Методы стимуляции прорастания семян с твердым покровом на примере семян гледичии трехколючковой (gleditsia triacanthos)

При обычном посеве семена с твердым покровом либо медленно проклевываются, либо вообще не всходят. Это вызвано тем, что семена покрывает жесткая семенная кожура. Семенная кожура не позволяет впитать влагу семенам и развиваться зародышу, от этого и прорастают семена деревьев и кустарников несколько месяцев. Для увеличения всхожести семян плотные покровы разрушают, используя различные агротехнические приемы. Быстрое прорастание семян очень желательно, так как при этом уменьшается угроза повреждения семян насекомыми, грибами или неблагоприятными условиями, а также поедания их птицами или грызунами.

Покой семян, связанный со свойствами оболочек, особенно характерен для семян растений семейства Leguminosae , таких как робиния лжеакация, и семейства Caesalpinieae , к которому относится гледичия.

Гледичия трехколючковая ( Gleditsia triacanthos ) – это мощное дерево высотой до 20–40 м с красивой ажурной раскидистой, широкой цилиндрической, закругленной наверху кроной. Культивируется в садах и парках как декоративное растение. Также используется для укрепления берегов рек и оврагов, в живых изгородях. Гледичия получила широкое распространение в Волгоградской области, так как является быстрорастущим, очень засухоустойчивым и декоративное деревом; применяется для создания лесополос, в которых способствует привлечению полезной энтомофауны [1; 3].

Материалы и методы исследования

Для стимуляции прорастания использовали следующие приемы: скарификация, стратификация, обработка кипятком.

Скарификацию проводили путем надпи-ливания поверхности семян напильником. Стратификация – охлаждение влажных семян в холодильнике в течение 5 суток. При обработке кипятком семена заливали кипящей водой на 1–2 минуты.

Кроме того, для улучшения прорастания семян используют активаторы роста. Их применение дает возможность направленно ре- гулировать важнейшие процессы в растительном организме, направленно реализовывать потенциальные возможности растений [4–7]. Предложено в качестве активатора роста использовать импульсное давление и замачивание в суспензии ризосферных микроорганизмов (СРМО) V. paradoxus.

Семена обрабатывали импульсным давлением (ИД). При детонации взрывчатого вещества возникает ударная волна, которая передается через воду на семена и создает объемное сжатие в течение 14–25 мксек.

ИД на фронте ударной волны рассчитывали по формуле (см.: [9]):

P = 53,3 •

( i V¹³

Q—

R

V У где Р – давление, МПа; Q – масса заряда взрывчато- го вещества, кг; R – расстояние от центра взрыва до поверхности семян, м.

Для обработки семян растений использовали ИД от 3 до 50 МПа.

Обработку семян проводили в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1. На дно контейнера из нержавеющей стали (1) укладывали поролоновые кассеты (2) с сухими семенами (3), закрытыми сетчатым материалом. Контейнер (1) заполняли водой (4). В контейнере под водой закрепляли водостойкое взрывчатое вещество (5) с массой Q на расстоянии R от поверхности семян в соответствии с указанной выше формулой. Толщина слоя воды над поверхностью семян соответствовала расчетным данным и составляла 7– 13 см. Затем производили детонацию взрывчатого вещества при помощи электродетонатора (7). В одной кассете находилось до 500 г семян. Содержимое каждой кассеты представляло одну повторность, из которой отбирали семена для последующих исследований. После обработки семена высушивали в течение 24 ч при комнатной температуре до воздушносухого состояния. Контрольные семена замачивали в воде в течение времени, соответствовавшего продолжительности пребывания в воде семян при обработке ИД, и подсушивали. Способ обработки семян запатентован [8]. Достоинством метода является возможность точной дозировки воздействия, учитывая его уникально малую продолжительность.

Рис. 1. Схема устройства для обработки семян ИД:

1 – контейнер из нержавеющей стали;

2 – поролоновые кассеты; 3 – сухие семена;

4 – вода; 5 – водостойкое взрывчатое вещество;

6 – планка; 7 – электродетонатор

Семена гледичии трехколючковой проращивали в лабораторных условиях [10] в соответствии с ГОСТ 13656.6-97 (см. табл.).

В лабораторных условиях проведен подсчет всхожести семян гледичии исходя из трех повторностей по 15–16 семян. За результате анализа принято среднее арифметическое результатов определения всхожести трех проб.

Использованы следующие варианты опытов: скарификация, стратификация, обработка кипятком, семена с естественными трещинами, замачивание в СРМО V. paradoxus, обработка 20 %-ной соляной кислотой, обработка импульсным давлением.

Семена гледичии обрабатывали ИД 11 МПа и СРМО V. paradoxus (5 мл в 1 л воды). Контролем служили необработанные семена.

Внешний вид прорастающих семян приведен на рисунке 2.

Результаты и их обсуждение

Из рисунка 3 видно, что всхожесть семян гледичии составляла 30 % в контроле. Семена, подвергшиеся воздействию импульсного давления 11 МПа, проросли в меньшем количестве (20 %); семена с естественными трещинами, а также семена, подвергшиеся скарификации, стратификации и обработке кипятком, проросли на 50 %. Обработка кислотой не повлияла на всхожесть семян.

В полевых условиях семена прорастали и без дополнительной обработки.

Из рисунка 4 видно, что в выборке присутствуют три фракции семян: дающие нормальные проростки (фракция 1), дефектные проростки (фракция 2), а также мертвые семена, не способные к прорастанию (фракция 3). Известно [2], что вторая фракция семян отличается лабильностью, то есть в оп-

Условия проращивания семян

Вид раст ений	Температура, ºС	Свет или темнота	Энергия прорастания, сут	Всхожесть, сут
Гледичия	+20–22 ºС	темнота	7	20

Рис. 2. Прорастание семян гледичии. Влияние скарификации и обработки соляной кислотой

Рис. 3. Всхожесть семян гледичии под влиянием различных агротехнических приемов

Контроль         11 МПа          СРМО

■ Нормальные ■ Дефектные ■ Мертвые

Рис. 4. Распределение семян гледичии в выборке по фракциям

ределенных условиях из этих семян могут образоваться как нормальные, так и дефектные проростки, а иногда эти семена могут вообще не прорасти. Также возможен переход семян из фракции 1 во фракцию 2, и наоборот. Обработка ИД 11 МПа привела к увеличению 2-й фракции за счет первой. Такое состояние семян может в дальнейшем привести к развитию реакции гормезиса (общего увеличения жизнеспособности) у про- ростков. Обработка СРМО, напротив, привела к сокращению второй фракции семян – видимо, из-за ферментативной деятельности бактерий.

Из рисунка 5 видно, что в фазу семядольных листьев проростки, выросшие из семян после обработки ИД 11 МПа, имели большую длину корня и гипокотиля.

Из рисунка 6 видно, что ювенильные растения гледичии после обработки ИД 11 МПа

Рис. 5. Внешний вид проростков гледичии после обработки семян ИД 11 МПа

имеют большие размеры стебля и настоящих листьев, а также большее количество настоящих листьев.

Выводы

Для увеличения всхожести семян гледичии трехколючковой, имеющих твердые покровы, семена подвергли различному воздействию (давление 11 МПа и 29 МПа, скарификация, стратификация, обработка кипятком, обработка СРМО V. paradoxus ). Результаты испытаний показали, что наиболее эффектив-

Контроль

11 МПа

ными методами обработки твердопокровных семян являются скарификация, стратификация, обработка кипятком. Данные методы значительно увеличивают процент всхожести семян. Кроме того, высоким процентом всхожести обладают семена с естественными трещинами.