Результатом стимуляции прорастания семян являются ускорение и выравнивание процесса прорастания, снижение потерь семенного материала, трудозатрат, а также повышение жизнеспособности будущих растений.
Современные способы стимуляции прорастания – намачивание, барботирование, обработка стимуляторами роста, термообработка, скарификация, обеззараживание, электрофизические методы обработки.
Семена растений в первом приближении это зародыш растения, покрытый защитной оболочкой. Оболочка предназначена для защиты зародыша от всякого рода повреждений. Выполнить эту задачу может прочная оболочка. Однако, в момент прорастания семян их оболочка становится препятствием быстрого развития. Требуется снижение прочности оболочки, т.е. понижение сопротивления оболочки семени развитию и прорастанию зародыша, и другой вариант - стимуляция жизненных сил самого зародыша.
Практически все способы стимулирующей предпосевной обработки семян осуществляются либо в водной среде, либо в водных растворах, либо водными растворами стимуляторов и обеззараживателей.
Согласно закону Генри существует зависимость концентрации растворенного в жидкости газа от его давления над жидкостью: «при постоянной температуре массовая концентрация газа, растворенного в жидкости, прямо пропорциональна его давлению». Дальтон теоретически обосновал открытый Генри закон с точки зрения разработанного им учения о парциальных давлениях газов. Для быстрого достижения равновесия парциального давления газа в воде и над водой в сосуде, сосуд не полностью заполненный водой, достаточно его однажды взболтать и констатировать падение давления внутри сосуда по манометру. Это падение давления будет говорить о том, что некоторое количество газа растворилось в жидкости.
Выяснилось, что растворенный в воде газ способен разрушать оболочку семян при различных способах водной обработки этих семян. Имеется в виду обработка в статике и динамике. Разрушение оболочки происходит при быстром падении избыточного давления до атмосферного.
Обработка семян в динамике это когда, например, движущийся по транспортерной ленте поток зерна обрабатывается распыляемой водой, предварительно выдержанной под давлением рабочего газа.
Обработка семян в статике это когда семена размещают в сосуде с водой под заданным давлением рабочего газа. Давление 0,05 – 0,15 МПа.
Вода с растворенным в ней газом (воздухом) диффундирует в семена через оболочку довольно быстро. Процесс диффузии водно газовых кластеров ускоряется, если оболочка семян гидрофильная. Если в сосуде с водой и семенами резко сбросить давление, то стремясь к новому равновесию и в результате падения растворимости газа в новых условиях, молекулы газа, объединяясь в пузырьки, будут выделяться из жидкости. Жидкость на время «закипит». Из-под оболочного пространства семени, из межтканевых полостей, заполненных водой с растворенным в ней газом, начнут выделяться микропузырьки, разрывая оболочку, возможно, травмируя ткани зародыша. Поэтому давление газа не должно быть высоким, а время экспозиции длительным.
В случае водоподготовки для динамической обработки семян давление газа и время не критичны. Давление газа может быть от 1 до 6 кг/см2 , время выдержки воды под давлением не менее 4-х часов. Опрыскивание семян подготовленной водой по времени занимает время, соизмеримое со временем промышленного протравливания семян, т.е. секунды, а время сушки семян – время движения их по конвейеру около пяти минут. Можно для этих целей применять стандартное оборудование.
В случае статической обработки семена помещаются в емкость с водой и подается давление воздуха или углекислого газа (растворимость углекислого газа в воде превышает растворимость воздуха почти в 20 раз). Семена выдерживаются от 5 минут до двух часов. Давление газа 0,5 – 1.5 кг/см2. Для повышения давления используется автомобильный компрессор, желательно безмаслянный, а в качестве рабочего сосуда используется пластиковая бутылка подходящей емкостью 0,3, 0,5, 1, 1,5л в крышку которой вставлен ниппель или, в простонародье, грибок от автомобильного диска. Продается в автомагазинах, стоит копейки.
В крышке необходимо просверлить отверстие ф14мм и вставить «грибок». В емкость наливают не хлорированную питьевую воду, засыпают семена, например, перца, закручивают крышку и создают компрессором или насосом избыточное давление не больше 1,5 кг/см2. Отсоединить компрессор. Время экспозиции 5 минут. !При повышении давления будьте осторожны, чтобы не травмироваться! После выдержки сбрасывается давление. Семена можно сажать как обычно это делают для получения рассады.
Посмотрите фотографии семян пшеницы, сделанные на электронном микроскопе. Такая обработка повышается энергию прорастания семян в 2 раза.
Результаты электронной микроскопии показывают, что 5 минут выдержки семян в воде под давлением воздуха достаточно для причинения оболочке семян заметных повреждений. В то же время процент всхожести семян не снижается. Это косвенно свидетельствует о «лояльности» метода к тканям зародыша. Такая обработка повышается энергию прорастания семян в 2 раза.
Предложен новый способ предпосевной обработки семян, предполагающий два альтернативных режима их обработки газонасыщенной водой, — статический и динамический.
Выдержки семян пшеницы в водной среде под давлением 0,05 - 0,15 МПа в течение 5 минут достаточно для повреждения семенной оболочки.
В динамических условиях энергия прорастания семян заметно увеличивается, по сравнению с контрольными: 38% против 26% для семян пшеницы. Поскольку предпосевная обработка семян в фермерских хозяйствах обычно проходит при атмосферном давлении в динамических условиях (например, во время движения семян по транспортерной ленте), именно динамический режим обработки насыщенной газом водой рекомендуется применять в сельском хозяйстве при больших объемах производства.
Для достижения лучших результатов по энергии прорастания рекомендуется статический режим обработки семян. Энергия прорастания в сравнении с контролем: 50% против 26% для семян пшеницы. Этот вариант предпосевной обработки рекомендуется применять в личных подсобных хозяйствах, где посевного материала мало и его стоимость высока. Время выдержки и давление следует подбирать для семян различных растений индивидуально, диапазон давлений 0,05 - 0,15 МПа.
Увеличивать продолжительность самой эффективной из предложенных обработок — статической нецелесообразно: это не дает значимого повышения энергии прорастания по сравнению с 5-минутной обработкой 49% против 50% для семян пшеницы.
Обсуждаемая тема по повышению энергии прорастания семян сельскохозяйственных культур актуальна, поскольку улучшение посевных качеств семян способно обеспечить надлежащий рост растений, снизить негативное влияние сорняков, болезней, вредителей и на этой основе повысить урожайность культуры и качество получаемой продукции.