состояние и агрономическое значение семеноведения

СОДЕРЖАНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1. Состояние и агрономическое значение семеноведения . . . . . . . . . . 7
1.1. Предпосылки семеноведения как науки . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Создание единой международной
методики определения качества семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. Формирование семян и плодов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Опыление, оплодотворение, развитие зародыша
и запасных питательных веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Образование, отделение, химический состав
и динамика водного режима плодов и семян . . . . . . . . . . . . .
2.3. Периоды и фазы развития семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3. Физические свойства семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Форма и размеры семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Скважность и натура семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Теплоемкость, теплопроводность и парусность семян . . . . . .
3.4. Гигроскопичность и паропроницаемость семян . . . . . . . . . . .
3.5. Сорбционные свойства семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
27
31
35
37
45
11
17
22
4. Химический состав семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.1. Вода в семенах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2. Углеводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5. Разнокачественность семян и ее агрономическое значение . . . . .
5.1. Генетическая разнокачественность семян . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Матрикальная разнокачественность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Экологическая разнокачественность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
55
57
69
6. Покой семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1. Концепции и теории покоя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Покой семян и факторы, его контролирующие . . . . . . . . . . .
6.3. Особенности недозрелых семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4. Долговечность семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5. Жизнеспособность семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
75
78
86
87
89
СОДЕРЖАНИЕ
299
7. Адаптационные свойства семян и плодов
в процессе их прорастания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.1. Значение гетеротрофного и автотрофного
типов питания в жизни покрытосеменных растений . . . . . . . 99
7.2. Влияние условий формирования
и хранения семян на их всхожесть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.3. Факторы внешней среды,
стресс и прорастание семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
7.4. Механизм прорастания семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
7.5. Прорастание разнокачественных семян . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.6. Морфология прорастающих семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
8. Приемы улучшения качества семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Условия выращивания семян и полевая всхожесть . . . . . . .
8.2. Агротехнические условия прорастания семян
и появления всходов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1. Предшествующая культура.
Аллелопатические взаимоотношения растений . . . .
8.2.2. Обработка почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.3. Сев. Уход за посевами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.4. Удобрения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.5. Меры борьбы с вредителями
и болезнями семян и всходов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. Комплексное влияние важнейших элементов
технологии на адаптационные свойства посевов . . . . . . . . .
133
133
135
136
139
139
141
141
144
9. Теоретические основы уборки зерновых культур . . . . . . . . . . . . 148
9.1. Причины потерь питательных веществ
и снижения качества зерна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
9.2. Определение оптимального срока
и способа уборки зерновых культур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
10. Обоснование способов очистки семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10.1. Способы обмолота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10.2. Способы очистки семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
11. Способы сушки семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.1. Контактная сушка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.2. Сушка высокочастотным током . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3. Радиационная сушка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.4. Конвекционная сушка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.5. Адсорбционная сушка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.6. Сушка с помощью механического обезвоживания . . . . . . . .
164
165
167
168
168
172
172
12. Хранение семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
12.1. Свойства семян и условия хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
12.2. Биохимические процессы при хранении зерна . . . . . . . . . . . 176
13. Оценка качества зерна и семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.1. Органолептическая оценка зерна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.2. Определение стекловидности зерна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.3. Типовой состав . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.4. Определение клейковины зерна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.5. Определение пленчатости зерна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
300
182
182
186
189
192
202
ОСНОВЫ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
13.6. Определение содержания ядра
в зерне овса, гречихи и проса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
13.7. Определение лузжистости семян
масличных и бобовых культур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
14. Методы определения посевных качеств семян . . . . . . . . . . . . . .
14.1. Правила отбора образцов семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.2. Методы определения чистоты
и отхода семян (ГОСТ 1203781) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3. Определение энергии прорастания
и всхожести (ГОСТ 1203884) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4. Определение жизнеспособности семян . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.5. Определение влажности семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.6. Методы определения подлинности семян . . . . . . . . . . . . . . .
14.6.1. Методы определения подлинности семян кормовых,
бобовых и злаковых трав . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7. Определение массы 1000 семян (ГОСТ 1204286) . . . . . . . . .
14.8. Методы определения зараженности болезнями . . . . . . . . . .
14.9. Методы определения заселенности семян вредителями . . . .
14.10. Документы о качестве семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
209
209
215
225
235
241
246
261
264
265
276
279
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Краткий словарь терминов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Приложение. Образцы документов о качестве семян . . . . . . . . . . . 287
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
СОДЕРЖАНИЕ
301
ВВЕДЕНИЕ
Семеноведение — это комплекс биологиче
ских знаний, с его помощью изучаются разви
тие и жизнь семян с момента оплодотворения
до образования нового растения, т. е. от пере
хода его от гетеротрофного к автотрофному ти
пам питания и наоборот. Семеноведение изу
чает образование и развитие семян на мате
ринском растении, состояние и идущие в них
процессы от посева до уборки, разрабатывает
систему приемов получения высококачествен
ного семенного материала и методы определе
ния качества.
Семена, их качество — один из основных
факторов, определяющих величину урожай
ности возделываемого растения. Урожайные
свойства и посевные качества семян во мно
гом зависят от условий выращивания расте
ний (технологических и абиогенных), поэто
му семеноведение является составной частью
растениеводства.
Не следует смешивать понятия «семенове
дение» и «семеноводство». Семеноводство изу
чает систему мероприятий по размножению
сортовых семян, сохранению их в чистоте и
снабжению ими хозяйств. В семеноводстве для
ВВЕДЕНИЕ
5
улучшения физических и урожайных свойств семян по
существующим методикам их разделяют по длине, шири
не, толщине, форме, упругости, удельной массе, цвету и
другим показателям. В каждом конкретном случае мож
но выделить биологически ценные семена.
Объектом исследования семеноведения как науки яв
ляются семена сельскохозяйственных культур. Основные
методы исследования — лабораторный и лабораторнопо
левой.
В задачу семеноведения входит изучение:
§ экологических и агротехнических условий выращи
вания семян для обоснования элементов технологии
возделывания культурных растений;
§ биологических особенностей образования семян;
§ физиологических и биохимических особенностей семян.
На семеноведении основан семенной контроль — сис
тема мероприятий по контролю за качеством семян сель
скохозяйственных культур в процессе их производства,
заготовок, хранения и подготовки к посеву.
В нашей стране за период 1960–1980 гг. вышло посо
бие по семеноведению академика Н. Н. Кулешова «Агро
номическое семеноведение» (1963) и трижды переиздана
(1972, 1976, 1984) книга сотрудников Московской сельско
хозяйственной академии им. К. А. Тимирязева В. В. Гри
ценко и З. М. Калошиной «Семеноведение полевых куль
тур». С тех пор подобных изданий не было, что и вызвало
необходимость публикации настоящей книги.
6
ОСНОВЫ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
СОСТОЯНИЕ
И АГРОНОМИЧЕСКОЕ
ЗНАЧЕНИЕ
СЕМЕНОВЕДЕНИЯ
1.1.
ПРЕДПОСЫЛКИ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ
КАК НАУКИ
В
1863 г. немецкий ботаникрастениевод
Ф. Ноббе в Таранде (Саксония) организовал
первую в мире контрольносеменную станцию
и предложил научно обоснованную методику
определения качества семян. Спустя 13 лет
вышла его монография «Семеноведение», ко
торая и положила начало новой дисциплине,
хотя в Латвии еще в 1858 г. исследованием се
мян занималась опытная станция при Риж
ском политехническом институте.
Австрийский ученый Ф. Габерландт пер
вым выделил из дисциплины «Общее земле
делие» растениеводство. В своей книге «Общее
сельскохозяйственное растениеводство» (пере
вод В. И. Ковалевского, СПб., 1879) он опре
делил одной из основных проблем новой нау
ки проблему семян.
В России развитие семеноведения как нау
ки связано с именем Н. Е. Цебеля, опублико
вавшего в 1882 г. монографию «Учение о се
менах». В 1888 г. С. М. Богданов издает кни
гу «Потребность прорастающих семян в воде».
Первая станция испытания семян была от
крыта в 1877 г. при Главном ботаническом
саду в СанктПетербурге под руководством
1. СОСТОЯНИЕ И АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ
7
профессора А. Ф. Баталина. На этой станции много лет
работал К. В. Каменский, автор первой отечественной кни
ги по семеноведению «Основы сельскохозяйственного се
меноведения» и выдержавшей ряд изданий «Методики ис
следования качества посевного материала».
В 1913 г. сотрудники станции испытания семян на
чали издавать журнал, посвященный вопросам научного
семеноведения (1913–1928), это был первый в мире жур
нал такого профиля. На его страницах были напечатаны
многие работы, сохранившие значение до настоящего
времени. Деятельность станции, преобразованной в даль
нейшем в отдел семеноведения Главного ботанического
сада, продолжалась до 1931 г. После этого научномето
дическое руководство по семеноведению и контрольно
семенному делу было возложено на отдел семеноведения
ВНИИ растениеводства.
В 1881 г. профессор А. А. Фадеев при кафедре общего
земледелия Петровской земледельческой и лесной акаде
мии организовал контрольносеменную станцию. В 1886 г.
руководство ею было поручено В. Р. Вильямсу, который в
течение 45 лет оставался на этом посту.
В то время как станция испытания семян в СанктПе
тербурге являлась в основном научнометодическим уч
реждением, а станция при Петровской академии — пре
имущественно учебным, первой понастоящему связанной
с производством и практическим контролем семян стала
Киевская контрольносеменная станция, организованная
в 1897 г. Ее основателем и первым директором был извест
ный растениевод профессор П. Р. Слезкин.
К началу Первой мировой войны (1914) в России су
ществовало около 50 контрольносеменных учреждений,
расположенных по территории империи. Они были плохо
оборудованы, не имели единой методики и подготовлен
ного персонала.
Семенной контроль получил широкое развитие после
1917 г., и большое влияние на его развитие оказал дек
рет о семеноводстве (13 июня 1921 г.), который способ
ствовал созданию новой системы семеноводства, а также
8
ОСНОВЫ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
научной разработке вопросов семеноведения и семенно
го контроля.
Государственные семенные инспекции — они имелись
в каждом районе и области, — должны были контроли
ровать:
§ подготовку семенного материала к посеву;
§ посев сортов, включенных в государственный реестр по
использованию в данном конкретном районе, области;
§ выращивание, хранение, соблюдение государственных
стандартов (ГОСТов) на семена сельскохозяйственных
культур;
§ проверку семян на посевные качества с выдачей сер
тификатов, где указывались результаты проверки и
рекомендации по их использованию.
1.2.
СОЗДАНИЕ ЕДИНОЙ
МЕЖДУНАРОДНОЙ МЕТОДИКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СЕМЯН
В нашей стране важнейшим условием при проверке
посевных качеств семян является применение всеми госу
дарственными семенными инспекциями единой методи
ки исследования семян. Следует иметь в виду, что семена,
заготавливаемые в том или ином районе, распродаются
практически по всем регионам.
Получить сравниваемые результаты анализов этих се
мян возможно только при применении единой методики
работы и однотипной аппаратуры. Нужен одинаковый
подход к оценке качества семенного материала и методам
определения его качества. Поэтому наряду со стандарта
ми на качество семян устанавливаются также стандарты
на методы определения качества семян. Они обязательны
для всех государственных семенных инспекций и кон
трольносеменных лабораторий, имеющих право выдавать
сертификаты о качестве семян.
Первый отечественный стандарт был издан в 1930 г., и
с тех пор происходит непрерывное их усовершенствование.
1. СОСТОЯНИЕ И АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ
9
Опыт России по стандартизации методов анализа семян
используют многие страны.
В 1924 г. была создана Международная ассоциация по
семенному контролю — ИСТА (International Seed Testing
Association — ISTA). Штабквартира ассоциации находит
ся в Вашингтоне и Кембридже, в нее входят 40 стран мира.
Один раз в три года эта организация проводит конгресс по
методам анализа семян. Между конгрессами постоянно
работают 14 комитетов.
Ассоциация призвана содействовать решению всех во
просов, связанных с применением апробированных и уни
фицированных методов испытания и оценки качества се
мян, с целью обеспечить эффективность производства очи
стки и использования посевного материала.
10
ОСНОВЫ СЕМЕНОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
ФОРМИРОВАНИЕ СЕМЯН
И ПЛОДОВ
С производственной точки зрения семенами,
или посевным материалом, называют все те
органы растений, которые используются для
посева.
С ботанической точки зрения семя — это
развившаяся в результате оплодотворения се
мяпочка, заключающая в себе зародыш и за
пас питательных веществ для него.
Плодом называется преобразованный вслед
ствие оплодотворения гинецей одного цветка,
который состоит из семени (или многих семян)
и околоплодника вместе с приросшими или
сохранившимися при гинецее органами цвет
ка или соцветия.
2.1.
ОПЫЛЕНИЕ, ОПЛОДОТВОРЕНИЕ,
РАЗВИТИЕ ЗАРОДЫША И ЗАПАСНЫХ
ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
Опыление происходит различными спосо
бами — у самоопыляющихся, или автогамных
видов в одном и том же обоеполом цветке, но
чаще между разнополыми цветками одной осо
би (гейтоногамия) или разными особями (пе
рекрестное опыление).
2. ФОРМИРОВАНИЕ СЕМЯН И ПЛОДОВ
11