7.2.3. Покой семян. Хранение и способы предпосевной обработки семян

Семена не только служат для размножения и расселения расте­ний, но также являются образованием, приспособленным для со­хранения зародыша при неблагоприятных условиях среды. В про­цессе эволюции и в связи с необходимостью адаптации к действию экстремальных факторов среды, в первую очередь низких темпера­тур и обезвоживания, у семян многих растений выработалась спо­собность переходить в состояние покоя, т.е. способность не прорас­тать даже при благоприятных для этого условиях. Различают три типа покоя: эндогенный (природный, первичный), индуцирован­ный (вторичный) и вынужденный (экологический). Эндогенный покой предупреждает прорастание зрелых семян на материнском растении и в течение некоторого времени после осыпания или вы­лета семян. Помещение семян, находящихся в состоянии эндоген­ного покоя, во влажные условия при оптимальной температуре и аэрации вызывает их прорастание. Этот тип покоя присущ боль­шинству видов растений. Продолжительность эндогенного покоя разная у различных видов и у семян одного и того же растения.

Иногда покой вновь наступает после того как семена начали выходить из состояния эндогенного покоя. Такой индуцированный, или вторичный, покой наступает, когда семена, обеспеченные водой, попадают в условия, где какой-то другой фактор препятствует их прорастанию. Чаще всего главными факторами, вызывающими индуцированный покой, являются высокая температура и ограни­ченный доступ кислорода.

Вынужденным покоем называется такое состояние, при котором жизнеспособные семена не прорастают в силу каких-либо ограни­чений в окружающей среде, например из-за недостатка кислорода или отсутствия света. Семена некоторых растений не могут прорас­ти из-за плотной, непроницаемой для воды семенной оболочки или из-за присутствия в этой оболочке ингибиторов роста.

Свойство семян после достижения зрелости переходить в состо­яние покоя способствует их хранению. Хозяйственная необходи­мость хранения семян многих видов древесных растений связана с периодичностью плодоношения этих видов. Давно установлено, что, например, хвойные растения плодоносят крайне нерегулярно. С продвижением на север продолжительность периода между урожай­ными годами увеличивается. Особенно это заметно в еловых насаж­дениях, в которых семенные годы могут сменяться годами с пол­ным неурожаем. В сосновых и лиственничных древостоях урожаи шишек и семян наблюдаются ежегодно, значительно колеблясь в численных и качественных показателях. За 25 лет непрерывного учета опавших семян в полных приспевающих насаждениях ли­ственницы европейской в условиях Московской области хороших урожаев наблюдалось два, средних — один, ниже среднего — пять и плохих — семнадцать (В.П. Тимофеев, 1972).

Для проведения лесокультурных работ в неурожайные годы не­обходимо иметь запас семян основных лесообразующих видов дре­весных растений. Продолжительность хранения семян зависит от способности их к прорастанию, что определяется наследственными свойствами семян и условиями внешней среды. Режим и способы хра­нения дифференцированы по видам деревьев и кустарников. Так, же­луди дуба хранятся при влажности 55-60% и температуре от-2 до +3°С; семена сосны, ели и лиственницы — при влажности 2-4% и постоян­ной температуре 4°С. Чем ниже влажность семян, тем ниже может быть температура хранения и тем больше может быть срок хране­ния. Перед закладкой на хранение семена очищают и сушат.

Известны данные опытов по сохранению жизнеспособности се­мян сосны, ели и пихты при различной температуре (Е. Huss, 1967). Влажность семян перед хранением не должна превышать 8%. Се­мена пихты после семи лет хранения лучше всего сохранили всхо­жесть при -20°С, немного ниже — при -5°С и снизили ее при 5°С. Образцы семян сосны после двух лет хранения при 20°С значитель­но понизили всхожесть, тогда как при 5°С сохранили первоначаль­ную всхожесть на протяжении первых трех лет и имели удовлетворительную всхожесть даже после семи лет хранения. При -5°С всхо­жесть семян сосны, как перед опытом, так и при последующих ана­лизах на протяжении 20 лет в открытом и закрытом контейнерах была почти одинакова. Хранение семян ели при комнатной темпе­ратуре дало отрицательный результат, при 5°С на протяжении пер­вых пяти лет всхожесть удерживалась на уровне первоначальной, а при -5°С и при более продолжительном хранении семена не сни­жали всхожесть.

Жизнеспособность семян большинства видов растений в процес­се хранения несколько снижается. Происходит это в первую оче­редь из-за того, что в семенах при хранении продолжаются процес­сы дыхания, на которые расходуются энергетические вещества се­мян. Чтобы избежать потерь, связанных с понижением жизнеспо­собности семян при хранении, в практике лесного хозяйства выра­ботан ряд способов подготовки семян к посеву. Наиболее распрос­траненные способы подготовки семян древесных растений к посе­ву — это стратификация и скарификация. Стратификация (от лат. stratum — слой и facio — делаю) — переслаивание, выдерживание семян во влажном измельченном торфе или песке. Смесь семян и субстрата хранят в ящиках или траншеях при постоянной или пере­менной температуре (для большинства видов от 0 до 5°С). Длитель­ность стратификации зависит от древесной породы и составляет: 10-30 суток для пихты белой и европейской, 150 суток для ясеня обыкновенного и липы, 65-75 суток для клена остролистного. Для повышения грунтовой всхожести семян и ускорения роста сеянцев сосны, ели и лиственницы рекомендуется стратификация семян этих видов под снегом в течение 60-75 суток.

Для семян с непроницаемой семенной кожурой, находящихся в состоянии глубокого покоя, применяют скарификацию. Скарифика­ция (от лат. scarifico — царапаю) — поверхностное повреждение твер­дых оболочек семян для ускорения их прорастания. Семена перети­рают с песком, металлическими опилками или обрабатывают в спе­циальных машинах — скарификаторах. Скарифицируют семена видов из семейства бобовых — гледичии, робинии и др. После ска­рификации семена намачивают 12 ч и высевают во влажную почву. В некоторых случаях семена, находящиеся в состоянии вынуж-денного покоя, не прорастают даже при исключении факторов, ли­митирующих прорастание. В таких случаях может помочь обработ­ки облучением, ультразвуком, а также химическое или гормональ­ное воздействие. Процессы, происходящие в период прорастания, еще не полностью выяснены. Считается, что поглощение воды в начале прорастания семян вызывает продуцирование в клетках небольшого количества гибберелловой кислоты, которая в свою оче­редь стимулирует синтез ферментов, которые расщепляют крахмал до растворимых углеводов, образуя тем самым энергетический ис­точник для развития зародыша. Предпосевная обработка активи­зирует работу ферментов, ускоряет переход нерастворимых запас­ных питательных веществ в растворимую форму.

***

Задачи науки о семенах лесных древесных растений были сформу­лированы в середине XXвека, но и через пятьдесят лет лесоводы не имеют окончательно разработанной теории лесного селекционного семеноводства. Среди проблем, стоящих перед лесным семеноведени­ем в настоящее время, в первую очередь следует назвать разработку новых, достаточно объективных и точных методов изучения лесных семян. Дело в том, что ученые и практики при оценке посевных ка­честв семян используют методы, разработанные несколько десятиле­тий назад; традиционными являются и способы предпосевной обра­ботки семян. Неблагополучная обстановка сложилась в таких облас­тях, как учет и прогноз урожая лесных семян, режим и технология длительного хранения семян основных лесообразующих пород без потери ими своих свойств. Накапливаются данные, свидетельствую­щие о необходимости совершенствования действующего лесосеменного районирования. Решающую роль в повышении уровня научных раз­работок в области лесного семеноведения должны сыграть физиоло­гические, биохимические и биофизические методы, позволяющие глубже изучить природу лесных семян. Совершенствование приемов и мето­дов лесного семеноведения позволит решить ряд проблем лесного хо­зяйства и обеспечит прогресс в смежных областях лесной науки — в лесной селекции, семеноводстве и сортовыведении.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается содержание лесного семеноведения?

2. Раскройте понятие репродуктивного цикла.

3. Что такое жизнеспособность семян и факторы, влияющие на прорастание се­мян?

4. Что такое чистота, всхожесть, энергия прорастания и доброкачественность се­мян?

5. Дайте определение эндогенного, индуцированного и вынужденного покоя.

6. Что такое стратификация и скарификация?