Влияние метеорологических факторов на посевные качества семян яровой твердой пшеницы

Яровая твердая пшеница является высокопродуктивной культурой, зерно которой используется для производства высококачественных макаронных изделий, а также в крупяной и кондитерской промышленности. В Омской области для полного обеспечения собственными продуктами, а также с учетом семенных и страховых фондов площадь посева яровой твердой пшеницы должна составлять не менее 70 тыс. га, а для обеспечения северных регионов Западной Сибири и экспорта необходимо расширить площади посева этой культуры до 100–120 тыс. га. Соответственно, необходимо увеличить производство семян и зерна этой культуры главным образом за счет повышения урожайности. Теоретической основой для решения этой задачи является знание влияния агроэкологических факторов не только на рост и развитие растения, но и на формирование качества семян. Семя, по выражению физиологов, является новым растением в миниатюре. В зародыше семени сформированы все основные органы будущего растения. Прорастание семени – это начальный этап роста и развития растений [1]. Ценность семян как посевного материала зависит от комплекса биологических свойств, которые определяются наследственными факторами и условиями окружающей среды в период формирования, развития и хранения. Для реализации генетического потенциала возделываемого сорта важно понять, каковы механизмы его устойчивости и адаптивности в различных агроэкологических условиях и возможные пути управления этими процессами [2].

Посевные качества семян – это прежде всего лабораторная всхожесть и энергия прорастания. Одним из основных показателей, существенно влияющих на формирование урожая, является всхожесть. Поэтому выявление влияния на посевные качества семян агроэкологических факторов имеет большое значение.

Объекты и методы

В 2006–2008 гг. на опытном поле Омского ГАУ были изучены особенности влияния агроэкологических факторов на посевные качества семян сортов яровой твердой пшеницы: Омская янтарная, Жемчужина Сибири, Омский корунд, Алтайская нива и Елизаветинская, в зависимости от срока посева: 11–13, 23 и 31 мая.

Вегетационный период (май – сентябрь) 2006 г. по метеоусловиям характеризовался как среднесухой (ГТК = 0,96), 2007 г. – как избыточно увлажненный (ГТК = 1,64) и 2008 г. – как засушливый (ГТК = 0,70).

Результаты исследований

По данным Н.М. Макрушина [3], первые процессы прорастания зародыша происходят за счет собственных энергетических материалов, имеющихся в самом зародыше независимо от эндосперма. Первичное растворение амилазой крахмальных зерен эндосперма было отмечено им, когда корешок у пшеницы уже достигал 1 см, что соответствует 2–3 суткам прорастания. Соответственно другим важным показателем качества посевного материала является энергия прорастания. Энергия прорастания не нормируется ГОСТом. Однако по данным из литературы она должна быть не менее 50 % [4]. В данных исследованиях энергия прорастания у семян яровой твердой пшеницы при разных сроках посева в среднем за 2006–2008 гг. находилась в пределах: у сорта Омская янтарная – от 69 до 83 %, Жемчужина Сибири – от 66 до 81 %, Омский корунд – от 73 до 83 %, Алтайская нива – от 76 до 82 % и у сорта Елизаветинская – от 71 до 85 % (таблица).

В среднем за годы исследований семена сорта Алтайская нива отличались более стабильными показателями лабораторной всхожести при всех сроках посева (83–85 %). У всех сортов наиболее высокие значения лабораторной всхожести отмечались при среднем сроке посева (85–89 %). Исключение составил сорт Омская янтарная, у которого наиболее высокая лабораторная всхожесть отмечалась при раннем сроке посева (80 %). В условиях 2006 г., который характеризовался по ГТК вегетационного периода как среднесухой, семена яровой твердой пшеницы с высокими показателями лабораторной всхожести, по ГОСТ Р 52325–2005 соответствующие элитным и репродукционным семенам, были сформированы при среднем сроке посева (90–94 %). В условиях 2007 г. (избыточно увлажненный по ГТК вегетационного периода) наиболее высокие значения лабораторной всхожести были также при среднем сроке посева (80–96 %) и в условиях 2008 г. (засушливый) – при раннем сроке посева (76–94 %).

Показателем зрелости семян принято считать разницу между энергией и лабораторной всхожестью: до 10 % – семена считаются дозревшими, при большей – физиологически недозревшими [5]. В условиях 2006 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью варьировала от 2 до 14 %. У сортов Жемчужина Сибири и Омский корунд при раннем сроке посева эта разница составила 14 %, а у сортов Омская янтарная и Жемчужина Сибири позднего срока посева 12–14 %. В условиях 2007 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью варьировала от 4 до 16 %. Физиологически недозревшие семена отмечались у сорта Жемчужина Сибири при среднем сроке посева (11 %). В условиях 2008 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью составляла всего лишь 1–6 %.

Показатели посевных качеств семян сортов яровой твердой пшеницы разных сроков посева (в среднем за 2006–2008 гг.)

Сорт	Энергия прорастания, %			Лабораторная всхожесть, %			Сила роста, %
	Срок посева
	11–13 мая	23–24 мая	31 мая	11–13 мая	23–24 мая	31 мая	11–13 мая	23–24 мая	31 мая
Омская янтарная	69	83	75	75	89	81	69	83	73
Жемчужина Сибири	81	79	66	88	85	74	75	80	67
Омский корунд	75	83	73	84	87	79	79	81	73
Алтайская нива	78	82	76	83	85	83	79	83	75
Елизаветинская	81	85	71	85	89	77	78	89	65

Среди показателей качества семян особое место занимает сила роста – этот комплексный показатель биологических свойств семян позволяет установить не только содержание всхожих зерен в данном образце, но и способность ростков пробиться на поверхность земли и образовать нормальные всходы. По данным И.Г. Строны [6], показатели начального роста, полученные в лабораторных условиях, довольно близки к полевой всхожести. Семена с силой роста от 80 % и выше следует считать полноценными. В среднем за 2006–2008 гг. были получены полноценные семена практически у всех сортов яровой твердой пшеницы только при среднем сроке посева (80–89 %). При раннем сроке посева этот показатель варьировал от 69 до 79 %, причем наименьший оказался у сорта Омская янтарная (69 %), и именно у этого сорта продолжительность периодов зернообразования при раннем сроке посева была наименьшей, а интенсивность накопления зерном пластических веществ – выше, что отрицательно сказалось на силе роста.

Таким образом, в условиях 2006 г. наиболее стабильные показатели посевных качеств семян у всех сортов были получены при среднем сроке посева, а у сорта Жемчужина Сибири достаточно высокие посевные качества семян были и при посеве 11 мая. У сортов Омская янтарная и Елизаветинская лучшие показатели посевных качеств семян в условиях 2007 г. отмечались при посевах 23 и 31 мая, у сорта Алтайская нива – 23 мая и у сорта Жемчужина Сибири – 13 и 23 мая. В условиях 2008 г. наиболее высокие показатели посевных качеств семян у всех сортов были отмечены при посеве 12 и 24 мая, а у сорта Елизаветинская только 12 мая.

Формирование посевных качеств семян начинается очень рано (в первые 10–15 суток после цветения) и значительно зависит от погодных условий, прежде всего – от температуры воздуха. Считается, что если в период формирования семян среднесуточная температура воздуха будет 18–20 °С, то семена формируются с высокой (95–100 %) энергией прорастания и всхо- жестью. При снижении температуры до 17 °С семена получаются некондиционными по всхожести [7]. Н.М. Ефимов в своих исследованиях с яровой мягкой пшеницей отмечал, что посевные качества семян обусловлены, в первую очередь, продолжительностью периода зернообра-зования, суммой осадков и ГТК [8]. С температурой воздуха он отмечал криволинейную зависимость (η = 0,93).

Было выявлено влияние метеорологических условий на формирование посевных качеств семян яровой твердой пшеницы различных сортов. Так, оптимальная среднесуточная температура воздуха в период формирования зерна составила 15,6 °С, при данной температуре воздуха энергия прорастания семян сорта Омская янтарная была 84 % (η = 0,68), а с повышением среднесуточной относительной влажности воздуха от 62,2 до 72,4 % в этот же период отмечалось повышение энергии прорастания от 74 до 92 % (r = 0,77). При повышении ресурсов влаги от 79,3 до 174,8 мм в период формирования зерна и относительной влажности воздуха от 64 до 73,6 % в период формирования – налива зерна энергия прорастания семян сортов Жемчужина Сибири (от 84 до 65 %) и Омский корунд (от 84 до 66 %) снижалась (r = –0,75…–0,77) (рис. 1).

Сила роста семян сорта Омская янтарная снижается до 68 % при повышении среднесуто- чной температуры воздуха в период формирования зерна от 19,3 до 23,3 °С (r = –0,69). Наиболее высокий показатель силы роста семян (90 %) отмечался при среднесуточной температуре воздуха 18,4 °С, а при повышении среднесуточной относительной влажности воздуха от 62,2 до 73,3 % сила роста семян этого сорта повышалась от 68 до 90 % (r = 0,84). Сила роста семян сорта Омский корунд составляла 83 % при среднесуточной относительной влажности воздуха в периоды формирования и формирования – налива зерна 63,2–65,6 %,

Рис. 1. Зависимость энергии прорастания семян сорта Омская янтарная от среднесуточной температуры воздуха за период формирования зерна (в среднем за 2006–2008 гг.)

при ее повышении сила роста понижалась (η = 0,74–0,75).

При снижении ресурсов влаги за периоды формирования от 181,9 до 98,3 мм и формирования – налива зерна от 390,4 до 221,0 мм сила роста семян сорта Омский корунд повышается от 62 до 86 % (r = 0,67–0,69), а в период налива зерна при ресурсах влаги в 143,4 мм сила роста составила 81 %, при дальнейшем повышении ресурсов влаги сила роста семян этого сорта снижалась (η = 0,71). Сокращение суммы осадков от 41,3 до 1,2 мм в период формирования зерна приводило к увеличению от 78 до 90 % силы роста семян сорта Елизаветинская (r = 0,67) (рис. 2–3).

Рис. 2. Зависимость силы роста семян сорта Омский корунд от среднесуточной относительной влажности воздуха за период формирования – налива зерна (в среднем за 2006–2008 гг.)

Рис. 3. Зависимость силы роста семян сорта Омский корунд от ресурсов влаги за период налива зерна (в среднем за 2006–2008 гг.)

Заключение

Таким образом, наиболее высокое влияние на формирование посевных качеств семян яровой твердой пшеницы оказывают метеорологические условия, складывающиеся в период формирования зерна. Следовательно, наиболее благоприятными условиями для получения высоких посевных качеств семян яровой твердой пшеницы в этот период должны быть: среднесуточная температура 15,6–18,4 °С и относительная влажность воздуха 72,4–73,0 %; ресурсы влаги не более 79,3–105,3 мм. Превышение суммы осадков за период формирования зерна более 1,2 мм способствует снижению посевных качеств семян. В среднем за годы исследований наиболее высокие посевные показатели качества семян отмечались при среднем сроке посева, и именно при этом сроке посева складывались вышеперечисленные метеорологические условия. Практически во все сроки посева семена сорта Елизаветинская отличались стабильно высокими посевными показателями качества. Этот же сорт, как было сказано ранее, отличается высокой пластичностью. Самые качественные семена были сформированы сортами Омская янтарная и Омский корунд при среднем сроке посева.