.

7. Указания по лесному семеноводству в Российской Федерации [Текст]. - М., 2000. - 197 с.

8. Norman, С. Deno. Seed Germination: Theory and Practice [Text] / C. Norman. - 1st Suppl Pennsylvania State College, 1996. - 107 p.

9. Nygren, M. Germination characteristics of autumns collected Scots pine seeds [Text] / M. Nygren// Acta for. -Fenn. 201: 1-42-1987/

10. Nygren, M. -Metsapuiden siemenopas [Text] / M. Nygren. - Metsantutkimuslaitoksen tiedonantoja 882/138 sivua, 2003. - 144 p.

References

1. GOST 13066.1-67. Semena derev'ev i kustarnikov. Otbor obrazcov [Seeds of trees and shrubs. Sampling], Moscow, State Standard of the Russian Federation, 1998, 13 p. (in Russian).

2. GOST 13056.6-97. Semena derev'ev i kustarnikov. Metody opredelemja vshozhesti [Seeds of trees and shrubs. Methods for determination of germination], Moscow, State Standard of the Russian Federation, 1998, 13 p. (in Russian).

3. GOST 14161-86. Semena hvojnyh drevesnyh porod. Posevnye kachestva. Tehnicheskie us-lovija [The seeds of coniferous trees. Sowing characteristics. Technical conditions], Moscow, State Standard of the Russian Federation, 1998, 13 p. (in Russian).

4. Leinonen T., Turtiainen M., Siekkinen A. Lesovosstanovenie na Severo-zapade Rossii i sravnenie s Finljandiej: Kommentarii finskih specialistov [Lesovosstanovenie the Northwest Ros-these and a comparison with Finland. Comments of Finnish experts]. Forest Research Institute Fin lyandii METLA, 2009. (in Russian).

5. Nastavlenie po lesosemennomu delu [Manual on forest seed delu], Moscow, USSR State Committee on Forestry, Moscow, 1980, 107 p. (in Russian).

6. Novoselva A.I. Spravochnikpo lesosemennomu delu [Guide to Forest Seed case; under the total. Moscow, 1978, 336 p. (in Russian).

7. Ukazanija po lesnomu semenovodstvu v Rossijskoj Federacii [Notes on the forest seed in the Russian Federation], Moscow, 2000, 197 p. (in Russian).

8. Norman C. Deno. Seed Germination: Theory and Practice. 1st Suppl Pennsylvania State

Лесотехнический журнал 2/2015

15

Природопользование

College, 1996, 107 р.

9. Nygren М. Germination characteristics of autumns collected Scots pine seeds. Acta for Fenn. 201: 1-42-1987/

10. Nygren M. Metsapuiden siemenopas. Metsantutkimuslaitoksen tiedonantoja 882/138 sivua 2003, 144 p.

Сведения об авторах

Гаврилова Ольга Ивановна - профессор кафедры лесного хозяйства и ландшафтной архитектуры, ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», доктор сельскохозяйственных наук, доцент, г. Петрозаводск, Российская Федерация; e-mail: ogavril@mail.ru.

Гостев Кирилл Валерьевич - аспирант кафедры лесного хозяйства и ландшафтной архитектуры, ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Российская Федерация; e-mail: kgostev@gmail.ru.

Журавлева Марина Владимировна - аспирант кафедры лесного хозяйства и ландшафтной архитектуры, ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, Российская Федерация; e-mail: wikmary@mail.ru

Information about authors

Gavrilova Olga Ivanovna - Professor Department of Forestry and Landscape Architecture, FSBEI HPE «Petrozavodsk State University», DSc in Agricultural, Associate Professor, Petrozavodsk, Russian Federation; e-mail: ogavril@mail.ru.

Gostev Kirill Valerevich - post-graduate student of Department of Forestry and Landscape Architecture, FSBEI HPE «Petrozavodsk State University», Petrozavodsk, Russian Federation; email: kgostev@gmail.ru.

Zhuravleva Marina Vladimirovna - post-graduate student of Department of Forestry and Landscape Architecture, FSBEI HPE «Petrozavodsk State University»», Petrozavodsk, Russian Federation; e-mail: wikmary@mail.ru

16

Лесотехнический журнал 2/2015