Температура хранения семян овощей. Хранение семян. астры и целозия
Собрав свой семенной фонд цветов, овощей, или приобретя в магазине мы задумываемся, а как хранить семена в домашних условиях оптимально. Очень часто цветоводы и огородники сетуют на то, что свои свежие семена не всходят, или всходят плохо, не говоря уже о тех, которые мы покупаем в магазинах. Обидно, когда гоняешься за желанным сортом, находишь его - а семя не всходит. А ведь на всё есть свои причины.
В домашних условиях найти хорошее место для хранения семян можно, но нужно разобраться, как именно это сделать.
Как на производстве?
Семенохранилище - это сложный механизм. В современном мире все параметры контролирует компьютер. А ведь под контролем есть что держать:
- температура. Её оптимум от 1 до 10 ᵒC;
- влажность. Не более 60%;
- скорость движения воздуха. Постоянное проветривание;
Конечно, в домашних условиях вряд ли мы будем стоять над семенами с термометром и гигрометром. Однако придерживаться этих параметров наши семена будут иметь:
- лучший процент всхожести.
- более длительный срок хранения;
Что понижает сроки всхожести?
Прежде чем положить семена в ящик для хранения, баночки, пакетики и т.д. мы выполняем следующие действия:
- отбираем средние для сорта плоды (да, не лучшие, а именно средние);
- собираем семена. Мы уже писали о том, как выбрать семена - томата и перца ;
- просушиваем;
- упаковываем;
- подписываем.
Все этапы очень важны, но 80% успеха зависит от степени просушивания.
Семя - это жизнь в миниатюре. Оно имеет всё, но несоблюдение условий губит его.
Стандартная влажность – это что?
Именно от этого показателя зависит ход биохимических процессов внутри семени. Обычно мы храним все семена в одном месте (за редким исключением). Правильно ли это?
Семеноводы давно установили, что недостаточная просушка уже в первый год готова погубить 90% семени и оставить нас без урожая и красоты в цветнике.
Так стандартная влажность для семян разных культур разная, к примеру, если рассмотреть цветы, то картина следующая:
- у лобелии - не более 6%;
- наперстянки – 7%;
- виолы (анютины глазки), годеции, кларкии – 8%;
- алиссума, петунии, агератума – 9%;
- вербены, астры, бальзамина – 10%;
- левкоя, циннии, резеды – 11%;
- сальвии, ипомеи, люпина – 12%;
- георгин, мальвы, гипсофилы – 13%;
- ромашки – 14%;
- горошка душистого, декоративной фасоли - 15 %.
Как видно, влажность должна быть не высокая, и повышая её мы провоцируем ухудшение всхожести.
Способность к прорастанию
Не все семена имеют одинаковую способность к прорастанию. Производители семян хорошо осведомлены о сроках всхожести, но тот, кто упаковывает посевной материал в красивые цветные пакетики, часто откровенно дурит потребителя.
Указывая на пакетах конечную дату всхожести «Годно до» иногда временной барьер просто зашкаливает. Не зная сроков всхожести потребитель «ведётся» и остаётся без овощей и цветов.
Долговечность семян различают как:
- биологическую - это способность прорастать при определённых условиях (хотя бы одного семечка);
- хозяйственную (когда прорастает большинство семян).
Биологическая всхожесть всегда выше. Вот именно её и указывают на пакетиках, хотя это уже входит в нарушение прав потребителя.
Биологическая всхожесть у некоторых овощей такова:
- арбуз, огурец, дыня, капуста, редька, редис, баклажан - 10 лет;
- бобы, морковь, горох, томат, тыква, фасоль - до 8 лет;
- пастернак, сельдерей, петрушка, укроп, лук, свёкла, репа, салат, шпинат 5-6;
- щавель, спаржа - 3-4 года.
- кохия, годеция, вербена, тагетес (бархатцы), календула, аквилегия, флокс Друмонда, дельфиниум, нигелла, аспарагус, примула, дороникум - 1-2 года;
- портулак, рудбекия, цинния, виола, георгин, нивяник, кларкия, матиола, гайлардия, герань, пижма, росторопша, астра альпийская, гвоздика Шабо, клещевина - 2-3 года;
- гипсофила, резеда, лобелия, маргаритка, эшшольция, мальва, лаватера, львиный зев, лихнис - 3-4 года
- сальвия, космея, люпин, декоративная фасоль, быльзамин, настурция, гвоздика турецкая, петуния - 4-5;
- душистый горошек, алиссум, левкой, василёк, шалфей - 5-6 лет;
- амарант, целозия - 6-8 лет;
- душистый табак - 7-8 лет.
А вот предельные сроки кондиционной всхожести меньше на 2-3 года.
Основная причина потери всхожести - это высокое содержание влаги. Чем выше влага и температура - тем быстрее проходит порча семян.
Какой должна быть температура?
Считается, что чем ниже температура - тем дольше будут храниться семена. Лучшие условия это холодильник до – 4 ᵒC. Эти условия позволят сохранить семена многих культур на протяжении 10 лет.
Однако есть и исключения. Теплолюбивые культуры должны храниться в сухом и тёплом месте. Так семена огурца в холоде сохраняют всхожесть 3-4 года, а вот в отапливаемом помещении до 10 лет.
Особенно вредно для семян перепад температур. При таких резких колебаниях они быстро теряют всхожесть.
Покупая семена в магазинах или на раскладке, на рынке, мы не задумываемся о том, как семена:
- хранились до упаковки;
- упаковывались;
- хранились после упаковки;
- транспортировались (при летнем зное +30 ᵒC, иле морозе -15 ᵒC);
- хранились в торговой точке (магазин или открытый воздух на рынке).
В чём хранить?
Бытует мнение, что семена вредно хранить в полиэтиленовых пакетах. Аргумент - семя должно дышать. Между тем, сухое семя не дышит.
Если перед вами стоит выбор, в каком пакете купить семена - отдайте предпочтение фольгированной упаковке.
Если семена собраны самостоятельно, то их улаживают в бумажные пакеты, маркируют и хранят в полиэтиленовых мешках. Такое хранение будет препятствовать повышению влажности, и сроки будут большими.
Подводя итог
Чтобы всходы были продуктивными, следует придерживаться следующих правил:
- не приобретайте слишком много семян;
- если есть излишки своих семян реализуйте их (продавайте, меняйтесь, дарите, высевайте);
- перед покупкой новых семян проверьте запасы и всхожесть тех, которые уже есть;
- покупки делайте в специализированных магазинах;
- выбирайте районированные сорта;
- обращайте внимание на срок годности и маркировку на пакете (адрес производителя, факс, телефон);
- семена своего сбора непременно маркируйте с обязательным указанием года сбора.
Правильное хранение семян важно для дружной всхожести сеянцев, здоровья и способности к плодоношению у будущих растений. Каждый сорт имеет свой срок сохранности семян, однако, условия содержания посадочного материала важнее, несоблюдение правил приведет к нарушениям в развитии зародыша, что скажется на дальнейшем росте и качестве сорта. О правилах хранения семян расскажу в статье ниже.
Условия хранения семян
Для сохранения всхожести семян необходимо поддерживать определенные условия содержания посадочного материала. Основная причина нарушения всхожести семян – гигроскопичность посадочного материала. Семена впитывают влагу из воздуха, вследствие чего нарушаются важные обменные процессы. Если посадить такие семена, она не взойдут, потратив время и материалы садовода. Поэтому основная задача для сохранения качества семян – создать необходимые условия, чтобы семена не набирали лишнюю влагу. Условия хранения семян включают:
- Температура хранения семян влияет на процессы, происходящие внутри семени. Чем выше температура окружающей среды, тем активнее дышит посадочный материал, запуская процесс созревания. Оптимальная температура хранения – 15-18 градусов, но существуют исключения: семена корнеплодов не любят низкие температуры, а семена моркови, лука и астры можно оставить на неотапливаемом балконе.
- Влажность семян – главный фактор сохранности. Сюда относится не только показатель влажности в помещении (должен быть не выше 25%), важно качественно просушить семена перед закладкой на хранение. Пренебрежение этим правилом ведет к преждевременному проращиванию семян, появлению плесени или гнили.
- Поддерживайте чистоту в месте хранения семян, посторонний мусор привлекает вредителей, способных уничтожить все запасы.
- Большинство семян храните в герметичных упаковках, исключение составляют бобовые, которым необходима циркуляция воздуха.
- Обеспечьте семенам темноту, свет стимулирует начало роста, темнота гарантирует стадию покоя.
Место хранения семян
Выбирая оптимальное место для хранения семян, обратите внимание на прохладные участки. Если в доме имеется подвал, погреб или подпол – это место идеально подойдет для нашей задачи. При отсутствии таких благ, выбирайте низкие ящики, поближе к балконной двери. Существует два способа хранения семян: открытый и закрытый. Открытый способ хранения семян используется реже и только для некоторых сортов. Он подразумевает тару, пропускающую воздух и влагу (мешочки из джута или льна, сшитые в два слоя). Закрытый способ хранения семян более распространен, состоит из двух слоев. Первый слой – полиэтилен, сохраняющий уровень влажности внутри пакета не выше 6-9%, второй слой – мешочек, деревянная коробочка, металлическая банка. Такой способ надежнее сохраняет семена от проникновения лишней влаги, воздуха, от попадания вредоносных бактерий. Семена в такой упаковке защищены, находятся в стадии покоя до наступления времени посева.
Особенности хранения семян
Опытные садоводы, выращивающие множество культур в огороде, и ежегодно заготавливающие огромное количество семян, придумывают и успешно используют в жизни секреты, помогающие в процессе хранения посадочного материала. Ознакомьтесь с основными нюансами в заготовке семян.
- Для упаковки семян воспользуйтесь металлизированными или полиэтиленовыми зип-пакетами. Подойдут также папки-файлы. При собранной большой коллекции семян опытные садоводы пользуются пластиковыми органайзерами для мелочей, такие легко найти в рукодельных магазинах.
- В каждый пакетик с семенами положите по одной упаковке силикагеля. Он успешно справится с излишней влажностью, сохранив семена на длительный срок.
- Подпишите упаковку, приклеив кусочек мебельного скотча, или вложив внутрь небольшую записку. Укажите, семена какой культуры собраны, сортовую принадлежность, а также не забудь записать дату сбора этих конкретных семян.
- Дата сбора семян важна, поскольку, несмотря на выполненные условия хранения, каждый сорт имеет ограниченный срок хранения. Семена, превысившие этот срок, непригодны к посадке. Например, у лука и кукурузы он составляет всего 1 год, в то же время семена арбуза, дыни, огурцов и кабачков способны храниться без потери качества до 8 лет.
Сбор и хранение семян – ответственное дело, ведь только сажая собственноручно отобранный посадочный материал можешь быть уверен в качестве сорта. Придерживайтесь правил и условий хранения семян, и в новом сезоне огород порадует обильным урожаем.
Подготовка к хранению семян и их хранение – процессы, неразрывно связанные между собой.
Подготовка к хранению семян
- Важно удалять битые и раздавленные семена.
- Семена должны быть чистые, без мусора. От него может начаться загнивание, появятся вредители, которые уничтожат сеянцы.
- Учитывайте особенности для каждого вида растений. Так, например, перед закладкой на хранение семена хвойных очищают от смол (смолистые вещества приводят к потере всхожести), а семена многих растений, находящиеся внутри плодов и ягод, очищают от мякоти, составляющие вещества которой угнетающе действуют на зародыш семени.
Ёмкости для хранения семян
Семена хранят открытым и закрытым способом.Открытый способ хранения семян
При открытом способе семена находятся весь срок хранения в таре, легко пропускающей к семенам воздух и влагу. Такой тарой являются емкости из натуральных тканей – льняных или джутовых, сшитых в 1-2 слоя (торбы, мешочки, мешки и др.).Закрытый способ хранения семян
При закрытом способе хранения семена помещают во влагонепроницаемую тару.Мягкая емкость должна иметь 2 слоя. Верхний обычно из ткани и внутренний вкладыш полиэтиленовый. Влажность семян в полиэтиленовых вкладышах не превышает 6-9%. Полиэтиленовый вкладыш с семенами плотно завязывают для защиты от проникновения влаги, а верхний тканевой просто затягивают или завязывают боковыми ушками.
Где хранить семена
Полностью очищенные семена просушивают. Если предполагается использовать их в течение года, влажность может быть достаточно высокой (до 80%, но лучше остановиться на 50%). Определить этот показатель в домашних условиях невозможно, но в этом и нет особой необходимости. Главное, довести семена до состояния сыпучести.
При повышенной влажности сеянцы могут заплесневеть, прорасти и даже сгнить.Затем их помещают в любые подходящие по размеру емкости, маркируют и убирают на хранение в условиях низких положительных температур, например, в холодильник или в отдельной прохладной комнате – не выше 4–5°С.
Если о семенах каких-либо растений достоверно известно, что они сохраняют удовлетворительную всхожесть в любых условиях, их можно держать и не в холодильнике. Но, если такой информации нет или она недостоверна, хранение должно быть только холодным. Дело в том, что запасающая ткань семян многих культур содержит большое количество масел, которые при положительных температурах постепенно превращаются в жирные кислоты, тормозящие прорастание зародыша. Чем выше температура, тем активнее процесс превращения масел в жирные кислоты, тем быстрее происходит потеря всхожести. Внешне этот процесс никак себя не проявляет. Низкие температуры препятствуют или совершенно прекращают трансформацию масел в жирные кислоты и тем самым сохраняют способность зародыша к развитию, то есть всхожесть семян.
Относительно высокая влажность семян в сочетании с низкими положительными температурами создают условия, аналогичные стратификации.
Есть немало культур, семена которых и при хранении в комнатных условиях сохраняют высокую всхожесть, причем на протяжении многих лет. В их число входят практически все культивируемые виды семейства бобовых, сумаховых, все кизильники и некоторые другие.
Длительное хранение семян
Если необходимо заложить семена на длительное хранение (скажем, хочется создать собственный резервный фонд), поступают иначе.В этом случае семена просушивают более тщательно и значительно дольше: как минимум на протяжении 3–4 недель температуру желательно поддерживать на уровне не ниже 32–35°С. Именно такие условия максимально сокращают содержание влаги в семенах. Затем в том же сухом и теплом помещении их упаковывают в небольшие полиэтиленовые пакеты или пакетики, сделанные из фольги, из которых удаляют воздух и плотно их закрывают (воздухонепроницаемая фольга предпочтительнее). На каждом пакетике указывают название культуры и год сбора семян и помещают в морозильные камеры.
Для большинства культур срок годности семян при этом способе хранения составляет до 20 и более лет. Такой метод не только не ухудшает качество семян, но зачастую существенно улучшает их всхожесть, сокращает сроки и уменьшает растянутость прорастания, свойственную ряду культур.
Необходимость хранения семян связана с биологическими особенностями разных видов растений, сроками посева, особенностями системы семеноводства и другими факторами. Некоторые семена после уборки имеют низкую всхожесть (кориандр, шалфей мускатный), или совсем не прорастают (женьшень). У бобовых встречаются так называемые «твердые семена», которые не способны даже набухать.
Семена озимых растений высеваются уже через 1,0–1,5 месяца после уборки, яровых – через 7–8 месяцев. В системе семеноводства существуют переходные, государственные и страховые фонды, которые хранятся от 1 до 5 и больше лет.
Во всех случаях хранения, как считал Н. Н. Кулешов: «… ко времени посева семена должны иметь высокую всхожесть и способность давать здоровые и сильные растения следующего поколения». Выраженная идея имеет как теоретическую, так и практическую обусловленность. В связи с этим, задачей данной статьи является освещение наиболее важных вопросов, связанных с хранением семян и их долговечностью: жизнеспособность в зависимости от условий окружающей среды при выращивании и хранении, изменчивость биохимического состава, физиологического состояния, анатомической структуры и биологических свойств семян в процессе хранения.
Состояние сохранности качества семян в большой мере зависит от условий выращивания материнских растений, режима уборки урожая и хранения. В зависимости от условий выращивания значительно изменяются различные качественные параметры семян: химический состав и физиологическое состояние, физико-механические свойства, поражение болезнями и повреждение вредителями, генетические особенности, а также биологические свойства (активность наклевывания, энергия прорастания, всхожесть, интенсивность роста проростков, урожайные свойства).
В процессе хранения семена подвергаются действию как эндогенных , так и экзогенных факторов. К эндогенным факторам относятся физиологические, биохимические, генетические и структурные изменения, происходящие внутри семени. Экзогенные факторы разделяют на четыре основные группы: метеорологические , физические , химические и биотические . К метеорологическим относятся: температура, свет, влага, воздух. Физические факторы – ионизирующие и другие виды электромагнитных излучений. С целью обработки семян их воспроизводят индуцировано посредством специальных устройств, однако некоторые из них в разных дозах возникают в природе спонтанно, действуя на живые организмы. Среди химических факторов, действующих на семена во время хранения, наиболее распространенными являются протравители, фумиганты, дефолианты и десиканты, разные консерванты, химические мутагены и тому подобное. Эффект химических агентов зависит от норм, срока и экспозиции действия, условий, при которых происходит их контакт с семенами. К основным биотическим факторам, влияющим на семена во время хранения, принадлежат микроорганизмы, вызывающие болезни, а также вредители.
В зависимости от дозы и экспозиции действия физических и химических факторов на семена, а также условий, при которых оно происходит, эффект может быть разным – стимулирующим, ингибирующим, мутагенным или же летальным.
Во время хранения семян выделяют два периода: в первый период происходит послеуборочное дозревание, в результате которого улучшаются свойства семян, во второй период – старение семян, которое приводит, как правило, к их ухудшению. Изменчивость семян при хранении обусловливается физиолого-биохимическими, структурными, биологическими и генетическими превращениями, которые происходят в них.
Условия выращивания растений и режим уборки семян
Долговечность семян в значительной мере зависит от условий развития материнских растений – густоты стеблестоя, уровня обеспечения основными элементами питания и микроэлементами, степени полегания, поражения болезнями и повреждения вредителями. При выращивании на семенные цели оптимальным является полное минеральное удобрение с преобладанием фосфора.
На качество семян влияют условия уборки. Семена с лучшими свойствами получают при раздельной уборке зерновых растений. Они более устойчивы и во время хранения. Особенно пагубно влияет на семена перестой хлебной массы на корню и длительное пребывание в валках. При этом отмечается сильное распространение инфекции, повреждение вредителями и экологическое травмирование семян.
Значительно влияют на хранение семян метеорологические условия в период их формирования. Исследованиями, проведенными в Мироновском институте пшеницы им. В. Н. Ремесло, установлено, что у семян пшеницы озимой, выращенных в менее благоприятные годы (от цветения до уборки выпало соответственно 265 и 175 мм осадков), за один год хранения посевные свойства снизились больше, чем в семенах урожая, когда выпало 88 мм осадков и температурный режим был лучшим. Отмечена значительная изменчивость качества семян при хранении в зависимости от места их выращивания. Семена, выращенные в благоприятных почвенно-климатические условиях, в течение одного года сохранялись значительно лучше, чем репродуцированные, где почвы менее плодородные, а в период формирования и уборки семян выпадает больше атмосферных осадков при более низкой температуре.
Влажность семян и температура среды
Самым важным фактором, предопределяющим устойчивость семян во время хранения, является их влажность. Установлено, что при изменении влажности ржи с 13 % до 17 % после одного года хранения всхожесть снизилась на 15 %. При десятилетнем хранении семян пшеницы озимой с влажностью 13 % лабораторная всхожесть снизилась с 96 % до 69 %, а семена с влажностью 15 % потеряли жизнеспособность.
Сушка семян до уровня, ниже нормальной влажности, их способность к прорастанию хорошо сохраняется в течение 25 месяцев. При влажности, выше нормативной, значительное снижение всхожести наблюдается уже после десяти месяцев хранения. При хранении влажных семян наблюдаются значительные потери сухого вещества за счет интенсивного дыхания и деятельности микроорганизмов. При хранении семян с влажностью 22 % потери сухого вещества составляют 1 кг на 1 т за сутки. При этом окисляется 180 г углеводов, что сопровождается выделением 674 ккал тепла. Для жизнедеятельности микроорганизмов оптимальная среда создается при влажности семян 18 % и температуре 20°С. Поэтому без семена могут сохраняться при влажности 20 % не более шести дней, 20–25 % – пяти дней, выше 25 % – 1–2 дня.
Тщательная послеуборочная очистка семян обеспечивает значительное увеличение длительности его хранения. В опытах с рожью при влажности 17 % следы плесени в очищенных семенах выявляли через 68 дней, при засоренности 2 % – через 46 дней и 4 % – через 10 дней.
Лучшей температурой для хранения семян является 5–10°С, но удержать такую температуру можно лишь посредством кондиционеров, что достаточно дорого. Поэтому такая температура поддерживается в хранилищах коллекционных образцов. В производственных условиях семена хранятся при естественной температуре, поэтому при влажности больше 15 % и повышения температуры более 10°С резко сокращается длительность безопасного хранения семян (табл. 1).
В условиях Украины температура воздуха летом нередко достигает 30°С и больше, поэтому следует уделять большое внимание влажности семян (особенно страховых и переходных фондов) в хранилищах и на токах, а также при уборке урожая. Повышение влажности и температуры партии семян или ее части может привести к самосогреванию, то есть к спонтанному повышению температуры семенной массы выше температуры окружающей среды. При самосогревании семена теряют всхожесть очень быстро. Так, в период уборки урожая одни-двое суток самосогревания приводит к снижению всхожести на 5–10 %. Для предотвращения самосогревания семена нужно очистить от примесей (особенно влажных), а при необходимости – просушить. Если же самосогревание началось, то необходимо принять меры для его устранения.
Таблица 1
Длительность устойчивого хранения семян зерновых растений в зависимости от влажности и температуры, суток
|
Влажность, % |
Температура, °С |
|||||
|
Длительный срок |
||||||
|
Длительный срок |
||||||
|
Длительный срок |
||||||
Действие температуры на влажность семян во время хранения проявляется комплексно. Общая закономерность такова, что чем выше температура при данном уровне влажности, тем быстрее семена теряют всхожесть. При повышении температуры и влажности семян интенсивность дыхания значительно растет.
В процессе дыхания высвобождается химическая энергия, которая превращается в тепло. Это приводит к самосогреванию семян. Создается среда, благоприятная для развития грибов. В зерновой массе возникает тухлый запах. Следовательно, для специалиста, занятого обработкой и хранением семян, их запах должен быть первоочередным индикатором состояния семян.
Кроме того, при повышенных температурах происходит изменение структуры белков : они коагулируют и превращаются в нерастворимую белковую массу. Коагуляция часто
приводит к денатурации (рис. 1).
В большинстве случаев белки при денатурации теряют биологическую активность. Следовательно, процесс денатурации белков блокирует энзиматическую систему, нарушает весь метаболизм. Семена, в которых происходят такие превращения, испытывают значительные негативные изменения: снижается энергия прорастания и лабораторная всхожесть или полностью теряется их жизнеспособность. В опытах было установлено, что при влажности семян пшеницы озимой 29 % и 32 % и температуре нагревания 50 °С активность фермента каталазы снижалась на 20–25 %, а при 55 °С наступала полная инактивация фермента.
Рис. 1. Денатурация белков при тепловой обработке: а – нативный белок; б – денатурированный белок
При влажности 18 % заметная инактивация каталазы наблюдалась при 65 °С. Минусовые температуры создают благоприятную среду для хранения семян большинства растений. Ученая Л. Бартон установила, что у исследуемых ею видов древесных пород при минус 18 °С всхожесть сохранялась лучше, чем при температуре минус 11 °С и минус 4 °С. При временном консервировании влажных семян хороший результат дает охлаждение в интервале от плюс 2 до минус 4 °С.
Высокая эффективность отмечается при хранении замороженных семян пшеницы, ржи, овса, ячменя и разных кормовых растений. При температуре минус 20 °С в течение девяти лет всхожесть их почти не изменялась, между тем как в лабораторных условиях она снижалась до 30–74 %.
Ученные считают, что в зоне вечной мерзлоты можно значительно дешевле и надежнее обеспечить длительное хранение генетического фонда растений, чем в обычных семяхранилищах.
Опыт консервирования и хранения семян колосовых зерновых, сорго, кукурузы, сои, подсолнечника и других растений накоплено в Крымском институте. При любых условиях семян даже такой тяжелого для послеуборочной обработки растения, как сорго, имеет высокие посевные кондиции. Этот опыт изучается и внедряется.
Герметическое содержание семян во время хранения в разной таре (контейнеры, джутовые, пропиленовые мешки и мешки из пленки, бумажные пакеты, металлические ящики) обеспечивает высокую всхожесть в течение трех лет.
Хранение семян под вакуумом от 10 –1 до 10 –2 Мбар дает возможность сохранять энергию прорастания очень долгое время.
Определенный интерес представляет разработанный в Сибирском НИИ физиологии и биохимии растений АН России способ хранения семян в климокамерах. Он основан на поддержке в оптимальном режиме комплекса факторов. Семена содержатся в герметической стеклянной таре, упакованной в пенопластовые термостабилизирующие блоки. Перед закладкой на хранение семена высушивают при температуре 40 °С до 4–7 % влажности. В камере поддерживается температура 4±0,5 °С с принудительной вентиляцией воздуха.
Влияние температуры среды, типа тары и регуляторов роста на устойчивость семян к хранению
Хранение генетических ресурсов растений является одной из главных задач человечества, его обязанностью перед последующими поколениями. Мировой опыт доказал, что для видов, размножающихся семенами, самым надежным способом долговременного хранения являются генетические банки. Однако и при этом происходит потеря образцов. Одной из важных проблем является создание условий, которые бы обеспечили сохранение в состоянии высокой жизнеспособности и генетической аутентичности и целостности семян разных видов растений.
В последние десятилетия в научной сфере и производстве широко изучаются и внедряются разнообразные регуляторы роста органического и синтетического происхождения. Промышленность поставляет на рынок достаточно широкое многообразие таких препаратов. Считаем, что эти препараты целесообразно апробировать на способность повышать стойкость к хранению семян разных видов растений. В частности, мало изученными в этом отношении являются эфиромасличные и лекарственные растения.
В связи с этим на основе соглашения о совместном исследовании между Институтом растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН Украины, Национальным центром генетических ресурсов Украины (г. Харьков) и Научно-исследовательским институтом семеноводства Южного филиала Национального университета природопользования и биоресурсов «КАТУ» было проведено изучение действия ряда препаратов на устойчивость к хранению семян эфиромасличных растений – фенхеля, кориандра, аниса и шалфея мускатного.
Перед закладкой на хранение образцы семян были обработаны стимулятором роста Емистим С , микробиологическими препаратами Агрофил , БСП , ФМБ . Исследования проводились по специальной методике. Семена высушивались в камере с осушителем воздуха MD 600 (фирмы Munters, Швеция) при температуре 20–25 °С и относительной влажности воздуха 20–25 %. Срок высушивания – 10–15 суток в зависимости от вида растений и исходной влажности.
Хранение семян, обезвоженных до определенного уровня влажности каждого вида растений, осуществлялось в герметически закрытой таре – стеклянных бутылках и многослойных фольгированных пакетах. Контрольные семена хранились в стеклянной таре и фольгированных пакетах в трех температурных режимах: блок № 1 – при нерегулированных температурных условиях, блок №2 – в холодильной камере (фирмы Huurre, Финляндия) при 4 °С, блок №3 – в морозильной камере при минус 18–20 °С. Образцы, обработанные препаратами, были заложены на хранение только в блок № 1 в стеклянные бутылки.
Перед закладкой на хранение, а также после трехлетнего, шестилетнего и девятилетнего хранения проводился анализ основных параметров посевных свойств семян.
В таблице 2 приводятся результаты проращивания семян эфиромасличных растений, обработанных регуляторами роста, при хранении в стеклянной таре при нерегулированных температурных условиях.
Из этих данных видно, что у семян шалфея мускатного через три года хранения лабораторная всхожесть выросла на 7 %. Известно, что семена этого вида эфиромасличных растений отмечаются глубоким органическим покоем, который снимается в результате длительного послеуборочного дозревания. С целью выведения из состояния покоя, семена шалфея мускатного в условиях Крыма высевают под зиму и только весной появляются полноценные всходы.
Всхожесть аниса и кориандра за три года хранения не изменилась. У фенхеля всхожесть семян была низкой (42 %), что свидетельствует о наличии глубокого органического покоя. Через три года хранения всхожесть семян фенхеля повысилась почти в два раза – до 75 %. Через 6 лет хранения при нерегулированных температурных условиях всхожесть семян шалфея мускатного снизилась на 9 %, аниса – на 4 %, кориандра – на 47 %. Всхожесть семян фенхеля в сравнении с исходной выросла на 28 %, а в сравнении с трехлетним хранением снизилась на 5 %.
Таблица 2
Влияние регуляторов роста на динамику лабораторной всхожести семян эфиромасличных растений при хранении
|
Вариант |
Виды растений |
||||
|
Шалфей мускатный |
Анис |
Кориандр |
Фенхель |
||
|
Контроль |
|||||
|
Емистим С |
|||||
Действие регуляторов роста на всхожесть семян разных видов эфиромасличных растений было неодинаковым. Все препараты при хранении семян шалфея мускатного были достаточно эффективными: при шестилетнем хранении на контроле всхожесть семян составляла 78 %, тогда как у обработанных семян препаратом ФМБ она была выше на 12 %, БСП – 20 %, Агрофилом – 21 % и Емистим С – 18 %.
Всхожесть семян аниса, обработанных разными регуляторами роста, в сравнении с контролем почти не изменялась. Достаточно высокой оказалась эффективность препаратов БСП , Агрофил и Емистим С на сохранность семян кориандра – превышение всхожести над контролем составляло от 22 % до 45 %. На сохранность семян фенхеля наибольшее стимулирующее действие (рост всхожести на 9 %) проявил Агрофил , другие препараты были менее эффективными. Лучшими препаратами для обработки семян с целью длительного хранения является: шалфея мускатного – Агрофил , БСП и Емистим С ; кориандра – БСП и Агрофил ; фенхеля – Агрофил .
Всхожесть семян аниса, обработанных разными регуляторами роста, в сравнении с контролем как при трехлетием, так и шестилетием хранении, почти не изменялась.
Изменчивость микроструктуры семян
Микроструктура семян злаков определяется соотношением мелких и крупных крахмальных зерен, белковой матрицы, белка, прикрепленного к крахмальным зернам, а также наличием воздушных полостей. В результате прорастания, поражения грибами, самосогревания, повреждения вредителями и влияния других факторов структура семян подвергается значительным изменениям. В зерновках кукурузы, пшеницы, риса при прорастании поваляются заметные превращения: оболочки и алейроновый слой сильно отекают и увеличиваются в размерах. В клетках алейронового слоя возникают полости, поскольку белки частично расходуются для питания зародыша. Микроструктура центральной части эндосперма изменяется в результате использования белков и крахмала на прорастание. Появляется большое количество воздушных полостей, эндосперм становится рыхлым и хрупким. В связи с необратимостью процессов прорастания, даже набухшие семена неспособны обеспечить нормальные всходы.
При неправильном хранении семян на поверхности и в средине зерновок развиваются плесневые грибы. При этом плодовая и семенная оболочки разрушаются и плесень проникает в эндосперм. Под действием ферментов, выделяющихся грибами, клетки алейронового слоя и эндосперма деструктируются, их поверхность из гладкой и блестящей превращается в губчатую, образуются воздушные полости. В результате структура эндосперма становится рыхлой и хрупкой.
При избыточной влажности семян во время их хранения за счет повышения интенсивности дыхания зерновой массы и других биотических компонентов (микроорганизмов, насекомых) температура повышается до 55–65 °С, а то и до 70–75 °С. Это явление называется самосогреванием. Оно сопровождается гидролитическими процессами и интенсивным развитием плесневых грибов. В результате гидролиза крахмала семена приобретают ложную стекловидность. При этом изменяется анатомическая структура всех частей зерновки. Консистенция гиалоплазмы клеток эндосперма становится будто застывшей, крахмальные зерна повреждаются ферментами. Белковая матрица эндосперма частично расходуется на дыхание и жизнедеятельность грибов. В итоге образуются воздушные полости и эндосперм становится рыхлым.
Повреждение семян клопом-черепашкой происходит в полевых условиях, когда насекомое вместе со слюной вводит в эндосперм протеолитические, амилолитические и липолитические ферменты. Активные ферментативные реакции вызывают разрушение белковой матрицы и крахмальных зерен. Клейковина в поврежденном зерне разрежается, темнеет или совсем не отмывается. Зерновка становится рыхлой, эндосперм хрупким.
Таким образом, в результате прорастания, поражения грибами, самосогревания и повреждения клопом-черепашкой в семенах происходят глубокие микроструктурные нарушения, которые приводят к изменению их биохимического состава и физиологического состояния. В результате значительно снижаются биологические свойства семян или полностью теряется жизнеспособность, что исключает возможность использования их как посевного материала.
Химические и мутагенные факторы
Исследование действия разных химических факторов показало, что десиканты (хлорат магния, реглон и др.), ускоряя дозревание, не проявляют зерновых и овощных растений во время их хранения.
Длительное содержание семян пшеницы яровой в газообразном азоте и углекислом газе не оказывает какого-либо влияния на энергию прорастания и всхожесть.
Получены интересные данные о репарации посредством химических препаратов биологических свойств семян пшеницы твердой, у которых наступило природное старение в результате двухгодичного хранения. При их обработке фузикокцином серной кислоты и фосфата натрия, а также калием, всхожесть повышалась на 20 % и больше. Репарация осуществляется более успешно, когда процесс старения семян происходит при их низкой влажности.
Во время хранения семян происходят глубокие нарушения обменных процессов. В итоге в них в больших количествах накапливаются разные продукты жизнедеятельности, многие из которых проявляют мутагенное действие. Доказано, что по мере хранения семян ячменя ярового увеличивается частота спонтанных хромосомных аббераций. Так, после семилетнего хранения в митозе ростков было найдено 6,3 % хромосом с нарушениями, между тем как в ростках свежесобранных семян только 2 %.
Наряду с естественным мутационным процессом при хранении семян кукурузы увеличивается также интенсивность возникновения индуцируемых мутаций. Мутационный процесс во время хранения семян не относится к неуправляемым. Установлено, что промыванием старых семян проточной водой и их предпосевной обработкой экстрактами из прорастающих семян – доноров ячменя и пшеницы – удается значительно снизить уровень мутации клеток.
Старение и долговечность семян
Обратные реакции семян на действие разных факторов при хранении, выражаемые в изменчивости микроструктуры, физиологического состояния, биохимических свойств и генетических особенностей, определяют длительность хранения жизнеспособности или его долговечности.
Различают биологическую и хозяйственную долговечность семян. Биологическая долговечность – это длительность периода, в течение которого семена сохраняют способность прорастать. Хозяйственная долговечность – это длительность периода, в течение которого семена способны прорастать и обеспечивать нормальный урожай потомства.
Долговечность семян, как и весь процесс их старения, зависит от эндогенных и экзогенных факторов. Выше уже были описаны причины и последствия процесса старения при хранении семян. Они же определяют и длительность периода сохранения его жизнеспособности.
Ниже анализируются основные метаболические процессы, ведущие к снижению долговечности семян. Это, прежде всего, старение эндосперма. При трансплантации зародышей на эндосперм другого семени установлено, что чем более старый эндосперм, тем слабее рост трансплантированного зародыша.
Интенсивность дыхания – один из наиболее важных параметров обмена веществ при хранении семян. У долговечных семян, как правило, наблюдается ослабленное дыхание. Усиление дыхания предшествует потере жизнеспособности, что чаще всего связано с повышением влажности семян и интенсивности развития микроорганизмов.
Потеря жизнеспособности семян часто связана с расходованием белков и углеводов. При нормальных условиях хранения содержание этих веществ в семенах изменяется слабо. Во время хранения в атмосфере углекислого газа исчезает крахмал и увеличивается количество сахарозы и моносахаридов при общем неизменном содержании углеводов. При сухом хранении жизнеспособность семян может снижаться в результате постепенной коагуляции белков зародышей, хоть на количественное содержание белка срок хранения влияет незначительно.
Японские ученые установили, что при хранении в течение 46–84 лет в семенах риса уменьшалось содержание жиров и сахаров, между тем, как количество белков, крахмала, сырой клетчатки и золы по сравнению со свежесобранными семенами не изменялось. Всхожесть при этом была полностью потеряна. При старении семян содержание таких физиологически активных веществ, как витамины и ауксины, снижается. Органические кислоты служат своеобразным тестом на степень жизнеспособности семян. Повышение их количества во время хранения, как правило, сопровождается потерей всхожести. По мере хранения семян происходит интенсивное накопление ингибиторов и токсинов. Показано, что старение семян связано с изменением содержания нуклеиновых кислот в тканях зародыша. В семенах с более низкой энергией прорастания общий синтез РНК составлял 42 % по сравнению с семенами, имеющими более высокую энергию прорастания.
Относительно долговечности семян имеются довольно противоречивые данные. При хранении семян ромашки лекарственной от 1 до 7 лет всхожесть соответственно составляла: 92; 83; 64; 40; 18; 9 и 2 %. Семена шалфея мускатного урожая 1993,1995,1998,1999 и 2001 лет при анализе в 2002 году имели всхожесть соответственно в %: 8, 67, 84, 67 и 98.
Большая программа исследований предложена в Российском национальном хранилище семян, где хранится наибольший в мире генофонд растений, созданный Н. И. Вавиловым. Эта коллекция долгое время выращивалась и хранилась на базе ВИРа в СанктПетербурге. Однако неблагоприятные почвенно-климатические условия этого региона негативно влияли на формирование семян и, следовательно, на процесс их хранения. В связи с этим в одном из благодатных в этом отношении регионов России – Краснодарском крае (г. Армавир) – был создан уникальный комплекс для выращивания, хранения и изучения семян нескольких сотен тысяч разных форм растений.
На базе Института растениеводства НААН Украины создан Национальный центр генетических ресурсов растений Украины. Здесь собрано для хранения генетического фонда растений более 140000 образцов. Ведется широкая программа исследований по проблемам хранения семян.
У садоводов-любителей существует много заблуждений по поводу хранения семян. Одно из самых распростненных заблуждений, что нельзя хранить при отрицательных температурах, иначе они потеряют всхожесть. Чтобы развеять это заблуждения, приведу выдержки из книги Б. Н. Стрельцова и др. «Хранение цветов» Москва ВО агропромиздат 1988г.
В процессе хранения на качество семян влияет комплекс факторов окружающей среды: влажность, температура, газообмен, состав атмосферы хранилища или упаковки, характер семенных покровов, степень зрелости, микрофлора.
Основными факторами, ограничивающими длительность хранения жизнеспособных семян, прежде всего являются температура и влажность. Обычно чем ниже температура и меньше содержание влаги в хранилище, тем дольше семена остаются жизнеспособными. Некоторые исследователи считают, что продолжительность хранения удваивается при понижении количества влаги на 1% или температуры на 5°С.
Большинство семян при условии, что они не увлажнены, хорошо хранятся при температуре минус 20°С. Длительное хранение при пониженных и даже отрицательных температурах весьма важно для сбережения генетического фонда цветочно-декоративных растений. Оптимальным является хранение семян при температурах минус 18°С и ниже в герметически закрытых контейнерах при влагосодержании, не превышающем 5%±1%.
В связи с тем, что содержание влаги в семенах во многом определяет их способность к хранению, для подготовки семенного материала к хранению применяют искусственную сушку. Семена сушат, применяя горячий воздух с принудительной вентиляцией, или помещают их над гигроскопическими веществами, такими как хлористый кальций, окись кальция, селикагель.
Влияние влажности на жизнеспособность семян тесно связано с температурой хранения. Чем выше температура при данной влажности, тем быстрее семена теряют всхожесть, пониженные температуры способствуют долговечности семян. Если количество влаги в семенах не слишком велико, то содержание их в холодных хранилищах (температура 5-10°С) намного повышает долговечность по сравнению с хранением при комнатных температурах. Однако при слишком большой влажности в хранилище семена при 5°С портятся быстрее, чем в сухом помещении при температуре 25°С.
Отрицательные температуры более благоприятны для хранения семян многих видов декоративных растений, чем положительные, причём некоторые семена выносят глубокое охлаждение до температуры жидкого азота (-196°С) без потери всхожести. В последние годы установлено, что сверхнизкие температуры, соответствующие температуре сжижения азота (-196 ° С) и воздуха (-253 °С), способствуют практически неограниченному по времени хранению семенного фонда целого ряда растений. При столь низких температурах прекращается биохимическая активность, семена погружаются в состояние глубокого анабиоза.
От температуры и влажности окружающей среды зависят интенсивность дыхания и газообмен семян при хранении, а значит и долговечность их хранения.
