СПОСОБ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТКА ВЛАГИ
METHOD OF ASSESSING BIOLOGICAL ACTIVITY OF PREPARATIONS TO IMPROVE SOWING PROPERTIES OF GRAIN SEEDS IN CONDITIONS OF LACK OF MOISTURE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к обработке семян стимуляторами роста растений и касается нового способа оценки качества препаратов-стимуляторов для предпосевной обработки семян, повышающих урожайность растений в условиях недостатка влаги.
Известен способ оценки качества стимуляторов для предпосевной обработки семян по урожайности растений [1].
Недостатком данного способа является низкая производительность (в нашей природной зоне эксперименты можно проводить 1 раз в год) и дополнительная вариабельность результатов, возникающая из-за изменяющихся год от года погодных условий.
Наиболее близким к заявляемому является способ оценки качества стимуляторов по прорастанию семян в условиях дефицита воды - времени, в течение которого появляются проростки у 50% семян [2].
Основным недостатком данного способа является низкая производительность при проведении экспериментов. Проростки надо периодически пересчитывать, что при большом количестве семян (100 и более) требует значительных трудозатрат, а процесс проращивания продолжается до 7 суток.
Целью изобретения является разработка способа оценки биологической активности препаратов, рекомендуемых для повышения посевных качеств семян зерновых культур в условиях недостатка влаги, позволяющего получать результаты с высокой степенью достоверности и повышение производительности труда при выборе и разработке препаратов-стимуляторов, эффективно действующих в условиях недостатка влаги.
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, в том числе в условиях недостатка влаги. Необходимость исследования стимулирующей активности препаратов в условиях недостатка влаги следует из того, что зерновые культуры выращивают и в засушливых условиях, а эффективность действия препаратов в почвах при достаточном увлажнении и в условиях недостатка влаги требует проверки в каждом конкретном случае. Для оценки действия препаратов стимуляторов в условиях недостатка влаги одинаковые навески семян помещают в стаканчики, засыпают песком в количестве, в 4 раза превышающем вес семян, и добавляют к одним раствор осмотика, имитирующего условия недостатка влаги, а к другим растворы, содержащие испытуемые препараты-стимуляторы и осмотик. Добавляют одинаковые навески растворов осмотика и растворов, содержащих изучаемые препараты и осмотик. После этого стаканчики с образцами ставят в емкости, которые герметично закрывают и выдерживают определенное время. По прошествии времени измеряют концентрацию углекислоты в емкостях с раствором осмотика и с растворами, содержащими сравниваемые препараты и осмотик, и пересчитывают количество выделяющейся углекислоты на среднюю зерновку. Более высокий показатель характеризует лучшие посевные качества семян и качество препарата стимулятора в условиях недостатка влаги.
Поставленная задача решается тем, что помещают навески семян в замкнутые емкости, после чего семена засыпают сухим песком, вес которого в 4 раза больше веса семян, и добавляют в одни емкости раствор осмотика для имитации недостатка влаги в количестве, равном навеске семян, а в другие емкости добавляют одинаковое с навесками семян количество растворов, содержащих изучаемый препарат и осмотик, при этом оценку биологической активности препаратов осуществляют по разнице количества углекислоты, выделившейся на одну среднюю зерновку при прорастании семян при комнатной температуре за время 16-28 часов в растворе осмотика и в растворах с изучаемым препаратом и осмотиком.
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 препараты, улучшающие посевные качества семян в условиях недостатка влаги 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 на  Фиг. 1 и Фиг. 2.
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
Оценка биологической активности гуматов из бурого угля при обработке их растворами семян
Гуматы из бурого угля рекомендуются для предпосевной обработки семян. Мы использовали гумат калия (натрия) из бурого угля, произведенный ООО НВЦ «Агротехнологии». Изучали влияние растворов гумата концентрации 0,05% на активизацию биохимических процессов при прорастании семян в условиях, имитирующих недостаток влаги (Табл. 3).
Из полученных данных видно, что для семян яровых пшениц сортов «Эстер» и «Злата» и озимой пшеницы сорта «Московская 39» положительного эффекта при использовании гумата из бурого угля практически не наблюдается. Также малозаметен положительный эффект для семян ярового ячменя сорта «Владимир».
Для яровой пшеницы сорта «Юбилейная 80» и экспериментального образца озимой пшеницы ФГБНУ ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова сорта «Л-15 №222» наблюдается положительный эффект порядка 11-12%.
Пример 3
Оценка биологической активности гуматов из низинного торфа при обработке их растворами семян
Препарат на основе гумусовых веществ получали щелочным гидролизом при кипячении низинного торфа с последующим отделением твердой фазы центрифугированием и нейтрализацией щелочного экстракта катионитом в Н-форме. Изучали влияние растворов гумата различных концентраций на активизацию биохимических процессов при прорастании семян в условиях недостатка влаги, которые имитировали раствором осмотика - 5% раствора полиэтиленгликоля (ПЭГ) (Табл. 4).
Из полученных данных видно, что для семян озимой пшеницы наблюдается положительный эффект 15-20% в широком интервале концентраций гумата до 0,25-0,5%.
Из представленных примеров хорошо видно, что предлагаемая методика позволяет оценивать биологическую активность стимуляторов для прорастания семян в условиях недостатка влаги. Обращает на себя внимание тот факт, что эффект использования стимуляторов на разных семенах зерновых культур различен, и, проводя испытания по предлагаемой методике, можно быстро определить, имеет ли смысл использовать конкретный стимулятор на конкретных семенах.
Таким образом, предлагаемый способ, используя простую высокопроизводительную методику, позволяет решать задачу оценки биологической активности препаратов-стимуляторов для предпосевной обработки семян в условиях недостатка влаги. Особенно эффективна предлагаемая методика при разработке препаратов-стимуляторов для засушливых условий.
Литература
1. Христева Л.А., Галушка A.M. Эффективность применения физиологически активных гумусовых веществ для предпосевной обработки семян / Сборник научных трудов «Теория и практика предпосевной обработки семян». К.: ЮО ВАСХНИЛ, 1984, с. 16-20.
2. Аксенов Л.А., Зак Е.А., Бочарова М.А., Клячко Н.Л. Влияние предпосевной обработки семян пшеницы поверхностно-активными веществами на их прорастание при неблагоприятных условиях // Физиология растений, 1990, т. 37, №5, с. 1007-1014.