Способ определения жизнеспособности семян

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано в семенных, контрольно-семенных лабораториях по сортоиспытанию, а также при импортно-экспортных закупках зерновых. Известны физические, биологические и химические методы для определения жизнеспособности семян зерновых. Однако они длительны по времени из-за специфики пробоподготовки, требуют применения дефицитных химических реактивов, а также квалифицированных исполнителей. Цель изобретения - сокращение времени на проведение анализа и повышение его точности. Для этого готовят пробы зерна озимой пшеницы с различной степенью жизнеспособности семян и проводят градуировку ИК-анализатора. Полученные параметры калибровки вводят в уравнение и рассчитывают жизнеспособность семян (%) по формуле, приведенной в тексте описания. Результаты анализа зерна озимой пшеницы позволяют определить жизнеспособность семян ИК-методом со среднеквадратическим отклонением 2,1%. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано в семенных, контрольно-семенных лабораториях по сортоиспытанию, а также при импортно-экспортных закупках семян зерновых.

Одной из важнейших характеристик семян культурных растений является их жизнеспособность, т.е. свойство семян сохранять способность к прорастанию. Всхожесть характеризует качество посевного материала, что и определяет как норму посева, так и условия хранения семенного материала. В связи с этим сельскохозяйственное производство предусматривает целую сеть специальных учреждений, занимающихся исследованием качества посевного материала и, в первую очередь, жизнеспособности семян.

Разработаны и используются для этих целей различные методы определения жизнеспособности семян, к числу которых относятся физический, люминесцентный, биологический и химический.

Известен физический метод исследования, основанный на электропроводности семян, который довольно прост в реализации, однако он не отвечает нуждам производства из-за низкой точности.

Люминесцентный метод, основанный на флуоресценции веществ, выделяющихся из мертвых семян за определенный промежуток времени при их набухании на увлажненной фильтрованной бумаге, применяется в основном только для ориентировочной оценки жизнеспособности семян бобовых культур.

Биологический метод, который основан на определении активности дыхательной и ферментативной систем, включает использование реактивов, является трудоемким и длительным по времени. Например, для определения глютаматдекарбоксилазы затрачивается до 5 суток. Кроме того, для проведения этого анализа требуется исполнительно высокой квалификации.

Наиболее широко используемым является химический метод, основанный на применении окраски растительных тканей семян при воздействии на них различных красителей. Однако способ требует использования дефицитных химических реактивов, длительного определения (2 сут) и, кроме того, со снижением жизнеспособности семян уменьшается точность анализа. При этом лабораторная всхожесть семян не всегда соответствует всхожести в полевых условиях и разрыв между ними зачастую очень велик. Вследствие этого ежегодные потери зерна в СССР составляют 50-60 млн.т.

Цель изобретения - сокращение времени на проведение анализа и повышение его точности.

Предлагаемый способ исключает использование химических реактивов и упрощает подготовку проб зерна к анализу.

Для достижения указанной цели и получения семян озимой пшеницы с разным порогом жизнеспособности для градуировки ИК-анализатора применяют методику искусственного старения.

П р и м е р. Для проведения исследований берут 2 сорта мягкой озимой пшеницы - Заря и Московская короткостебельная. На зерно пшеницы воздействуют определенным температурным режимом (в нашем случае - 40^оС) в течение длительного времени (20, 30, 40 и 50 дней), причем берут семена пшеницы с определенной влажностью.

Согласно методике зерно всех вариантов доводят до влажности, равной 15,5%. Необходимое количество воды рассчитывают по формуле H₂O мл = , где Н - навеска зерна, г; 15,5 - конечная влажность зерна, %; В_н - начальная влажность зерна, %.

Масса зерна одного варианта составляет 500 г, начальная влажность - 13% . Для получения семян с заданной влажностью (15,5%) ко всей массе зерна (500 г) добавляют 15 мл воды. Для каждого варианта вычисленное количество воды вносят в герметическую емкость с зерном, тщательно перемешивают и ставят на три дня в холодильник при 5^оС для выравнивания влажности. Всю массу зерна периодически перемешивают. После того, как зерно всех вариантов достигает влажности 15,5%, из каждой емкости отбирают средний образец массой около 80 г (фракция). Отобранный образец делят поровну, получая две повторности. В каждой повторности часть зерна размалывают на мельнице для снятия спектров на ИК-анализаторе, в другой определяют жизнеспособность с помощью фуксина и также снимают спектры с целого зерна. Семена, которые не подвергаются искусственному старению и имеют жизнеспособность, равную 96-100% , являются фракцией живых семян. Параллельно отбирают другой средний образец семян (фракция) и выдерживают при 50^оС в течение недели. В семенах этой фракции проводят те же операции, что и в предыдущей. Жизнеспособность этих семян равна 0%, поэтому они получают название фракции мертвых семян. Остальные семена подвергают искусственному старению и экспонируют при 40^оС в течение 20, 30, 40 и 50 дней. По истечении каждого срока воздействия отбирают очередной средний образец, снимают спектры как с муки, так и с зерна, определяют жизнеспособность с помощью фуксина. В результате проделанной работы получают еще четыре фракции семян с постепенно снижающейся жизнеспособностью. Всего для калибровки готовят 220 проб зерна с жизнеспособностью от 100% до 0.

Спектры оптических данных всех исследуемых образцов (муки и зерна) снимают на спектрофотометре (ИК-анализаторе) фирмы "Pacific Scientific" модели 6500.

Файлы, в которых записывают спектральную информацию по муке: g89 (мука из живых семян), brd1 - мука из мертвых семян, brd2-brd5 - мука четырех фракций семян, подвергнутых искусственному старению (ИС).

Файлы, в которых записывают спектральную информацию по семенам: seed - живые семена, sd1 - мертвые семена, sd2-sd5 - семена четырех последовательных фракций, подвергнутых искусственному старению (ИС).

Наиболее четкие результаты получают при снятии спектров с поверхности муки, поэтому для определения жизнеспособности семян с помощью ИК-спектроскопии используют именно эту спектральную информацию.

В процессе снятия спектров с исследуемых семян и их анализа устанавливают, что по мере старения или каких-либо других воздействий, приводящих к изменению жизнеспособности семян, происходят изменения в спектрах поглощения и отражения. Применение метода инфракрасной спектроскопии позволяет точно и с воспроизводимыми результатами определять жизнеспособность семян озимой пшеницы.

При оценке регрессионных уравнений делают вывод о том, что уравнение, при котором существует максимальная корреляция между оптическими характеристиками и показателями жизнеспособности семян озимой пшеницы, выражено следующими параметрами: y = Ko + K1ОПW1 + K20ПW2 + K30ПW3 + K40ПW4, где Ко - 125,41; К1 = 5336,836; К2 = -909,178; К3 = 2454,605; К4 = -6368,208; W1 = 1534 нм;
W2 = 2202 нм;
W3 = 2000 нм;
W4 = 2384 нм.

Результаты математической обработки полученных данных (критерий Фишера) подтверждают их достоверность (F_факт. > >F_табл., F_факт. = 9,97; F_табл. = 1,85 при Р = 0,95). В качестве независимых переменных берут вторые производные спектров при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу 10 нм после сглаживания в интервале 10 нм.

Полученные данные показывают, что жизнеспособность семян озимой пшеницы можно проводить ИК-методом со среднеквадратическим отклонением 2,1%.

После получения уравнения используют указанные параметры градуировки (коэффициенты и длины волн) для определения жизнеспособности зерна озимой пшеницы. Берут 10 проб зерна озимой пшеницы сорта "Заря", в которой жизнеспособность устанавливают в соответствии с ГОСТом (ГОСТ 12039-82. Методы определения жизнеспособности). Влажность зерна пшеницы составляет в среднем 15,5% , жизнеспособность в 1-й - 2, во 2-й - 10, в 3-й - 30, в 4-й - 40, в 5-й - 60, в 6-й - 70, в 7-й - 80, в 8-й - 90, в 9-й - 94 и в 10-й - 100%. Образцы зерна размалывают, помещают в кюветы, снимают спектры на спектрофотометре "Pacific Scientific" модели 6500. По результатам анализа методом ИК-спектроскопии с использованием полученного уравнения для калибровки жизнеспособность зерна пшеницы в анализируемых пробах составила 2,2; 9,4; 30,4; 40,9; 61,7; 72,8; 84,4; 92,4, 98,0; 99,9 соответственно.

В качестве независимых переменных берут вторые производные спектры при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу 10 нм после сглаживания в интервале 10 нм.

Полученные данные показывают, что жизнеспособность семян озимой пшеницы можно определять ИК-методом со среднеквадратическим отклонением 2,1% (см. таблицу).

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ СЕМЯН, включающий отбор средней пробы, воздействие на нее физическим фактором, снятие показателей и расчет жизнеспособности по полученным показателям, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени на проведение анализа и повышение его точности , перед физическим воздействием пробу семян размалывают, в качестве физического фактора воздействия используют инфракрасное облучение с длинами волн W₁ = 1534 нм, W₂ = 2202 нм, W₃ = 2000 нм и W₄ = 2384 нм, а расчет жизнеспособности Y осуществляют по формуле с учетом снятых показателей коэффициентов отражения R:
Y = K₀ + K₁ОП (W₁) + K₂ОП (W₂) + K₃ОП (W₃) + K₄ОП(W₄),
где K₀ = 125,41;
K₁=5336,836;
K₂ = -909,178;
K₃=2454,605;
K₄ = -6368,208;
ОП=lg1/R.

РИСУНКИ

Рисунок 1