Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование методов анализа качества и предпосевной подготовки семян сосны и ели

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методов анализа качества и предпосевной подготовки семян сосны и ели"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ЛЕСУ ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЫЕНЙ ЛАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕСОВОДСТВА И МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

АБСИЕВИЧ Надежда Александровна

УДК 630х 232.31

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА КАЧЕСТВА И ПРЕДПОСЕВНОЙ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН СОСНЫ И ЕЛИ

Специальность 06.03.01. лесные культуры, селекция, семеноводство и озеленение городов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой' степени кандидата сельскохозяйственных иауи

Москва - 1У91

Работа выполнена 2з Центральной научно-опытной станции лесного семеноводства и сортоиспытания лесных пород научно-производственного объединения "Фундук"

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, член-

корреспондент ВАСХНИЛ, профессор

А.И.Писаренко

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук А.Я.Лгабавская

кандидат сельскохозяйственных наук М.И.Куликов

Ведущее предприятие - Министерство лесного хозяйства РСФСР

Защита диссертации состоится " ( " ОЩлалХ^Ал 1991 г4 на заседании специализированного Совета К- 028.01.01 во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИЛМ Автореферат разослан " «¿0 " Си/Ш1991 г.

Отзывы на автореферат просии направлять в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: Ш250 г.Пушкино Московской области, ул.Институтская 15, ВНИИЛМ Ученому секретарю специализированного Совета

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат сельскохозяйственных

наук С.й.Цареградскг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Основными направлениями экономического ц социального развития СССР на 1986-1990 годы и ка период до 2000 года предусматривается улучшение воспроизводства лесных ресурсоз, широкое внедрение достижений науки. Ванное место в реализации этой программы принадлежит искусственному лесовыращиванию,успеш-ное развитие которого тесно связано с эффективностью использования семенных ресурсоз леса, с уровней развития используе.чых методов анализа качества и предпосевной подготовки лесных семян. Совершенствовании методов анализа качества и предпосевной подготовки семян сосны и ели посвящена данная диссертация. Исследования проводились в лаборатории семеноводства и лесосеменных плантаций Центральной научно-опытной станции лесного семеноводства и сортоиспытания лесных пород НПО"фундук" с 1935 года по плану НИР Госкомлеса СССР 1тема 01840041208).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ. Цель данной работы заключалась в повышении эффективности использования семенных ресурсов леса и посевных площадей питомников за счет разработка новых методов анализа качества и предпосевной подготовки семян сосны обыкновенной и ели европейской. Основные задачи: I. Разработка экспресс-метода оценки силы семян, обеспечивающего точный прогноз их грунтовой всхожести. 2. Усовершенствование метода ускоренного старения семян для определения их потенциальной долговечности. 3.Разработка и опытно-производственная проверка новоги способа предпосевной подготовки семян,обеспечивавшего значительное повышение их всхожести и интенсивности роста сеянцев.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны способ и устройство для оценки силы семян соснц и ели (а.с.!й 1519541). Метод оценки сиян.семян указанных видов позволяет осуществить .прогноз их грунтовой всхожести за 5-7 суток значительно точнее, чем по технической всхожести.

Усовершенствован метод ускоренного старения сеиян сосш и ели в условиях повышенной температуры и влажности,дающий возможность оценить их потенциальную долговечность перед закладкой на хранение. '

Разработан способ предпосевной подготовки лесных семя« с использованием ультразвука {а.с.К? 1440379) л пара-аминобензоЯ-ной кислоты (ПАБК). Способ обеспечивает повышение грунтовой зс-хожести семян и увеличение биометрических показателей сеянцев на 20-30$.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА, Под руководством соискателя и при его непосредственном участии проведены экспериментальные работы, а также опытно-производственная проверка их результатов.Обработка материалов, их анализ и обобщение проведены ввторои самостоятельно.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основании проведенных разработок лесохозлйственное производство получило возможность точно рассчитать нормы высева семян и повысить эффективность использования посевных площадей питомников, рационализировать работу семенохранилищ, увеличить выход стандартных сеянцев и повысить их качество.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на Всесоюзных совещаниях "Химический мутагенез в интенсификации селекции сельскохозяйственных культур" в институте Химической физики АН СССР в 198? и 1990 гг.,на б-й Всесоюзной научно-техничв! кой конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов в Московском институте стали и сплавов в 198? году, на мелдународном симпозиуме "Лесная генетика, селек-цйя и физиология древесных растений" в 1989 году в г.Воронеже, аа международном симпозиуме ИСТА (Международная ассоциация по испытанию семян) "Покой, всхокесть, сила роста и хранение семян в 1990 году в г.Новосибирске, на конференции ЫЛТИ в 1991 году, на ХХУ1 Сессии комиссии им.Л.А.Иванова по анатомии, физиологии и экологии лесных растений в Институте Леса Карельского научного центра АН СССР в 1991 году в г.Петрозаводске.

Опытно-производственная проверка способа предпосевной подготовки лесных семян ультразвуком и ПАБК проводилась в течение 1987-19Э0 гг. в Загорском опытно-механизированном лесхозе ВНИИ fi Куроаеком спецсемлесхозе, а также в ОПЛО"Русский лес".

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ и получено 2 авторских свидетельства.

ОБЪЕМ РАБОТ. Диссертационная работа изложена на 157 стран цах машинописного текста, в их числе 10 таблиц, 22 рисунка и с стоит из введения, б глав, вклвчащих выводы и практические ps комендации производству, списка литературы из 180 наименовани! (54 на иностранных языках) и 5-ти приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯШЕ ВОПРОСА

Основной целью определения качества семян является

становление их пригодности для посева. При этом используют тане показатели, как энергия прорастания и лабораторная всхожесть абсолютная и тоническая), В идеальных условиях эта показатели орошо коррелируют с грунтовой всхожестью семян; в то де время бцеизвестно, что, используя их, не всегда возможно определить оведение семян в грунте (Давыдов, 1930; Юрре,1939; Иинин-,1957;

lark и др. ,I958;Gadd, 1963; Заборовский,1963;Геггу jo57. соре-and ,1972; Лихачев,I973;Schopmeyer ,i97^;Stanhway ,1978). спользование соответствующих коэффициентов и формул для рзсче-а норы высева не всегда эффективно. Так, по данный Родина А.Р. Д986), сеянцы сосны обыкновенной получают в лучкем случае из А-22$ высеянных всхояих семян. Отсвда ясна необходимость разра-¡огки новых методов анализа качества лесних семян, которые поз-юлят дифференцировать по потенциальной грунтовой всхожести пар-:ии семян, имеюцие приблизительно одинаковую техническую всхо-сесть, а такхе прогнозировать их грунтовую всхокесть.

Заблаговременная оценка потенциальной долговечности лесных :емнн обеспечивает снижение расходов по обновлении резервного [юнда семян при их длительном хранении. Метод оценки долговеч-iccTit семян путем их ускоренного старения в условиях повышенной температуры и влажности широко используется как у нас в стране, хак и за рубеяоц (lleydecker ,i972;Delouche ,1975;Kaquiro11977; Лихачев и др.,1978,1980; Смирнов,1933; Гуйда,1984; Фоканов, Гуйда,198б). Он позволяет дать лишь относительную сценку потенциальной долговечности испытываемых партий. Однако до сих пор нет единой методики и критериев для оценки этого показателя качества на для лесных семян, ни для семян полевых кульяур. йспользуеынз в настоящее время модификации метода ускоренного старения семяа для оценки их долговечности имеют продолжительность ог несколь"' ких суток до 100-200 дней. При разработке метода оценки потенциальной долговечности лесных семян учитывалась необходимость сп~ ределения условий проведения ускоренного старения семлн с цзльа получения воспроизводимых результатов и выбора критериев оценка степени старения.

Недостаточная эффективность рекомендуемых справочной литературой приемов и митодов предпосевной подготовки семян сосни и ели (Новосельцева и др.,1983) обусловила необходимость поиеза и разработки новых способов их предпосевной обработки, в частности ультразвуком и ПАБК.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования служили семена сосны обыкновенной и ели европейской разного географического происхождения. При проведении опытно-производственной проверки способа их предпосевной обработки использовались сухие и стратифицированные (пог вергииеся снегованию) семена, предназначенные для производстве« ных посевов.

Энергия прорастания и техническая всхожесть средних образцов определялись согласно ГОСТ 13036.6-75, причем учет пророс-пих семян осуществлялся в течение 10 дней проращивания ежедневно, а такле на 15-й день.

. Грунтовая всхожесть определялась путем высева семян в открытый грунт, теплицу или холодный парник из расчета 100 семян на I м строки в 4-х повгорносгях при глубине заделки семян 0,5 си. Мульчирование посевов проводили опилками или песком. Учет грунтовой всхожести осуществляли через 30 дней после высева семян. В производственных условиях грунтовую всхожесть определял) через месяц после посева путем закладки 3-х пробных площадок в какдом варианте опыта с последующим учетом появившихся всходов

Сухое герметичное ускоренное старение лесных семян осущеа твлялось соглашо методике, разработанной Лихачевым Б.С. и др. (1978,1984).

Количество хромосомных аберраций при первом митозе клеток в корешках проростков, полученных из состаренных семян сосны, определялось согласно методике Правдина Л.Ф. и др.(1972), Пау-шевой Э.П.(1980).

Предпосевная обработка семян сосны и ели ультразвуком,как в водопроводной воде, так и в_ растворе ПАЕК, проводилась на ни кочзстотном (18-22 кгц) промышленном ультразвуковом генераторе УЗГ-З-04, позволяющем регулировать интенсивность ультразвуковь колебаний. Обработка семян ПАБК осуществлялась путем их замачг вания в водных растворах препарата различных концентраций в те чоние 18 часов при температуре 25°С.

Полученные в ходе исследований данные обрабатывались статистическими методами (Леонтьев,1966; Лакин,19б8).

СИЛА СЕМЯН И ЕЕ СВЯЗЬ С ГРУНТОВОЙ ВСХОЖЕСТЬЮ

На Ш конгрессе ИСТА в 1977 году под силой семян решоко

ыло понимать "полную сумму тех свойств, которые определяют уро-ень активности ^ли жизнедеятельности семени (или партий семян) о время их прорастания и появления проростков". Любые испытания реднамеренно предусматривающие получение результатов, сходных теми, что получают при посеве семян в грунте, называются испы-аниями на силу семян (Рзггу,1381). Известно, что различия в сие семян проявляются в скорости и однородности их прорастания.

Нами было принято, что количество семян, проросших за вре-я,которое необходимо для достижения максимальной скорости их рорастания, характеризует однородность этого процесса. Макск-:альная скорость определяется наибольшим числом ежедневно пролетающих семян. В то же время совокупная длина гипокотиля и за-юдышевого корешка полученных проростков отражает скорость пролегания каждого семени. Таким образом, для оценка силы семян, ;ак характеристики скорости и однородности их прорастания, несходным подсчет проросших семян за определенный срок проращи-1ания, а такке проведение биометрической оценки полученных про-юстков. •

С целью получения недеформированных проростков для биомет-жческих измерений была осуществлена разработка специального устройства и метода проращивания. Устройство представляет собой усовершенствованную кювету для проращивания. По верхнему краю советы натянуты нити из лески, на которые назешены верхним сги-5omz- образно изогнутые полоски фильтровальной бумаги, слушание фитилями для подачи влаги к семенам, размещаемым заостреи-iiia концом вниз в отверстия нижнего сгиба фитилей. Метод прора-цивания заключается в следующем. Две пробы по 200 шт. семян размещают в указанных устройствах, заполненных 150 мл дистиллированной воды, накрывают стеклом и помещают в термостат. Продолжительность проращивания семян сосны и ели соответственно 120 и 168 часов при постоянной температуре 25°С и освещении 300-500 токе через стеклянные дверцы термостата. Вертикальное "подгеаен-нсе" пояснение семени в устройстве обеспечивает свободное развитие зародышевого корешка и гипокотиля проростков. Температура 25°С выбрана в качестве оптимальной для данных пород в соответствии о рекомендациями ИСТА и существующими ГОСТами. Продолжительность проращивания при данных условиях установлена исходя из динамики прорастания семян сосны и ели на аппарате Якобсена при температуре 25°С: на пятый и седьмой дни проращивания соответственно приходится пик друаности прорастзния семян этих видов,

Учитывая факты положительной корреляционной связи между дружностью прорастания семян и их всхожестью в условиях грунте.данные сроки - 120 и 168 часов - были выбраны в качестве оптимальных для учета состояния проростков и, в конечном итоге, для установ ления качества семян. По окончании проращивания фитили вынимают из кюветы, размещают на стекле и проводят измерения проростков. Силу семян оценивают по числу полученных за указанные сроки про ростков с совокупной длиной гипокотиля и зародышевого корешка более 3 мм, выраженному в процентах от общего числа взятых для испытания семян.

Грунтовую всхожесть прогнозируют по числу сильных проростков. В результате испытания большого количества образцов семян эмпирический путем - через сопоставление длин проростков с данными о грунтовой всхожести семян в теплице - был выявлен критерий,позволяющий разделить проростки на группы "сильных" и "слабых". Как правило, грунтовой всхожести семян соответствует число проростков с совокупной длиной гипокотиля и зародышевого корейка в пределах 3-25 ым для семян сосны и 3-35 мм для семян ели, выраженное в процентах к общему числу семян, взятых для испытания.

Для примера в таблице I приведены сведения о качестве сем: ели, полученные по предложенному способу, а также данные об их всхожести в соответствии с ГОСТ 13056.6-75 и правилами ИСТА в сравнении с их фактической грунтовой всхожестью в холодном пар ниие.Из приведенных данных видно, что прогноз грунтовой всхоже ти, осуществленный по силе семян, оказался более точным по сра нению с прогнозом.выполненным по энергии прорастания и технич кой всхожести, в том числе и с использованием соответствующих коэффициентов. Согласно проведенным расчетам, коэффициент корр ляции между фактической грунтовой всхожестью и ее прогнозом, выполненным по силе семян, составил 0,91 для семян сосны обыкн венной и 0,98 для семр .ели европейской. Математическая обработка результатов по критерию Вилкоксона показала, что имеются существенные различия между энергией прорастания, технической всхожестью с одно»! стороны и грунтовой всхожестью с другой (д1 уровня значимости Р«=0,05). Достоверные различия между показатс лями грунтовой всхоиести и силы семпн отсутствуют. Средняя сш ка прогноза грунтовой всхожести по технической составила 24,4; по энергии прорастания -14,4£, по силе семян -1,21$. ^

Особенности технологии посева,биологии прорастания семян

Таблица I

Результат испытания качества семян ели европейской

!гия ¡техш!-;груцто-2 ¡про- ¡ческая! вая пар- !раста-|1В; иш !ш1я, ;

! % 1 1 ! ! !

■¡Прогноз грун-| Сзибка прогноза ¡тозой всхо- ! грунтовой

¡нести,_2 _ ; всхсдости^-__

Г;; ТПО- "¡ПО

I ' " • титр !энер- !техни-!силе «силелничес- 1Чвскои!оеаяи

сеиян;кой

!всхо- !ЕСХР"

! ! 1 1 1 | I \ . ¿илу- '¡нести КЕйС) растай! нести 1 шш ! 1

Г. 93,0 94,0 30,0+3,2 76,0 47,0 +13,0 -33,0 -4,0

2. 92,0 92,0 84,0+1,5 82,5 46,0 +9,5 -38,0 -1,5

7 ^ • 79,0 81,0 74,0+3,0 66,8 32,4 +12,2 -41,6 -7,2

4. 88,0 89,0 67,0+6,5 66,5 44,5 +21,0 -22,5 -0,5

5. 6,0 8,0 3,0+1,5 3,5 2,4 ' +3,0 -0,6 +0,5

6. 81,0 82,0 68,0+3,8 70,5 32,8 +10,5 -35,2 +2,5

7. 86,0 89,0 73,0+2,5 71,0 44,5 +15,0 -28,5 -2,0

8. 70,0 76,0 52,0+3,9 57,6 30,4 +18,0 -21,6 +5,6

9. 76,0 78,0 53,0+6,2 48,5 31,2 +23,0 -21,8 -4,5

10. 71,0 80,0 49,0+4,3 54,8 32,0 +22,0 -17,0 +5,8

И. 43,0 50,0 25,0+3,2 27,0 15,0 +18,0 -10,0 +2,0

12. 78,0 81,0 57,0+7,7 62,0 32,4 +21,0 -24,6 +5,0

13. 77,0 83,0 48,0+2,6 57,0 33,2 +29,0 -14,8 +9,0

И. 48,0 53,0 40,0+0,3 44,0 15,9 +8,0 -24,1 +4,0

15. 80,0 85,0 65,0+3,2 65,5 42,5 +15,0 -22,5 +0,5

16. 78,0 81,0 71,0+0,9 66,5 32,4 +7,0 -36,8 4,5

17, 47,0 48,0 41,(¿5,1 43,0 14,4 +6,0 -26,6 +2,0

18. 81,0 84,0 54,0+2,2 58,0 33,6 +27,0 -20,4 +4,0

19. 55,0 62,0 43,0+4,9 41,0 18,6 +12,0 -24,4 +2,0

20. 17,0 19,0 20,0+3,4 25,5 5,7 -3,0 -14,3 +5,5

Средняя ошибка прогноза +14 Л -24,4 +1.2Г

г 0,Э4 0,91

0,98 0,92

К- поправочный коэффициент на грунтовую всхожесть (по Цово-

сельцевой и др.,1988). г - коэффициент корреляции с грунтовой зсхогестьп

частности, в крайних частях ареала порода, будут существенным сбразом влиять на точность прогноза грунтовой всхожести по предложенному (как и по лвбому другому) методу. Поэтому для кандог района и технологии посева необходимо вносить коррективы в критерий оценки проростков.

Этот метод,очевидно, может войти в практику лесосеменного. контроля в качестве дополнительного метода экспресс-оценки качества семян, осуществляемой лесосеменными стаициями по требова нию пользователей.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СЕМЯН

Метод определения потенциальной долговечности семян предус иатривает моделирование их ускоренного старения за счет помещения обраацов в условия повышенной температуры и влажности. На. основании полученных данных осуществляют оценку устойчивости с£ ыян к длительному хранению. Однако, в связи с несовершенством оборудования, трудно создавать строго определенные ретт влажности и температуры для всех испытываемых образцов, особенно в разных лабораториях, что затрудняет получение сравнимых и воспроизводимых результатов ускоренного старения семян и позволяе: осуществлять лишь относительную оценку их потенциальной долговечности. Для получения воспроизводимых результатов определен!!! потенциальной долговечности семян сосны и ели были уточнены ус' ловия проведения их ускоренного старения, критерии оценки его результатов. Кроме того, показана возможность прогнозирования хода процесса естественного старения семян по результатам оцен ки их потенциальной долговечности.

В серии предварительных ёкспериментов была разработана сл дующая методика ускоренного старения лесных семян с целью опре деления их потенциальной долговечности. Средняя проба семян ра сыпается в один слой в чашки Петри, которые помещаются с интер валом 3-5 суток в термостат, отрегулированный на постоянную те пературу Выбранный температурный режим позволяет иэС

жать развития сапрофитных грибов, рост которых замедляется по мере повышения температуры.Кроме того, сокращается время,треб} емое для проведения ускоренного старения семян. Все чашки с с< менами помещаются на одну полку термостата, в то время как на другой полке устанавливаются кивоты с дистиллированной водой.» для создания в камере термостата повышенной влажности 190-1005

)дну полку можно при этом рассматривать как слой вода, а другую ;ак слой 'семян. Таким образом, расстояние от самян до поверхнос-;и воды поддер^вается постоянным в течение всего опыта, что 1ажно для получения воспроизводимых результатов. Прсдолжитель-юсть ускоренного старения в данных условиях составляет 5-35 су-:ок в зависимости от исходного качества семян и критериев оценки :тёпеии старения. По окончании эксперимента семена выдерживаются i течение 24 часов в закрытых чашках Петри при комнатной темпера-суре с целью их адаптации к условиям проращивания. Относительная ютенциальная долговечность семян оценивается по их способности задерживать воздействие вышеназванных экстремальных факторов : i знешней среды и устанавливается по изменению таких показателей IX качества, как энергия прорастания, техническая всхожесть,ся-аа семян, а также средняя длина проростков.

Для примера на рис.1 представлены результаты ускоренного старения, проведенного по вышеизложенной методике на 4-х партиях свежесобранных семян сосны обыкновенной разного географического происхождения, имевших I класс качества»

В результате старения семян в экстремальных условиях тем-» иературы и влажности в течение 30 суток две исследуемые на долговечность партии (I и 3) перешли в некондицию (А). Эти партии вероятно, имеют более низкую способность к длительному хранении по сравнению с партиями 2 и 4. Это подтверждается наиболее быстрым снижением энергии прорастания у этих партий (Б).

. Известно, что изменения в стареющих семенах наступают значительно раньше, чем зго можно определить по их лабораторной всхожести и энергии прорастанга (D0l°uchs,IS69). Сила семян изменяется раньше и резче этих показателей (В): через iu суток ускорен ного старения сила семян у партии 3 снижается до уровня менее 5($, в то время как партия 4 сохраняет исходный уровень силы семян в течение 15 суток. Поскольку, как показано нике, снижений силы семян в процессе ускоренного старения более чем ¡¡а 5С$ от первоначального уровня сопровождается значительным накоплением хромосомных аберраций в них, можно предположить, что относительная долговечность семян соответствует времени сохранения ими силы на уровне не ниже 5С£5 от исходного значения. По мнению Juati.ce и База (1978),кривые падения жизнеспособности и силы семян при их старении очень схожи с той лишь разницей, что потеря силы семян предшествует потере жизнеспособности. Это тахкз свидетельствует, что по снижению силы семян в результата

Продолзитсльпсоть старояия, Продолжительность старея сутки сутки

Продолжительность старения, Продолжительность старе! сутки сутки

Рис. I. Изменение показателей качества семян сосны обыкноЕвнн! в результате их л ложи ого ускоренного старения

ускоренного старения мозно прогнозировать снижение их жизнеспособности, т.е. оценивать относительную долговечность лесных семян. Таким образом, по изменению силы семян через 10-20 суток ускоренного старения представленные партии семян сосны можно разделить на недолгозечные (партия 3), долговечные (партия и средне-долговечные (партия I и 2). Необходимо отметить, что старение семян сосны обыкновенной в первую очередь отражается на средней довокупной длинё гипокотиля и зародышевого корейка проростков, полученных при определении силы семян (Г).

Таким образом, одну и зо оценку долговечности семян сосна методом ускоренного старения можно получить, используя различные критерии: через 5-10 суток - это сила семян и средняя совокупная длина гипокотиля и зародышевого корешка проростков; через 30 суток - традиционные показатели их качества.

Многочисленными работами сотрудников ВИР доказано, что прогноз потенциальной долговечности семяп. полученный методой сухого ускореьного старения, хоропо согласуется с результатами ах естественного хранения. В связи с этим для доказательства адекватности оценки относительно!! долговечности семян, полученной по выпеопнсаиноау методу, их хранимости в естественных условиях аз одних и sex sc партиях семян сосны и ели (5 и 3)соответствеп"4 но ) было проведено ускоренное старение предложенным методом влажного ускоренного старения и методом сухого ускоренного старения по Лихачеву (1978). В этих экспериментах нами были получены идентичные оценки относительной потенциальной долговечности испытываемых партий семян обоими методами, что позволяет в дальнейшем распространить выводы по определенно потенциальной долговечности лесных семяп предложенным методом ускоренного влажного старения на ход их хранения в естественных условиях.

Особый интерес представляло изучение цитогенетических изменений подвергнутых ускоренному старению семян сосны обыкновен-. ной при незначительных изменениях их лабораторной (технической) всхожести. В связи с этим был проведен подсчет количества хромосомных аберраций при первом митозе в корешках проростков,полученных при определении силы оостаренных семян. Результаты этой работы представлены в таблице 2.

Согласно полученным данным, снижение технической всхожести семян на 10-12% (в пределах генетического долголетия) сопровождается значительными изменениями их силы и увеличением количества хромосомных абберзций. Поэтому покауатель аилы семян молет

служить критерием оценки их потенциального генетического долголетия- • Таблица 2 •

Посевные качества семян сосны и уровень хромосомных аббераций в них в зависимости от продолжительности ускоренного старения

¡Энергия пво- {техническая! Сила семян,!Количес-!рас$ания,%/$ всхожесть, ! %/% от !тво 1от контроля I %/% от ! контроля 1аббераций, _______________________ ¡контроля_________;_____

Контроль 30,0 / 100 99,5 / 100 88,0 / 100 1,3+^,5 15 дней

старения 87,5 / 97,2 92,5 / 92,9 65,0 / 75,8 7,3 + 0,6 18 дней

старения 78,0 / 86,6 91,0 / 91,4 64,0/72,2 12,6 ±0,6 21 день

старения 71,0 /78,8 87,0 / 87,4 52,0 /59,0 18,6 +1,7

НОВЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДПОСЕВНОЙ ПОДГОТОВКИ ЛЕСНЬК СЕМЯН

Противоречивость и неопределенность указываемых в справочной литературе и статьях режимов ультразвука, используемых для 'предпосевной обработки лесных семян, обусловили необходимость их экспериментального обоснования. Использование ПАЕК для этих целей яакае требует разработки соответствующей методики для семян сосны и ели. Поэтому одна из целей работы состояла в выяснении оптимальных режимов, в разработке методик предпосевной обработки семян данных пород ультразвуком и ПАБК, обеспечивающих значительное повышение грунтовой всхожести и интенсивности роста сеянцев.

■ Важнейший показатель режима озвучивания - оптимальная интенсивность ультразвуковых колебаний - определялась в лабораторных и полевых экспериментах с пятью партиями семян сосны и ели. Применяли три значения интенсивности: 0,3-0,8; 0,9-1,5; 1,6-2,0 Вт/см^.Образцы обрабатывались ультразвуком в воде,семе на контроля замачивались в воде в течение 12 часов. Г1о окончании озвучивания семян устанавливали их техническую и грунтовую всхожесть (табл.3).

Таблица 3

Техническая (числитель) и грунтовая (знаменатель) всхожесть семян, в процентах к контролю, при обработке ультразвуком

Происхождение |й®525225 {интенсивность ультразвука» ¡т/см2

пл 1Ггггт • ТоАлИЧ 6С*" I ———— ——————— ————————

семян ,кая всхо_ . о,3-0,8 ! 0,9->1,5 ! 1,6-2,0

¡жесть,% ! ■ ! -----г--------г-----^----г-----7------т------—т----5—

Сосна обыкновенная (время обработки 5 мин)

Московская обл., Нуровской лесхоз 92 0 100,2/115,1 106,5/126,5 65,3/41,3

Латвийская ССР Вентспилский л-з 95 102,0/118,3 105,0/129,1 74,5/38,5

Орловская обл.,-Мценский л-з 91 94,8/120 110,4/131,7 53,8/21,3

Ивановская обл., Вичугский л-з 86 . 97,5/110,5 ' 105,3/120,8 69,7/27,5

Ярославская обл., Ростовский ЛКБ- 90 ^ 101,3/117,7 107,8/135,9 63,1/34,7

Ель европейская (время обработки 3 мин)'

Коми АССР Кэджеромский л-з 85 108,3/118,5 113,7/130,1 41,7/29,3

Ивановская обл., Мостовский ЛПХ 86 102,4/109,3 108,5/126,2 54 .,9/31,7

Коми АССР ЕртомскиЛ л-з 74 105,5/112,8 110,7/134,7 47,5/25,4

Марийская АССР Сернурский л-з 86 101,3/121,5 114,9/129,0 40,3/19,1

Горьковская обл., Пиаемский л-з 86 108,2/125,9 109,0/137,0 50,2/23,8

Как.видно из табл.3, оптимальная интенсивность ультразвука, обеспечивавшая получение наилучиего стимулирующего эффекта -0,9-1,5 Вт/см^. В дальнейшем для обработки семян использовался только такой режим озвучивания. Незначительное повышение у обработанных семян технической всхожести по сравнению с грунтовой обусловлено тем, что за продолжительный срок проращивания в аппарате Лкобсена прорастают не только наиболее жизнеспособные семена, но и те,что не могут дать всходы в условиях грунта. Это подтверждается данными о динамике прорастания семян (рис.2): как опытные, так и контрольные образцы имеют близкие значения технической всхожести (соответственно 96 и 92/5), однако именно большей активностью прорастания первых в начальный париод

испытаний определяется лучшая их грунтовая всхожесть (74,5$ против 60,9).

Предварительный эксперимент по установлению оптимального времени обработки семян ультразвуком при интенсивности 0,9-1,5 Ет/см*5,проведенный на 10 партиях семян сосны обыкновенной и 10 партиях семян ели европейской показал, что оптимальная продолжительность воздействия для семян первой породы составляет 5-7 мин.,для второй -3-4 миц.Для некондиционных семян сосны оно дол кно быть увеличено до 10 мин.Таким образом, определен оптимальный режим обработки лесных семян ультразвуком при частоте 18-20 кгц: для ели европейской интенсивность -0,9-1,5 Вт/сы2, прс должительность - 3-4 минуты; для сосны обыкновенной -соответственно 0,9-1,5 Вт/см2, 5-7 иинуа.

Для разработки методики предпосевной обработки семян соснь и ели ПАБК в процессе предварительного эксперимента было испытано действие восьми концентраций водных растворов препарата (0,03; 0,024; 0,018; 0,012; 0,006; 0,003; 0,00I5;0,0003jO на ю грунтовую всхожесть. Установлено, что для предпосевной обработки оемян сосны обыкновенной следует применять концентрации ПАВ! 0,0015-0,024^, ели европейской -0,0003-0,012% .

. В дальнейшем была проведена доработка способа предпооевно!

подготовки семян сосны и ели ультразвуком посредством использования в качестве среда для их озвучивания водных растворов ПАЕК.

При проведении опытно-производственной проверни (ОПП) семена высевались как в открытом, так и в закрытом грунте. Варианты обработки включали использование ультразвука в сочетании с ПАБК или без нее, причем, учитывая возможность болызей эффективности витамина при совместном с ультразвуком действии, применялись водные растворы ПАБК с концентрацией 0,005$. Обрабатывались как подвергшиеся снегованию, так и сухие семена сосиы и ели до их снегования и вместо него. Обработанные ультразвуком семена- в отличие от семян контроля- не опудривались перед по- ' севом ни фундазолом'* ни ТО Д.

В таблице 4 представлены результаты ОПП способа прэдпосев* ной обработки семян сосны и ели ультразвуком и ПАБК, полученные в 1937 году. Как видно, обработка семян.ультразвуком в растворе ПАБК способствовала повышению их грунтовой всхожести на 39-58$ и оказалась более эффективной, чем обработка семян ультразвуков в воде. В данном варианте получено 40^-ное увеличение размеров сеянцев, что обусловлено, вероятно, как возрастанием интенсивности физиологических процессов в проростках семян, так и удлинением вегетационного периода за счет более раннего появления всходов. В этой связи закономерным явилось существенное {на 36-

увеличение биомассы растений при совместном действии обоих исследуемых факторов..

У 2-летних сеянцев ели европейской стимулирующий эффект предпосевной обработки семян ультразвуком в растворе ПАБК сохраняется и особенно сильно выражен на сухой массе их надземной части,которая превышает соответствующий параметр контрольных растений на 69-76^5 (данные 1988 и 1989 гг.).

При обработке неснегованных (сухих) семян сосны и ели ультразвуком в растворе ПАБК до снегования и вместо него стимулирующий эффект у 1-летних растений также наиболее выражен на сухой массе их надземной части, которая у сеянцев сосны достигала 194% по отношению к контролю (Куровской мехсемлесхоэ,1989). Кроме тоги, средняя высота сеянцев, взращенных из обработанных ультразвуком сухих семян, на превышала соответствующий

параметр контрольных растений,' в то время как толщина стволика превышала аналогичный показатель контроля лишь на З-Щ.Таким образом,прздлосевнад обработка сухих семян сосны и ели

Таблица 4. Результаты опытно-производственной проверки метода предпосевной обработки семян сосны и ели ультразвуком и ПАБК

----;—----— —;———— —г ■————г——11 ** ]

* 1/ А «Ч АЧ* ЛНЛП 4*А 7 ' Ц{ТА Лт Л НЛ ЖТТГТЛ^ '

Порода ;. Количество всходов на I

I__МЁТО_СТ^ОКИ. _шт

{контроль ¡ульттза-! ¡звук*

.1____1______I

Высота сеянцев, км ¡Сухая масса 100 сеянцев,г

--------1------г-----{-------г---г---

контроль ¡ультра- ¡ультра-! контроль .¡ультра-; ультра-

|звук* ¡эр* I *-звук

I _;-ЗЕук \Шл

пейская°" 69,0+3,2 82,0+7,3 109,0+5,4 72,0+3,6 86,0+4,1 100,0+4,9 13,4+2,1 18,0+0,6 22,6+1,1

(бШ10--------■--

"Русский 100,0 119,0 158,0 100,0 119,0 139,0 100,0 134,3 168,6 лес".теплица)

Ель европей- 135,0+6,8 159,0±6,4 187,0+7,3 38,0+1,9 46,0+2,2 52,0+2,5 5,7+0,2 6,6+0,2 7,8+0,3 екая -----------=---- - - ---

(Загорский 100'° П8'° 139'° 100'° 121>0 137'° 100,0 115,8 1Э5'6 опытно-мэха-нкз изо ванный лесхоз

ВШИДМ.откш-тый грунт)

Сосна обык- 150,0+2,1 160,0+2,9 213,0+3,4 43,0+1,3 57,0+1,9 60,0x2,3 8,3+0,3 10,7+0,2 14,1+0,1

~й 100,0 107^0 142Д) 100,0 133,0 140,0 100,0 128,9 169,9'

мехсемлзсхоз,

открытый .

гдукт)____________________________________

Примечание: В знаменателе - полученные показатели в процентах к контролю

ультразвуком в растворе ПАБК полностью заменяет снегование и вызывает повышение их всхожести, а также улучшение биометрических показателей сеянцев по сравнению со снегованными семенами контроля.

Статистическая обработка полученных результатов показала, что разница между средними значениями биометрических показателей сеянцев в опыте и в контроле, оцененная по критерию Стьюден-та при 5-^-ном уровне значимости, достоверна.

На основании данных о дополнительном выходе стандартных сеянцев ели европейской в ОГОЮ"Русский лес" расчетный экономический эффект предложенного сдособа предпосевной подготовки семян составил 3,78 руб. с I м^ теплицы.

' ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований разработаны следующие методы анализа качества и „предпосевной подготовки лесных семян:

I. Экспресс-метод оценки силы семян сосны обыкновенной и ели европейской, обеспечивающий за 5-7 суток прогноз их грунтовой всхожести и имеющий ряд преимуществ, таких как: высокая точность; возможность стандартизации метода?' возможность выявления незначительных изменений качества семян, которые нельзя определить, используя традиционные методы их анализа; кратность 'срока испытания; компактность устройства и простота метода;пер-спектива получения значительного экономического эффекта за счет исключения фактов перерасхода семян при завышении нормы высева; исключение фактов нерационального использования площадей питомников при занижении нормы высева семян.

П. Метод определения относительной потенциальной долговечности семян сосны и ели по результатам их ускоренного старения в условиях повышенной температуры и влажности, который позволяет за 5-15 суток получить оценку вышеназванного показателя ка чества. Это обеспечивается созданием экспериментально обоснованных условий влажности и температуры при реализации ускоренного старения семян, а также удачным выбором критерия для оценки его результатов - показателя силы семян. Кроме того, показана возможность использования показателя силы семян для контроля их генетического долголетия. Получены идентичные оценки относительной потенциальной долговечности семян сосны и ели с применением

разных модификаций метода ускоренного старения, что дает основание распространить полученные по предложенной методике выво- • ды о потенциальной долговечности семян на ход их естественного старения.

Ш. Способ предпосевной обработки семян сосны и ели ультразвуком в водном растворе ПАЕК с использованием промышленного ■низкочастотного генератора УЗГ-З-04, который позволяет обрабатывать как сухие, так и подвергшиеся снегованию семена; увеличивать грунтовую всхожесть, улучшить биометрические показатели получаемых сеянцев; получить экономический эффект за счет дополнительного выхода стандартных сеянцев с единицы площади.

По результатам исследований опубликованы следующие работы:

1. Применение улътрэзвука для повышения всхожести некондиционных лесных семян //Тезисы докладов на 6-й Всесоюзной научно-технической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов. -М.,1987.- с.65. ÎB соавторство Атрощенко JI.A.,Проказин А.Е., Саруханов Р.Г.).

2. Влияние ультразвука на посевные качества семян //Лесное хозяйство. -1987. -te2. - с.45-46. (В соавторстве Атрощенко Л.А., Тихонровова Н.М.).

3. Способ обработки лесных семян: A.c. 1440379, 1938. (В • соавторстве Саруханов Р.Г., Атрощенко Л.А.).

4. Способ оценки грунтовой всхожести лесных семян: A.c. I5I954I, 1939. СВ соавторстве Проказин А.Е., Воробьева Г.Д., Атрощенко Л.А.).

5.. Лесное семеноведение - проблемы и достижения // Лесная генетика, селекция и физиология древесных растений // Материалы международного симпозиума (25-30 сен.1989 г.»Воронеж).- М., 1939.-с.92-96. (В соавторстве Яо'локов A.A. ,Иаыонов Н.И., Пого-релова Р.Ф.,"Проказин А.Е.).

6. Использование ультразвука и пара-ашнобензойной кислоть при предпосевной подготовке лесных семян //Лесное хозяйство.-1990,- И. - с.46-49. (В соавторстве Проказин А.Е.,Атрощенко Л.А., Воробьева Г.Д., Лубягииа В.М., Галкина В.И.).

7. Ü принципах оценки посевных качеств лесных семян //Лес ное хозяйство. - 1990. -&4. -с.37-41. (В соавторстве Проказин А.Е.). ■ -

8. Способ к устройство для прогнозирования грунтовой всхо жести лесных семян// Материалы международного симпозиума ИСТА "Покой, всхожесть, сила ¿;оста и хранение семян" (16-26 июля

1990 г.Новосибирск). (В соавторстве Проказкн А.Е., Воробьева Т.Д., Лтрощенко JI.A.).

9.Ультразвуковая обработка - перспективный метод повышения посевных качеств лесных семян // Применение физических и физико -химических методов в технологических процессах.Сборник научных трудов. - М.: Металлургия,1990.-с.88-92. (В соавторстве Проказин А.Е., Саруханов Р.Г..Тарасова H.H.).

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства г.Пушкино, моек.обл. Подписано к печати 25.06.91г. Тираж 100 эрэ.

Заказ 68.