О всхожести семян

Чтобы показать на конкретном примере, насколько полезной для практики хотя бы ближайшего 1943 года может оказаться даже небольшая научно-исследовательская работа, возьму один вопрос из тех, которые прорабатывались под нашим руководством зимой 1941/42 года. Он относится к разделу вопросов, о которых часто думают, что здесь науке уже нечего делать, что здесь всё уже выяснено. Речь идёт о борьбе с встречающейся нередко в наших восточных и северных областях некондиционностью по всхожести тех или иных партий семян яровых хлебов.

Идущие на посев семена яровой пшеницы, ячменя, овса и всех других культур должны, как известно, иметь хорошую всхожесть. Высевать семена с пониженной всхожестью нельзя, потому что это, как правило, снижает урожай. Поэтому, если в тех или иных хозяйствах засыпаны семена с пониженным процентом всхожести, то такие семена надо заменить другими того же сорта, но с хорошей всхожестью и другими свойствами, не ниже требуемых кондицией. На практике такой обмен связан с перевозкой в предвесеннее время сотен тысяч центнеров семян на пункты обмена, иногда за десятки километров.

Семена с низким процентом всхожести, как уже говорилось, невыгодно высевать. Поэтому посев такими семенами у нас запрещён законом.

Ряд поставленных нами экспериментов, правильность выводов из которых уже подтверждена широкой производственной практикой колхозов Урала и Сибири, позволил с уверенностью утверждать, что не во всех случаях в районах, где хлеба созревают во второй половине лета, семена, в зимнее время некондиционные по всхожести, обязательно требуют громоздкой операции обмена их на другие. В ряде случаев такие семена можно сделать кондиционными по всхожести и этим самым устранить необходимость обмена.

Установлено, что низкая всхожесть семян может быть обусловлена разными причинами. Данная партия семян может иметь низкий процент всхожести потому, что у многих семян зародыши мертвы, или потому, что семена, имея живых зародышей, не прошли ещё так называемого периода покоя. Если зародыши мертвы, то для производства действительно остаётся только один выход: обмен этих семян на всхожие. Если же семена некондиционны по всхожести потому, что они ещё не прошли периода покоя, то такие семена можно привести в кондиционное состояние и тем самым избежать обменных операций. Поэтому для производства очень важно правильно определить подлинную причину невсхожести семян данной партии. Это надо знать не только для того, чтобы не затрачивать труд на попытки пробудить семена, может быть, уже мёртвые, но, главным образом, для того, чтобы не упустить время для обмена, возлагая ложные надежды на семена, которые уже мертвы.

Рекомендованный нами в зиму1941/42 года способ различения мёртвых семян от спящих требовал довольно много времени. Сущность этого способа неоднократно была описана в газетных статьях и сборнике[69]. Образцы семян, взятые из партии для анализа, требовалось выдержать 10–15 дней при комнатной температуре и затем ещё 7 дней проращивать. Только после всего этого можно было определить причину низкой всхожести партии семян. Если процент всхожести анализированного образца оказывался низким, то это значило, что партия не годилась и её нужно заменить.

В общем для определения годности семян требовалось от 17 до 22 дней. В настоящее время можно рекомендовать производству другой способ, не требующий такой большой затраты времени. Надо взять по 100–200 семян из среднего для партии образца (образцы надо брать по всем правилам), дать им набухнуть в воде, затем снять иглой семенные оболочки с зародышей и поставить семена на проращивание. Если семена живые, но спящие, то после этой операции они сразу начнут прорастать. Семена же, которые в этих условиях не прорастут, — мертвы.

Снятие оболочки с зародыша — операция простая, но без навыка кажется кропотливой. Поэтому можно рекомендовать менее совершенный, но более лёгкий способ: прокол иглой или булавкой зародыша (именно зародыша, а не укол в зерновку вдали от зародыша). После этой операции семена нужно поставить на проращивание.

Если анализом определено, что семена данной партии имеют низкий процент всхожести не по причине гибели зародышей, — зародыши живые, то можно довольно легко всю партию семян превратить в хорошо всхожую. Для этого надо только создать для семян нужные температурные условия (5 — 10–15° выше нуля) и обеспечить доступ воздуха к семенам. С этой целью семена, хранящиеся в обычных зернохранилищах, ранней весной следует разгрести тонким слоем для обогрева их наружным весенним воздухом в течение 10–15 дней. До высева в поле необходимо провести обязательную проверку всхожести семян через контрольно-семенные лаборатории.

Этим путём сотни тысяч центнеров семян яровых хлебов в различных областях Сибири и Урала были весной 1942 года превращены из маловсхожих в хорошо всхожие, из некондиционных по всхожести — в кондиционные. Приведу для примера несколько цифр. Они показывают, как даже небольшие экспериментальные работы и выводы из них дали возможность целому ряду колхозов не производить трудоёмкую операцию обмена семян. Эти колхозы у себя в зернохранилищах маловсхожие семена сделали хорошо всхожими. Так, по сообщению Челябинской областной контрольно-семенной лаборатории, колхоз им. Будённого, Полтавского района, Челябинской области, повысил всхожесть 165 центнеров семян пшеницы с 42 % (в феврале) до 96 % (в апреле). Колхоз «1-е Мая», того же района, повысил всхожесть 250центнеров семян пшеницы с 45 % до 92 %. Колхоз «Рассвет», Мостовского района, Челябинской области, повысил всхожесть 200 центнеров семян пшеницы с 56 % до 90 %.

Можно было бы привести сотни таких примеров, которые в сумме говорят о сотнях тысяч центнеров семян, всхожесть которых была значительно повышена.

Остаётся только пожалеть, что эти простые меры не были проведены прошлой весной в больших масштабах в областях Сибири и Урала, а в северных областях европейской части Советского Союза вовсе не были использованы.

В связи с приведёнными примерами, уместно вкратце ознакомить научных работников с сущностью нашего понимания явления так называемого периода покоя.

Этот вопрос следует продумать многим научным работникам и агрономам, ибо завтра же в процессе подготовки к весенней посевной кампании они в любом районе могут столкнуться с разнообразными практическими задачами, решение которых будет лучшим при более глубоком понимании биологического явления так называемого периода покоя семян, клубней, луковиц и т. п. Сюда относится и вопрос о повышении всхожести семян культурных растений, и вопрос о борьбе с сорными растениями, и вопрос, который практически не всех заинтересует, но, безусловно, очень важен для исследователей, работающих в южных районах, — вопрос о летних посадках картофеля свежеубранными клубнями, и т. д.

Известно, что, пока период покоя не прошёл, зародыш семени, почка или глазок картофеля не прорастают при посеве семян, клубней или луковиц в грунт или при определении всхожести в лаборатории. Мы имеем основание утверждать, что в данных случаях прорастание не происходит только по причине отсутствия в семенах или клубнях питательных веществ в удобоусвояемой форме, в растворимом состоянии. Запасные питательные вещества для зародышей семян или почек (глазков) клубней и луковиц как бы не готовы. Именно «как бы не готовы», потому что фактически эти питательные вещества всегда готовы перейти в растворимое, удобоусвояемое для зародышей состояние, если только для этого будут соответствующие условия. Для того же, чтобы они могли начать постепенно переходить в растворимое состояние и смогли быть использованы (отсасываться) зародышем, почкой или глазком, нужны соответствующие температура и влага, а также обязательно доступ воздуха к эндосперму семян или к мякоти клубня и т. п.

Наши опыты, проведённые с самыми различными культурными и сорными растениями, показали, что период покоя обусловливается исключительно воздухонепроницаемостью, а у некоторых растений и водонепроницаемостью оболочки, скорлупы или, кожуры семян, клубней, луковиц и т. д. Пока эта оболочка препятствует доступу воздуха или воды к эндосперму семян, к запасу питательных веществ, эти вещества как бы не готовы для потребления их зародышем.

Способность семян находиться в периоде покоя — биологически полезное свойство. Период покоя предохраняет клубни, почки и другие органы размножения и целые растения от несвоевременного прорастания во времена года, несвойственные для развития данных растений. Внешние условия, необходимые для прорастания, нередко в эти периоды времени имеются в наличии, но семена защищены оболочкой от доступа воздуха или воды к питательным веществам, и зародыш, не получая пищи, не может прорастать. Но стоит только механически снять оболочку и даже не со всего семени, а только с той части семени, где находится зародыш, конечно, не повредив его, как спящее семечко, будучи помещено в условия требуемой температуры и влажности, быстро начнёт прорастать.

Можно было бы привести много примеров, показывающих, насколько «хитрым», если так можно выразиться, бывает поведение хотя бы семян сорняков во время так называемого периода покоя.

Если спросить, к примеру, у ряда агрономов или научных работников, какова температура прорастания овсюга, то все они могут ответить по-разному. Одни, например, скажут, что овсюг всходит раньше яровой пшеницы и забивает её посевы, то есть что овсюг может всходить весной довольно рано, а следовательно, может довольствоваться для всходов относительно пониженной температурой. Другие скажут, что овсюг всходит очень поздно, а следовательно, для прорастания ему нужна повышенная температура. Как будто бы правильно и то и другое, так как весной овсюг действительно может в одних случаях всходить быстрее овса или других зерновых хлебов, в других случаях овсюг со всходами запаздывает, и довольно значительно. Нередко семя овсюга всходит только спустя несколько лет после того, как оно попало в почву.

Присутствующий здесь, на сессии, колхозник Терентий Семёнович Мальцев обратил как-то моё внимание на то, что овсюг хорошо прорастает весной только тогда, когда зимой сильно промёрзнет. Могу только добавить, что и в этом случае овсюг может по-разному прорастать: более медленно, если семена промёрзли сухими, и, наоборот, более быстро, если семена промёрзли мокрыми и оболочка порвана, повреждена морозом. Также по-разному может прорастать овсюг, семена которого зимовали на поле и в амбаре. Семена овсюга, взятые весной из амбара, могут дать при посеве мало всходов в первый год; они прорастут лишь в последующие годы. Семена, перезимовавшие в поле, в одни годы весной дают дружное прорастание, в другие — недружное, растянутое.

Аналогично поведение семян и многих других семенных сорняков. Семена прорастают то ранней весной, то запаздывают, как бы выжидая тепла, то годами лежат, не трогаясь в рост, а потом в массе прорастают.

Недружность прорастания семян сорняков является одной из главных причин трудности борьбы с ними. Если бы найти способ, условия, дающие возможность дружно прорастать семенам сорняков, например, овсюга, то легко было бы, вызвав всходы, уничтожить их однократной обработкой почвы.

Растянутый нередко на несколько лет период прорастания семян сорняков мы объясняем разной степенью доступа воздуха к запасным питательным веществам этих семян. Те семена, к эндосперму которых воздух может проходить, при наличии влаги и нужной температуры, прорастают, зародыши получают удобоусвояемую растворимую пищу. Те же семена, к эндосперму которых воздух не проходит или мало проходит, не прорастают, находятся в покое даже при наличии влаги и нужной температуры. Это же объяснение приложило и к вышеуказанным, на первый взгляд, биологически непонятным явлениям. Здесь имеются в виду случаи прорастания семян овсюга или других сорняков только при повышенной температуре и непрорастания при более пониженной, в то время как в других случаях семена этих же растений прорастают и при пониженной температуре. Если обеспечен доступ воздуха к эндосперму семян, то они смогут прорастать и при повышенной и при пониженной, но, конечно, свойственной им температуре. Если же доступ воздуха к эндосперму затруднён, то семена будут лучше прорастать при той температуре (свойственного данному виду семян интервала), при которой лучше обеспечивается доступ воздуха к эндосперму.

В нашей лаборатории в Омске ведутся опыты с проращиванием спящих семян различных сорных и культурных растений. Во всех опытах нам не довелось столкнуться ни с одним исключением, когда бы после открытия доступа воздуха к эндосперму семена при постановке на проращивание не проросли. Доступ воздуха к эндосперму в этих опытах мы обеспечиваем снятием с зародыша оболочек семени.

Само собой понятно, что защита эндосперма семян или питательных веществ клубней, луковиц и т. п. от доступа воздуха у разных видов растений обеспечивается различно. Одни семена, например тот или иной процент семян клевера, имеют твёрдую оболочку (так называемые каменные семена). Другие семена, например овсюга, воду могут впитывать, а воздух не пропускать к эндосперму. Молодые клубни картофеля имеют пергаментообразную кожуру, мало пропускающую воздух, и по мере старения клубней картофеля их кожура делается воздухопроницаемой, и клубни выходят из спячки и т. д. Поэтому даже для лабораторных экспериментов нельзя дать для всех видов растений один рецепт, каким образом обеспечить у нормально спящих семян или клубней доступ воздуха к эндосперму или к мякоти клубней. Оголение зародышей, снятие с них семенных оболочек у всех бывших у нас в опытах различных видов семян, даёт безотказно положительные результаты. У овсюга достаточно освободить семена от цветочных плёнок, не оголяя даже зародышей от семенных оболочек, как нередко непрорастающие семена делаются хорошо прорастающими. Молодые клубни картофеля после снятия кожурки довольно быстро начинают прорастать, но нередко это начавшееся прорастание приостанавливается. Объясняется это тем, что на этих клубнях образуется новая оболочка — кожурка, также мало пропускающая воздух, пока она не постареет.

Указанными экспериментами мы только убеждаемся в том, что биологическое явление периода покоя действительно связано с защитой питательных веществ семян от действия тех внешних условий, без которых нерастворимые питательные вещества не могут переходить в растворимые.

Поэтому большой практический интерес представляет изучение в экспериментальной и полевой обстановке условий, при воздействии которых непропускающие или мало пропускающие воздух, а у некоторых семян — и воду, оболочка, скорлупа, кожурка и т. п. превращаются в пропускающие воздух или воду путём изменения строения этих оболочек или кожурок, или путём уничтожения их естественным образом, что наблюдается у семян ряда растений.

Внимательно изучив эти условия, можно, воссоздавая их, добиваться быстрого превращения спящих семян во всхожие.

Правильное понимание биологии периода покоя растений, семян, клубней и т. п., на мой взгляд, совершенно необходимо не только для того, чтобы уметь управлять жизнью, поведением семенного, клубневого или луковичного материала культурных растений, но оно ещё более необходимо для того, чтобы находить всё лучшие и лучшие способы борьбы с сорняками.

Рациональные меры борьбы с сорняками всегда являлись важнейшими предпосылками получения высоких урожаев культурных растений. Трудность же борьбы, например, с семенными сорняками, как уже мною указывалось, заключается, главным образом, в большой жизненности, приспособленности семян этих растений к длительному, неравномерному, недружному прорастанию из-за их периода покоя.

Сельскохозяйственной науке нужно найти способы, посредством которых можно заставлять семена сорных растений дружно прорастать в полевых условиях, после чего их легко уничтожить тем или иным способом обработки почвы. Для этого и нужно всё глубже и глубже изучать биологические закономерности явления периода покоя различных сорных и культурных растений. Это крайне необходимо и для практики весны 1943 года.

Накопленные практикой и наукой знания по биологии ряда однолетних сорняков подсказывали, что для борьбы с семенными сорняками: надо было и в 1942 году все полевые участки, которые идут в зиму невспаханными на зябь, осенью взлущить, с тем чтобы семена сорняков, лежащие на поверхности, были мелко прикрыты почвой. Такая неглубокая заделка этих семян является хорошим условием для ликвидации периода покоя. Ранней весной, после боронования таких участков с целью предохранения почвы от потери влаги, семена многих сорняков — овсюга, дикой конопли и других, получив после боронования доступ воздуха, быстро проросли бы и их легко было бы уничтожать предпосевной весенней вспашкой.

К сожалению, большая, на мой взгляд, практическая значимость этого мероприятия многими, в том числе и научными работниками, была прошлой осенью недооценена, и участки, которые не были вспаханы на зябь, ушли в зиму невзлущёнными, и это затруднит борьбу с семенными сорняками.

Считаю неотложной задачей для всех опытных растениеводческих учреждений использовать зимнее время для того, чтобы вплотную заняться вопросом выяснения поведения семян сорняков, находящихся на полях района деятельности этих учреждений. Нужно выяснить в зимнее, а также в ранневесеннее время поведение при проращивании, например, семян овсюга, дикой конопли и других, взятых непосредственно с поля или из условий, аналогичных полевым. Это необходимо знать для того, чтобы можно было рекомендовать земельным органам, колхозам и совхозам наилучшие, наиболее рациональные в данных условиях меры борьбы с этими сорняками.

Агробиологическая наука должна помочь земельным органам, колхозам и совхозам наилучше провести весенний сев 1943 года, с тем чтобы получить высокий, военный урожай.