Преработка на горски семена и съхранение на семена
Глава 4
4.1. Въпроси на теорията на преработката на горски семенни суровини и съхранението на семена
При установяване на режими за преработка на горски семенни суровини и съхранение на семена е необходимо да се разглежда семето като биологична система, състояща се от две основни части - ембрион и резервно хранително вещество. В живо семе протича постоянен обмен на вещества между зародиша и резервното хранително вещество, чиято интензивност варира в различно време и при различни условия и зависи от много фактори. И така, по време на прибиране на горски семенни суровини, когато семената достигнат плодова зрялост, те са в покой, докато всички жизненоважни процеси в семената (консумация на резервни хранителни вещества от ембриона, дишане и др.) Се забавят, биологичната система на семената е в равновесно състояние, в покой. Това дава възможност за добро запазване на посевните качества на семената до засяването им в земята. Това обаче може да се постигне само ако по време на събирането и преработката на горски семенни суровини и съхранението на семената преди засяването им в разсадник или лесовъдски участък, както и по време на транспортиране, се създадат оптимални условия, които осигуряват на биологичната система състояние на покой. Следователно, по време на събирането и преработката на горски семенни суровини и съхранението на семена е невъзможно да се допусне въздействието върху семената на различни видове енергийни източници и неблагоприятни фактори, които причиняват извеждане на биологичната система на семената от равновесно състояние и преход към възбудено. В този случай интензивността на много биологични процеси в семената се увеличава значително, което се проявява предимно в увеличаване на интензивността на дишането. Последният характеризира скоростта на разпадане на резервахранителни вещества и натрупването на дихателни продукти в семената и по този начин влияе върху тяхното качество на сеитба и срок на годност (вижте също: доставка на дървета).
Биологичната система на семето, което е в покой, може да бъде изведена от равновесие и прехвърлена във възбудено състояние чрез увеличаване на съдържанието на влага в семената, излагането им на високи и променливи температури, светлинна енергия и др. Режимите на преработка на горски семенни суровини и съхранение на семена трябва да предизвикват мутации (промени в наследствеността) в живия организъм, а резервното хранително вещество на семената не трябва да претърпява никакви промени, водещи до загуба, дори частична способност за прехвърлянето му във форма, достъпна за хранене на ембриона по време на покълването на семената. Невъзможно е да се допусне механично увреждане на семената и развитието на микробиологични процеси, тъй като това увеличава интензивността на дишането, което показва отстраняване на семето от латентност и повишена консумация на резервни хранителни вещества. В семената с механично повредена обвивка рязко се засилват метаболитните процеси, в резултат на което по време на съхранение те бързо губят способността си да покълнат.
В допълнение, наранените семена (посадъчен материал), в резултат на механични повреди, излагане на високи температури и други фактори, причиняващи стресово състояние на семената, освобождават физиологично активни газообразни съединения в околната среда. Те имат отдалечен инхибиращ ефект върху кондиционираните семена. В резултат на това, когато наранените семена се съхраняват със здрави, между тях възниква безконтактно-дистанционна хемокомуникация, което води до намаляване на качеството на здравите семена (V.I. Levin, 2004). Ето защо при събирането и преработката на горски семенни суровини, оросяването и съхранението на семената е необходимо да се постигнеизключване на увреждане на семенния материал, използван за сеитба.
Иглолистните семена в повечето случаи падат от шишарките поради отварянето на люспите, когато изсъхнат. На това свойство се основава извличането на семена от шишарки от бял бор, европейски и сибирски смърч, сибирска лиственица, Сукачев и даурска лиственица. За отваряне на люспите на шишарките е необходим добре изсушен въздух. Въпреки че повишаването на температурата на сушене на шишарките ускорява процеса на извличане на семена, обаче, значително повишаване на температурата води до генетични промени - увеличаване на процеса на мутация и намаляване на енергията на покълване. Кълняемостта на семената намалява по-бавно от генетичните промени и енергията на покълване (A.R. Rodin, T.M. Oliferenko, 1987).
Това се дължи на факта, че високата температура на околната среда води до уплътняване на резервния хранителен елемент на семената и метаболитни нарушения. В резултат на това работата на ензимите по време на покълването на семената се затруднява, енергията на тяхното покълване намалява, растежът на ембриона -посадъчен материале отслабен. Това се потвърждава от трудовете на E.P. Заборовски, който установи, че средната продължителност на покълването на иглолистните семена се увеличава с повишаване на температурата на нагряване, което показва забавяне на физиологичните процеси в тях. Ненужно високата температура на околната среда по време на извличането на семена от шишарки влияе неблагоприятно върху качеството на семената по време на тяхното съхранение. Уплътненият в този случай резервен хранителен елемент не може да осигури пълноценно и с всичко необходимо живия почиващ ембрион за дълго време, което води до неговото отслабване, а в някои случаи и до смърт. В допълнение, част от мъртвите клетки на резервното хранително вещество е благоприятна среда за развитие на бактерии и покълване.спори на гъби.
Качеството на семената се влияе не само от температурата на сушене, но и от влажността на въздуха и шишарките. Комбинацията от висока температура с висока влажност на пъпките и въздуха в сушилната камера оказва вредно влияние върху качеството на семената. И така, при температура от 80 ° C и абсолютно сух въздух, боровите семена имат капацитет на покълване от 80%, а при температура от 66 ° C и относителна влажност от 95% същите семена напълно губят способността си за покълване. Скоростта на изсъхване на шишарките се увеличава, когато се обдухват с нагрят въздух, тъй като в този случай обменът на топлина и влага между шишарките и сушилния агент се увеличава.
Шишарките, влизащи в сушилната камера, предварително изсушени, се отварят по-бързо и семената са по-малко изложени на отрицателното въздействие на високите температури. Следователно, когато се извличат семена от шишарки от иглолистни дървета, е необходимо: системно да се отстранява влажният въздух от сушилната камера и да се заменя с по-сух въздух; поставете предварително изсушени конуси в сушилната камера; в първия период сушенето на шишарките трябва да се извършва при по-ниски температури, а след това при постепенно повишаване, но не по-високо от предвиденото в техническите условия за тази порода.
Продължителността на запазване на жизнеспособността им чрез семена зависи от наследствените свойства на вида, съдържанието на влага в семената, съхранявани за съхранение, и условията на околната среда (вижте също: градински център). Например семената (посадъчен материал) от родовете Salix и Populus остават жизнеспособни само няколко дни или седмици. През една зима плодовете на дъба и бука запазват кълняемостта си. Жизнеспособността на семената от ясен и липа продължава 2,3 години. Напълно узрелите семена се съхраняват по-дълго от неузрелите. В процеса на съхранение в семената на дървесни и храстови видове, които са живи растителни организми, през целия им животживота протичат сложни биохимични процеси. В този случай семената не получават хранене отвън, а използват готовия запас от хранителни вещества, натрупан от майчиното растение. Следователно основната задача при съхранението на семена е да се намали до минимум интензивността на биохимичните процеси, което позволява да се запази жизнеспособността на семената добре. Загубата на жизнеспособност на семената възниква в резултат на изразходване на резервни хранителни вещества по време на дишане, дегенерация на ензими, натрупване на токсични отпадъчни продукти и постепенно разрушаване на ядрата на ембрионалните клетки, както и в резултат на излагане на фактори на околната среда, които засилват или забавят биологичните процеси на семената.
По време на съхранение семената са изложени на много фактори на околната среда, но основните са влажността, температурата и кислорода на въздуха. Семената имат свойството хигроскопичност, т.е. способността да абсорбират и отделят вода в състояние на пара. Следователно, по време на дългосрочно съхранение на семена, с промяна на влажността на околния въздух, съдържанието на влага в семената също се променя. Сушенето или овлажняването на семената, съхранявани в отворен съд, продължава до установяване на равновесие между налягането на водните пари на семената и налягането на въздушните пари. Установената влажност на семената при определена относителна влажност и температура на въздуха се нарича равновесна влажност. Зависи от влажността и температурата на въздуха, химическия състав на семената, тяхната зрялост. Семената, събрани в ранна фаза на зрялост, при същите условия ще имат по-високо съдържание на влага, отколкото напълно зрелите семена.
Съдържанието на влага в семената, при което в клетките им се появява свободна вода (която не е химически свързана с молекулите на органичните вещества и предизвиква рязък скок в интензитетадишане) се нарича критично. С появата на свободна вода в семената се увеличава подвижността на макромолекулите на протеини, липиди и полизахариди, като по този начин започва процесът на метаболизъм. Продължителността на живота на семената, когато се съхраняват при съдържание на влага под критичното, ще бъде много по-дълго, отколкото когато се съхраняват при съдържание на влага над критичното. В първия случай семената (посадъчен материал) ще имат минимум свободна вода, тяхното дишане ще бъде намалено и всички жизненоважни процеси, свързани с метаболизма, ще бъдат бавни. Във втория случай процесите на дишане ще продължат интензивно, което води до бързо намаляване на жизнеспособността на семената и намаляване на продължителността на живота им.
Това се обяснява по следния начин. Има два вида дишане на семената - аеробно и анаеробно. По време на аеробно дишане семената поемат кислород от въздуха и отделят въглероден диоксид, вода и топлина. При анаеробно дишане семената използват наличния в тях кислород, отделят въглероден диоксид, етилов алкохол и топлина. В сухите семена се наблюдава предимно анаеробно дишане, но с увеличаване на тяхното съдържание на влага аеробният процес започва да преобладава, тъй като в този случай ензимите стават разтворими и интензивността на дишането се увеличава. В сухите семена фитохормоните са предимно в свързана неактивна форма и поради това имат ниска способност да предизвикват хидролиза на вещества. Дишането на такива семена се дължи на резервни вещества, които най-лесно се окисляват от кислород. Жизнените процеси по време на анаеробното дишане протичат много бавно, поради което се осигурява добро запазване на семената и тяхната жизнеспособност се поддържа за дълго време. На това се основава съхранението на семената в херметически затворени съдове. Изкуственото прекратяване на достъпа на въздух до семена с висока влажност не е таканамалява започналия интензивен процес на дишане, но, напротив, ускорява смъртта на семената. Следователно семената с висока влажност не могат да се съхраняват в херметически затворени контейнери.
Когато семената се съхраняват в херметически затворени контейнери, съдържанието на влага в семената се увеличава толкова по-значително, колкото по-високо е първоначално. Дишането на семената до голяма степен зависи от количеството вода в тях и може да се забави чрез дехидратирането им. Последното обаче е разрешено до определена граница, която не е еднаква за семена от различни растителни видове.
Влажността на семената (посадъчен материал) засяга не само тяхното дишане, но и микрофлората на повърхността на семената. При дългосрочно съхранение на семена вредната микрофлора е една от причините за намаляване на способността на семената да покълнат и следователно за намаляване на продължителността на живота им. Върху сухите семена микроорганизмите се развиват по-слабо, отколкото върху суровите. Следователно намаляването на влажността на семената по време на съхранение отслабва жизнената активност на микроорганизмите.
Интензивността на дишането на семената зависи и от температурните условия на съхранение на посевния материал - с понижаване на температурата интензивността на дишането, а оттам и загубата на сухо вещество в семената (фиг. 6), намалява, забавя се и размножаването на микроорганизмите. При наличието на комбинация от висока влажност и температура по време на съхранение на посевния материал в семената, всички биологични процеси и по-специално дишането рязко се увеличават (Таблица 3). Това води до загуба на сухото вещество на семената и преди всичко на резервното хранително вещество, което е от съществено значение за покълването на семената и растежа на разсада.
ОРИЗ. 6. ВЛИЯНИЕ НА УСЛОВИЯТА НА СЪХРАНЕНИЕ НА СЕМЕНАТА ОТ СИБИРСКА ЛИСТЕВИЦА В ХЕРМЕТИЧНО ЗАТВОРЕНИ СЪДОВЕ ВЪРХУ ЗАГУБИТЕ НА СУХО ВЕЩЕСТВО ПРЕЗ ГОДИНАТА НА СЪХРАНЕНИЕ (СЪГЛАСНО E.P.ВЕРХОВЦЕВ)
По време на дишането семената поглъщат кислород, необходимостта от който зависи от степента на съдържание на влага в семената, техния биохимичен състав, видовите характеристики на растението и анатомичната структура на семенната обвивка. Мокрите семена консумират повече кислород от сухите семена. Последните могат да останат дълго време в пространство с ограничен достъп до кислород.
3. Интензивност на дишане на семена от сибирска лиственица в зависимост от влажността на семената и температурата на съхранение (по E.P. Verkhovtsev)