Определение всхожести и энергии прорастания семян: Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ ВНИИЗЖ) г.Москва

Определение схожести и энергии прорастания семян

Энергия прорастания

Энергия прорастания семян характеризует дружественность появления нормальных побегов в срок, установленный для каждой культуры, а также жизнеспособность семян, от которой зависит скорость их прорастания. Семена с высокой энергией прорастания дают ранние и равномерные всходы.

Лабораторная всхожесть и энергия прорастания семян определяется путем их проращивания при оптимальных условиях в течение конкретного для каждой культуры срока. Тип субстрата, температура, условия анализа (при свете или в темноте), сроки учета для каждой культуры определены в ГОСТ 4138-2002 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения качества» и в международном стандарте ISTA.

Проращивают семена в термостатах или климатических камерах.

В качестве субстрата для ложе чаще всего используют бумагу для проращивания. Бумагу для проращивания используют по двум вариантам: «на бумаге» или «в бумаге». Бумагу можно использовать в виде конвертов, рулонов, «гофр» разного профиля, вкладывать ее горизонтально или вертикально (семена размещать зародышем вниз). Подготовленное таким образом устройство с семенами ставят в проращиватели, сосуды или непосредственно на полке термостата или климатической камеры.

Бумага для проращивания семян, Hahnemuhle

• Изготовлена из чистой целлюлозы без примесей
• В ней нет плесени и бактерий, которые могут повлиять на процесс роста зерна
• Способна сохранять достаточное количество влаги для проращивания
• Проводимость – ниже 40 мСм/м
• Диапазон рН: 6,0–7,5

Применение	Сорт бумаги
Средние и крупные семена, покрытые. Например, сахарная свекла, кормовая свекла, зерно, подсолнечник, рапс или горчица	3014, 3236, 0858
Семена с маленькими белыми корешками	3621, 3633, 3645
Зерно (метод «между бумагой»)	520 b, 5703
Очень чувствительные семена	3014
Мелкие семена (цветы, травы)	597, 598, 2048

Бумага доступна разного размера и формы.

Климатические камеры НРР, Memmert

Каждая климатическая камера Memmert идеально соответствует высоким требованиям, установленным для проведения климатических испытаний. Особое внимание уделяется равномерности распределения температуры и влаги по всему объему рабочей камеры. Управление, программирование и протоколирование максимально удобны. Каждая климатическая камера Memmert соответствует стандарту DIN 12880:2007-05 и укомплектована всеми необходимыми функциями защиты. Все камеры Memmert 100% AtmoSAFE.

Климатические камеры используются в широком спектре применений:

• Проращивание семян
• Выращивание грибов и растений
• Разведение насекомых и микроорганизмов
• Испытания пищевой продукции
• Все виды испытаний, требующих поддержания стабильной температуры и влажности (опциональный свет)

Камеры постоянных климатических условий HPP

Камеры HPP не имеют аналогов по экономичности. Кроме того, они практически не требуют обслуживания и сконструированы специально для испытаний стабильности, а также для хранения образцов при заданных параметрах среды. Высокая точность управления температурным режимом в диапазоне от 0 до +70 ⁰С в сочетании с активным контролем влажности в диапазоне от 10 до 90% относительной влажности обеспечивают полное соответствие директиве ICH Q1A для испытаний стабильности.

Идеальные параметры среды в сочетании с заботой об экологии и низкими затратами на эксплуатацию. Практически полное отсутствие вибраций и исключительная тишина при работе. Благодаря технологии на основе элементов Пельтье охлаждение и нагрев осуществляются одной и той же системой. Таким образом инновационные климатические камеры HPP не только вносят свой вклад в дело защиты окружающей среды, но и позволяют снизить эксплуатационные расходы на 90% по сравнению с компрессорными климатическими камерами.

Забота об окружающей среде в сочетании с высокой экономичностью

Испытания стабильности чаще всего проходят при температурах от +20 до +30 °C, что близко к температуре окружающей среды. В этих условиях лучше всего проявляются преимущества технологии на основе элементов Пельтье, поскольку камеры на ее основе тратят минимум энергии при малых отклонениях температуры по сравнению с компрессорными климатическими камерами. Благодаря элементам Пельтье, безопасным для окружающей среды, климатические камеры HPP не требуют применения хладагентов и не требуют частого профилактического обслуживания.

Рис. 1. Сравнение компрессорных климатических камер и климатических камер на основе технологии Пельтье

Светодиодный модуль

Светодиодный модуль для проведения циклов «день-ночь» поставляется с двумя альтернативными вариантами цветовой температуры, безвреден для окружающей среды, позволяет сократить энергопотребление и обеспечивает оптимальные условия роста в моделях HPP. Доступные варианты: холодный белый свет или холодный белый в сочетании с теплым белым светом, освещенность регулируется с шагом 1%.

Рис. 2. Описание климатических камер Memmert HPP

Технические характеристики климатических камер HPP

Модель	110	260	400	750	1060	1400		2200
Тип оборудования	Испытательная климатическая камера
Объем, л	108	256	384	749	1060	1360		2140
Диапазон температур	От 0 °С до +70 °С					От +15 °С до +60 °С
Система охлаждения	Пельтье
Максимальное число полочек, шт.	5	9	14			28		42
Максимальная нагрузка на полочку, кг	20		30		20	30
Материал корпуса	Нержавеющая сталь
Размеры корпуса (ШхГхВ), мм	745	824	824	1224	1224	1435		2157
	674	774	788	874	1139	1055		1913
	864	1183	1720	1726	1661	1968		1907
Габариты рабочей камеры (ШхГхВ), мм	560	640	640	1040	1040	1250		1972
	400	500	500	600	850	750		1450
	480	800	1200	1200	1200	1450		750
Материал рабочей камеры	Нержавеющая сталь
Энергопотребление при 230 В и 50/60 Гц, Вт	650	920	1200	1400	1500	3100		3500
Рабочий диапазон температур без осветительного модуля, °С	0. ..+70					+15…+60
Рабочий диапазон температур с осветительным модулем, °С	+15…+40					—
Решетчатые полки из нержавеющей стали, шт.	2					4	6
Инсталляционный диапазон температур, °С	0…+70
Точность установления температуры, °С	0.1
Инсталляционный диапазон относительной влажности в моделях без осветительного модуля, %	10…85					—
Инсталляционный диапазон относительной влажности в моделях с осветительным модулем, %	10…90					10…80
Точность установления относительной влажности, %	0,5

Климатические камеры ICH, Memmert

Компрессорные климатические камеры Memmert ICH объемом от 110 до 750 л отличает высокая однородность температуры и влажности в ходе испытаний на долгосрочную стабильность.

Рис. 3. Описание климатических камер Memmert ICH

Всесторонняя защита образцов

Исключены обледенение и пересушивание образцов. Системы нагрева и охлаждения располагаются в воздушной рубашке, окружая рабочую камеру, что обеспечивает быстрый и точный контроль температуры. Принудительная циркуляция воздуха, регулируемая с шагом 10%, обеспечивает однородность температуры в рабочей камере.

Технические характеристики климатических камер ICH

Модель	110	260	750
Тип оборудования	Климатическая камера
Объем, л	108	256	749
Диапазон температур	От -10 °С до +60 °С
Система охлаждения	Компрессор
Максимальное число полочек, шт.	5	9	14
Максимальная нагрузка на полочку, кг	20		30
Максимальная нагрузка на камеру, кг	150	200
Материал корпусу	Нержавеющая сталь
Размеры корпуса (ШхГхВ), мм	745	824	1224
	1233	1552	1950
	634	734	834
Габариты рабочей камеры (ШхГхВ), мм	560	640	1040
	480	800	1200
	40	500	600
Материал рабочей камеры	Нержавеющая сталь
Энергопотребление при 230 В и 50/60 Гц, Вт	1350
Рабочий диапазон температур без осветительного модуля, °С	От +10 до +60
Рабочий диапазон температур с осветительным модулем, °С	От -10 до +60
Решетчатые полочки из нержавеющей стали, шт.	2
Инсталляционный диапазон температур, °С	От -10 до +60
Точность установления температуры, °С	0.1
Диапазон регулирования относительной влажности, %	От 10 до 80
Точность установления относительной влажности, %	0,5

Определение всхожести семян.

Под всхожестью семян понимают количество нормально проросших семян в пробе, взятой для анализа, выраженное в процентах.

Всхожесть семян определяют проращиванием их при оптимальных условиях, установленных стандартом для каждой культуры. Одновременно со всхожестью определяют энергию прорастания. Под энергией прорастания, характеризующей дружность прорастания семян, понимают количество нормально проросших семян за определенный срок, установленный для каждой культуры, выраженный в процентах.

Всхожесть и энергия прорастания семян являются самыми важными показателями их посевных качеств. Семена с хорошей всхожестью и высокой энергией прорастания при нормальной агротехнике всегда дают дружные и полноценные всходы. Всхожесть семян имеет большое производственное значение: она определяет их пригодность для посева, норму их высева.

Стандартом на сортовые и посевные качества семяи предъявляются высокие требования к нормам всхожести.

Например, всхожесть семян первого класса пшеницы мягкой должна быть не менее 95%.

Семена, не удовлетворяющие по всхожести требованиям стандарта, запрещено использовать на посев. При высеве семян с низкой всхожестью снижается урожай; такие семена целесообразнее использовать на продовольственные и технические цели.

Для определения всхожести из семян основной культуры, выделенных для анализа на чистоту, отсчитывают подряд четыре пробы по 100 семян. По крупносеменным культурам (арахису, фасоли, кормовым бобам, клещевине) отсчитывают четыре пробы по 50 семян в каждой.

Проращивают семена в растильнях, чашках Петри, помещенных в термостат, или в специальном аппарате для проращивания семян на свету при соблюдении условий, установленных стандартом для отдельных культур.

Для проращивания семян в качестве подстилки (ложа) применяют кварцевый песок или фильтровальную бумагу. Кварцевый песок предварительно промывают, удаляя частицы глины, прокаливают и просеивают через сито с отверстиями 0 1,0 мм. О достаточной прокаленности песка судят по обугливанию полоски бумаги, помещенной в прокаливающийся песок. При повторном использовании песка его необходимо вновь тщательно промыть, просеять и прокалить.

Фильтровальную бумагу применяют белую, не окрашенную ядовитым составом. Используют ее в форме кружков (в чашках Петри) и в форме полос (для проращивания в ванночках при постоянной подаче воды).

Для увлаяшения подстилки используют воду комнатной температуры. Подстилку (фильтровальную бумагу или песок) увлажняют непосредственно перед закладкой семян на всхожесть. Песок увлажняют до 60% от полной влагоемкости, для бобовых культур — до 80%, а для семян риса — до полной влагоемкости. Фильтровальную бумагу увлажняют до полной влагоемкости опусканием в чашку с водой, а избыток влаги стекает.

Чтобы подстилка не высыхала, на дно термостата помещают противень с водой. Воду периодически меняют. Песок, увлажненный до требуемой влагоемкости, помещают в растильню до 2/3 ее высоты и разравнивают.

Семена при проращивании размещают при помощи счетчика-раскладчика или вручную равномерно на расстоянии не менее 0,5-1,5 см друг от друга, в зависимости от их крупности.

При проращивании семена заделывают вровень с песком. После раскладки семян каждой пробы на подстилка/ кладут этикетку и указывают номер образца, номер пробы (сотни) и дату учета энергии прорастания и всхожести. Надписи на этикетках делают только простым карандашом. Растильни с семенами ставят одну на другую, а самую верхнюю прикрывают стеклянной пластинкой.

При проращивании семян необходимо поддерживать в термостате требуемую температуру и записывать ее в начале, середине и в конце рабочего дня. Проращивание семян при переменной температуре необходимо проводить при резкой ее смене.

Нельзя допускать подсыхания подстилки, для этого ее увлажняют, применяя пульверизатор или лейку с мелким ситом.

В установленные сроки подсчитывают семена для определения энергии прорастания и всхожести.

К всхожим семенам пшеницы, ржи и кукурузы относят семена, имеющие нормально развитые корешки (или один главный корешок у кукурузы) размером не менее длины семени и росток не менее половины длины семени; у ячменя и овса нормально развитые корешки или один главный корешок размером не менее длины семени.

Во всех остальных культурах к числу всхожих относят семена, имеющие нормально развитый корешок размером не менее длины семени, а в круглых семенах — не менее диаметра семени.

К невсхожим относят семена: ненормально проросшие; с уродливыми ростками или корешками; без корешков; с водянистыми или нитевидными корешками без волосков; имеющие корешки со вздутиями и ко времени подсчета всхожести не развившие дополнительных корешков; набухшие семена, которые к моменту окончательного подсчета всхожести не проросли, но имеют здоровый вид и не раздавливаются пинцетом; твердые семена, которые к установленному сроку определения всхожести остались ненабухшими и не изменили внешнего вида. Кроме того, к невсхожим относят семена, проростки, корешки или ростки которых имеют трещины и перехваты, достигающие проводящих тканей, а также семена, проростки которых имеют ненормально увеличенные семядоли и укороченные корешки.

К загнившим относят семена с мягким разложившимся эндоспермом, с загнившим или почерневшим зародышем, с загнившими семядолями, а также развившиеся корешки, которые ко времени подсчета частично или полностью загнили.

При подсчете проросших семян для определения энергии прорастания удаляют только нормально проросшие и явно загнившие семена.

При подсчете всхожести отдельно учитывают нормально проросшие, набухшие, твердые, загнившие и ненормально проросшие семена. Процент всхожести семян вычисляют как среднее арифметическое четырех проб с учетом допускаемых отклонений по стандарту.

Средний процент проросших и непроросших семян вычисляют с точностью до второго десятичного знака.

Окончательный результат определения всхожести выражают в целых процентах, причем доли менее 0,5% отбрасывают, а доли 0,5% и более считают за 1%.

Допускаемые отклонения следует применять до округления процента всхожести.

Одновременно с определением всхожести и энергии прорастания учитывают поражение семян плесневыми грибами. Средний процент пораженных семян определяют по четырем пробам, после чего устанавливают степень поражения, руководствуясь следующими данными.

• Назад
• Вперед

Прорастание – Программа селекции ячменя

Всхожесть измеряет энергию прорастания ячменя, способность (жизнеспособность), и чувствительность к воде.

 

Энергия прорастания (GE):

100 семян помещают в чашку Петри с 4 мл воды — подсчитывают проросшие семена и удален в течение трех дней

Во время теста чашки Петри выдерживают при постоянной температуре (20°С) и высокой температуре. влажность

В идеале прорастает 95% или более семян

Если всхожесть составляет менее 95%, зерно может находиться в состоянии покоя и ему просто требуется больше времени/холода. лечения, или он может быть мертв

 

Всхожесть (GC):

Используется для определения того, являются ли семена, которые не проросли в тесте GE, спящими или мертвыми

Разбавленную смесь перекиси водорода добавляют в чашку Петри объемом 4 мл, содержащую непроросшие семена (через 3 дня ГМ-тест завершен и семена, которые проросли, были удаленный)

Семена проверяют через двое суток — проросшие находились в состоянии покоя, те которые не мертвы

 

Чувствительность к воде (WS):

Параллельно с ГМ-тестом второй набор из 100 семян помещают в чашку Петри с 8 мл воды – всхожесть считается за трое суток.

Общая всхожесть сравнивается между тестами на 4 мл и 8 мл. Если 8 мл семян имеют снижение всхожести на 30% и более, семена считаются чувствительными к воде.

 

Пример отчета о прорастании

Образец

Прорастание

Энергия

Прорастание

Capacity 

Water

Sensitivity

 

Result

 

Decision

Variety 1

  96%

 100%

 2%

Отсутствие покоя или чувствительность к воде

готово к солоду

Разнообразие 2

79%

99%

3%

СОДЕРЖАНИЕ ДАМАНИЕ, поскольку 4ML энергия не является>

3%

445%, но зерно способно Как видно из GC по адресу 99%

Подождите несколько недель и снова тестируйте

Разнообразие 3

82%

84%

5%

Высокая процентная доля мертвых клеток. <95%)

Не солодовый

Разнообразие 4

97%

99%

36%

Разница между 4 мл и 8 мл больше 30%, то есть, что существующее. чувствительность к воде

Соответственно настроить режим замачивания

Устойчивое развитие | Бесплатный полнотекстовый | Энергия прорастания и способность семян кукурузы после кратковременного хранения при низкой температуре

1. Введение

Зерновые пшеница, кукуруза, рис, ячмень и сорго выращиваются почти на 700 млн га, и в совокупности они обеспечивают примерно 40% энергии и белковые компоненты рациона человека. Кукуруза – одна из основных сельскохозяйственных культур. По площади возделывания она занимает второе место после пшеницы [1]. Кукуруза все охотнее выращивается европейскими фермерами из-за ее преимуществ, к которым относятся универсальность и высокая урожайность. Несколько лет назад из-за отсутствия подходящих гибридов и недостаточного развития агротехники в таких регионах, как Германия, Дания и Польша, кукурузу выращивали в основном на силос для кормления скота зимой [2]. Однако сегодня более популярным стало выращивание его на зерно [3].

Кукуруза заслуживает особого внимания из-за своего состава. Богатство витаминами группы В, ценными микроэлементами (медь, марганец, магний), наличие компонентов с антиоксидантными свойствами (каротина и ксантофилла), ненасыщенных жирных кислот (линолевой и олеиновой) позволяет использовать это растение в ежедневном рационе. а также в профилактике многих заболеваний. Одним из отличительных факторов кукурузы по сравнению с другими растительными продуктами является высокое содержание в ней селена, который является важным минеральным питательным веществом для роста животных и человека [4].

Сложная проблема с кукурузой – ее хранение. Зародыш, составляющий 12 % всего семени, сильно реагирует на любые изменения влажности [5]. При высыхании семя быстро теряет воду, но столь же быстро поглощает влагу из окружающей среды. Во влажных условиях дыхание зерна повышает его температуру, что, в свою очередь, способствует развитию плесени и размножению различных видов вредителей, что препятствует дальнейшей переработке сырья. Тормозящим фактором этих нежелательных изменений является понижение температуры зерна, так как при охлаждении зерна снижается влажность и снижается активность вредителей [6,7,8]. Хранение зерна в прохладном месте позволяет свести к минимуму или даже исключить вредные для окружающей среды химические обработки, применяемые во время хранения. Кроме того, хранение при низких температурах предохраняет зерно от потерь сахара. Показано также, что минусовая температура зерна обеспечивает снижение потерь при шелушении початков [9].]. Следовательно, снижение температуры влажного зерна сразу после уборки и в процессе хранения дает ряд существенных преимуществ за счет хранения и в конечном итоге влияет на его дальнейшую устойчивость.

Оценка качества семян для посева производится на основании их биологических свойств, таких как всхожесть, зрелость, возраст. Жизнеспособность определяется путем обозначения энергии прорастания и емкости.

Всхожесть – это процент семян, которые обычно прорастают при оптимальных для данного вида условиях. Целью испытаний по оценке всхожести является определение максимального потенциала прорастания конкретной партии семян. Семена высаживают в оптимальных условиях для получения сорта. Условия испытаний и продолжительность различны для каждого сорта и определяются правилами [10]. Всхожесть и энергия прорастания проверяются одновременно. Энергия прорастания – это число, выражающее процент быстро прорастающих семян. Оценку энергии прорастания проводят на 4-е сутки, а всхожести — на 7-е сутки после посева образца [10]. Растения, выращенные из семян с высокой энергией и способностью прорастания, демонстрируют устойчивое развитие, что ограничивает конкуренцию со стороны сорняков и позволяет максимально использовать обрабатываемые земли [11,12,13,14].

Целью данного исследования является характеристика влияния низкой температуры на энергию прорастания и способность хранящейся кукурузы, предназначенной для посева. В объем исследований входит определение оптимальных условий хранения, т. е. температуры и влажности хранимого семени, не снижающих его энергию и способность к прорастанию.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

В работе использовали сорт кукурузы Космо (Zea mays var. Kosmo 230) [15]. Это коммерческий F ₁ гибрид (скрещивание родительских составляющих) и относится к группе среднеранних сортов. По рейтингу ФАО его скороспелость обозначается как 240 (количество дней полного жизненного цикла растения от посева до созревания). Семена кукурузы, использованные в эксперименте, поступили от трех поставщиков. По сравнению с другими сортами они отличались устойчивостью к стеблевому и корневому полеганию, а также высокой устойчивостью к кукурузной головне (на стеблях и початках) [16]. Данные регистрационного испытания показали, что общий выход сухого вещества был выше контрольного. Кроме того, в общем выходе сухого вещества он имел более 50% массы сухого колоса. Этот сорт зарегистрирован в 2003 году. Зерно, предоставленное производителем, было отсортировано для посева. Его всхожесть достигала 98%, а масса тысячи семян составила 368,0 г. Зерна имели форму, цвет и блеск, соответствующие данному сорту. Семена не обрабатывались.

2.2. Методы испытаний

Определение содержания влаги . Влажность определяли сушильным методом по стандарту ICC [17]. Для этого материал измельчали, образец массой 50 г взвешивали с точностью ±0,01 г и помещали в лабораторную печь при 130 °С на 38 ч. Влажность семян рассчитывали по следующей формуле:

где

• а – масса контейнера с образцом до сушки [г]

• б – масса контейнера с образцом после сушки [г]

• в – вес контейнера [г]

Содержание влаги определяли пять раз, конечным результатом являлось среднее значение.

Определение веса тысячи ядер (TKW) . Вес 1000 семян дает представление о крупности семян и служит для расчета нормы высева. Эту массу 1000 семян следует определять для каждой партии семян.

Для определения этой массы взвешивали 1000 семян с точностью ±0,01 г. Определение TKW проводили пять раз, при этом конечный результат был средним.

Испытания на прорастание . Нулевой тест был проведен с соблюдением всех требований к всхожести ISTA (2006) на четвертый день после доставки семян производителем. Семена увлажняли до 15, 20, 25 или 30 %, помещая образцы по 500 г в герметичные емкости с определенным количеством воды. Точное поглощение воды семенами обусловило необходимость их постепенного добавления с последующим регулярным перемешиванием по всему объему образца.

Количество добавляемой воды определяли по следующей формуле:

где

• x ₁ —initial moisture content [%]

• x ₂ —desired moisture content [%]

• m _z —weight of seeds [g]

• m _w – масса воды [г]

Соответствующим образом увлажненные семена помещали на 1, 3, 5 или 10 дней при температуре 0, –5, –10, –15, –20 или –25° С. Каждое определение включало 400 семян. Проращивание проводили восемью партиями (по 50 прорастающих семян в каждой) в соответствии со стандартом ISTA (2006). Две соседние партии (2×50 единиц) оценивали одновременно. Семена высевали сразу после хранения при заданной температуре. Образцы устанавливали на пластиковые поддоны, заполненные слоем песка толщиной 2 см. Семена располагали так, чтобы они не касались друг друга или стенок. Их засыпали слоем песка толщиной 0,5 см без уплотнения для обеспечения достаточного притока воздуха. Перед посадкой подстилку стерилизовали в течение 1 часа при 200°С. Песок увлажняли дистиллированной водой. Подготовленные таким образом образцы помещали в помещение с температурой от 20°С до 30°С. Тесты по изучению семян для посадки, проведенные в соответствии с ISTA (2006), не выявили какого-либо статистически значимого влияния света на прорастание.

Энергия и способность прорастания оценивались в соответствии со стандартом ISTA (2006). Проросшие семена учитывали дважды, т. е. через 4 и 7 дней после посева. Для каждой партии из 100 семян подсчитывали нормально проросшие семена с учетом начального и конечного подсчетов. Если результаты всхожести для отдельных партий не превышали стандартного отклонения, партии считались сопоставимыми. Результатом было среднее арифметическое определений с точностью ±1%. Энергию прорастания определяли по результатам первого учета, а всхожесть – по результатам второго.

Результаты в виде процентных долей подвергали регрессионному анализу и графической интерпретации с использованием программного обеспечения CurveExpert (Hyams Development, Мэдисон, Висконсин, США) для нелинейного регрессионного анализа (аппроксимации кривой) и сглаживания данных. Предлагаемые регрессионные модели вместе с их коэффициентами соответствия представлены на диаграммах.

3. Результаты

У семян с влажностью 11,12 % не отмечено снижения всхожести (98 % — номинальный уровень) независимо от продолжительности хранения и температуры перед посевом. Энергия прорастания осталась на очень высоком уровне (89–93%) (рис. 1).

Семена, увлажненные до 15 %, сохраняли одинаково высокую всхожесть после хранения при температуре 0 °С и -5 °С в течение всех сроков хранения, при -10 °С в течение 1 и 3 сут, при -15 °С в течение 1 дня. После длительного хранения в течение 10 дней при -10 °С семена, увлажненные до 15 %, показали снижение всхожести до 97 %, что также было отмечено для семян, хранившихся при -20 °С. Снижение температуры хранения до -25 °С для семян, хранящихся 10 дней, привело к падению их всхожести до 95% (рис. 2).

Семена, содержащие 20% влаги и хранившиеся при температуре от 0 ℃ до -5 °C, сохраняли способность к прорастанию на номинальном уровне. Однако хранение их при температуре -10 ° C в течение 10 дней снизило их всхожесть до 95%. Только после хранения при температуре от -20 °C до -25 °C всхожесть значительно снизилась до значений от 73 до 76% только через 1 день и от 67 до 68% через 10 дней хранения (рис. 3 и рис. 4).

Семена, содержащие 25 % влаги, сохраняли способность к прорастанию на номинальном уровне при хранении до 3 суток при 0 °С. Понижение температуры до -10°С приводило к падению всхожести. 9Из семян, выдержанных при этой температуре в течение 1 сут, проросло 4 %, а через 10 сут — только 84 %. У семян, хранившихся при температуре -15 °С, всхожесть снижалась до 31–50 %. Наименьшая всхожесть наблюдалась у семян, хранившихся при температуре -20 °С и -25 °С в течение 5 и 10 дней (всхожесть 7–12 %) (рис. 5 и рис. 6).

Семена, содержащие 30 % влаги, после хранения в течение 3 дней при температуре 0 °C и -5 °C не показали какой-либо значительной тенденции к снижению всхожести (94 %). Важно отметить, что через 10 дней прорастало только 56–68% семян. Наибольшее снижение всхожести, вплоть до полного ее исчезновения, отмечено у семян, хранившихся в течение 10 сут при температуре -15 °С (проросло только 6 семян) и при -20 °С и -25 °С в течение всех сроков хранения (1 – проросло 11 семян) (рис. 7).

Энергия прорастания сохранялась на уровне 79–84 % для семян, хранившихся в течение 3 сут при 0°С, -5°С и -10°С. При длительном хранении при температуре не ниже -5 °С отмечено снижение энергии прорастания с 51 до 64 % и до 31 % при температуре не ниже -10 °С. Наименьшая энергия прорастания наблюдалась у семян, хранившихся при температуре от -15 °С до -25 °С (1–19 %).

Среди семян, хранившихся при температуре минус 20 °С, 98 % всхожести сохраняли семена с влажностью 11,12 % (при всех сроках хранения). Семена с влажностью 15 % показали незначительное снижение всхожести (97%) через 10 дней хранения. Семена с влажностью 20 % прорастали на уровне 68–76 %. Наименьшая всхожесть отмечена у семян с влажностью 25 % (10–30 %) и 30 % влаги (2–11 %).

Среди семян, хранившихся при температуре минус 25 °С в течение 10 сут, всхожесть сохранялась на уровне 98 % для семян с влажностью 11,12 % (за все сроки хранения). Семена с влажностью 15 % показали небольшую тенденцию к снижению всхожести (96 %). Семена с влажностью 20 % прорастали на уровне 67–73 %. Наименьшая всхожесть (1–17 %) отмечена у семян с влажностью 25–30 % (рис. 8).

4. Обсуждение

Сразу после уборки влажность зерна может превышать 25% [18,19]. Влажные зерна дышат с высокой скоростью, что приводит к расщеплению запасов, особенно крахмала, на моносахариды, углекислый газ и воду с одновременным выделением тепла. Следовательно, наблюдается потеря массы зерна и развитие микроорганизмов, бактерий и плесеней [20].

Bhattacharya and Raha (2002) сообщают, что общее количество углеводов в зернах кукурузы с содержанием влаги 14% снижается с 74,7% до 69%.0,8% после четырех месяцев хранения. Точно так же всхожесть зерна кукурузы, которая первоначально достигала 89%, снизилась до 72% после четырех месяцев хранения. Это было вызвано развитием накопительных грибов, которые повреждали зерно. Обычно зерно хранят в сухом виде до влажности менее 14%; однако даже такой уровень влажности не предотвращает рост грибов или снижение всхожести [21,22,23,24]. Снижение влажности и температуры хранимой зерновой массы ограничивает риск развития плесени и, следовательно, появления микотоксинов в хранимой массе. Кроме того, замораживание зерна приводит к остановке жизненно важных процессов. Дыхательная активность зерна прекращается, поэтому запасы не разрушаются. В ряде более ранних работ подчеркивалось, что замораживание приводит к необратимому повреждению семян кукурузы [25,26]. В настоящей работе показано, что высокие значения всхожести и энергии прорастания зерна кукурузы влажностью 11,12 % после хранения в различных условиях согласуются с данными, опубликованными другими авторами, изучающими всхожесть семян кукурузы [27,28,29].]. Экспериментально полученные результаты всхожести и энергии прорастания, коррелированные с влажностью посевного зерна, подтвердили правильность рекомендаций NDSU Extension Service, которые рекомендуют длительное хранение семян кукурузы при влажности 15% при температуре от -1 °С и 10 °С (30–50F), а зерно влажностью 22–30 % требует сушки или может использоваться на корм [30].

С целью повышения всхожести и энергии прорастания кукурузы зерно перед посевом замачивают в воде до влажности 35–40%. Эта обработка применяется в странах с теплым климатом, так как повышенная всхожесть и энергия прорастания зерен кукурузы с влажностью выше 20% наблюдается при температуре прорастания выше 15 °С. Результаты проведенных исследований подтвердили отрицательное влияние температуры ниже 10°С на сохранение всхожести зерен кукурузы при влажности 20-35%. Снижение всхожести было установлено для кукурузы с ок. 9от 0 % при 15–40 °C до менее 30 % при температуре 7 °C [31,32].

Резкое снижение всхожести и энергии прорастания зерна с высокой влажностью, отмечаемое уже после первых суток хранения при температуре ниже 0 °С, может быть связано с повреждением зародыша, восприимчивость которого к низкотемпературному повреждению возрастает пропорционально влажность высеянных семян. Зерно с высоким уровнем влажности проявляет большую степень ферментативной активности зародышей. Понижение температуры семян с повышенной влажностью снижает скорость ферментативной активности, что нарушает нормальное развитие зародыша, а затем и проростка [33,34].

Охлаждение семян с уровнем влажности выше 20% до температур ниже их криоскопической температуры способствовало образованию кристаллов льда как в зародыше, так и в эндосперме зерна кукурузы. Чем выше была влажность охлажденных зерен, тем обширнее образовывались ледяные структуры. Кристаллизация воды, содержащейся в охлажденном зерне с влажностью выше 20%, оказалась фактором, приводящим к практически нулевому развитию способности зародыша.

5. Выводы

• Энергия и способность прорастания кукурузы с влажностью ниже 15% не снижаются даже после 10-дневного хранения при температуре до -25 °С. Семена с влажностью выше 15% показали небольшое снижение энергии и способности прорастания при хранении при температуре от -20 °C до -25 °C в течение более 3 дней. Эта характеристика может быть использована для устранения вредителей из семян.

• Хранение зерна влажностью 25 % и 30 % при температуре от 0 °C до −5 °C в течение 1–3 дней оказывает кондиционирующее действие на посевной материал. Проростки, полученные из кондиционированного таким образом зерна, растут быстрее и почти в два раза превышают размеры других образцов. Снижение всхожести невелико, на 1–4%.

• Увеличение влажности зерна для посева при хранении существенно влияет на энергию и всхожесть. Зерно с влажностью 25 %, хранящееся при температуре -15 °С, демонстрирует снижение всхожести примерно на 50 %, тогда как при влажности 30 % и температуре -15 °С всхожесть практически исчезает.

• Хранение кукурузы с влажностью 11,12 % даже при температуре -25 °C не оказывает существенного влияния на ее энергию и способность к прорастанию, независимо от продолжительности хранения. Отсюда следует, что снижение влажности зерна перед хранением может значительно сохранить его энергию и способность прорастания при хранении при низких температурах по сравнению с зерном более высокой влажности.

Вклад авторов

Концептуализация, доктор медицины; формальный анализ, Ф.К.; следствие, М.Д. и К.К.; методология, M.D. и B.S.-G.; администрирование проекта, доктор медицины; программное обеспечение, С.Н.; надзор, Ф.К.; визуализация, М.С.; написание — первоначальный вариант, доктор медицины; написание — обзор и редактирование, Д.Г. и М.С. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Данвелл, Дж. М. Трансгенные злаки: Текущее состояние и перспективы на будущее. Дж. Зерновые науки. 2014 , 59, 419–434. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Odgaard, M.V.; Бехер, П.К.; Далгаард, Т .; Свеннинг, Дж. К. Климатические и неклиматические факторы пространственно-временной динамики площади кукурузы через северную границу производства кукурузы — тематическое исследование из Дании. Агр. Экосистем. Окружающая среда. 2011 , 142, 291–302. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Тилли П.; Диллен, К.; Родригес-Сересо, Э. Предварительное моделирование экономических и экологических последствий выращивания генетически модифицированной устойчивой к гербицидам кукурузы в Европе. Агр. Сист. 2014 , 127, 150–160. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Ван, Дж.; Ван, З .; Мао, Х .; Чжао, Х .; Хуанг, Д. Увеличение концентрации селена в зерне кукурузы с помощью селенита, вносимого в почву или листву на Лёссовом плато в Китае. Полевые культуры Res. 2013 , 150, 83–90. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
5. Руни, Л.В.; Сухендро, Э.Л. Пищевое качество кукурузы. в производстве закусок; Лусас, Э.В., Руни, Л.В., ред.; CRC Press: Boca Raton, FL USA, 2001. [Google Scholar]
6. Warrick, C. Аэрация хранимого зерна, охлаждение или сушка для контроля качества C. Руководство по производству зерна; Проект расширения зернохранилища GRDC: Кингстон, Австралия, 2013 г. ; Доступно в Интернете: www.grdc.com.au (по состоянию на 31 июля 2013 г.).
7. Рид, Ч.Р. Управление хранением зерна для сохранения качества и ценности; Международная пресса Американской ассоциации зерновых химиков: Сент-Пол, Миннесота, США, 2006 г. [Google Scholar]
8. Домин М.; Kluza, F. Способ подготовки початков кукурузы к обмолоту. Патент США PL 212,131 B1, 22 августа 2012 г. [Google Scholar]
9. Domin, M.; Клуца, Ф. Снижение температуры лопающихся кукурузных початков как процесс, снижающий потери при механическом посеве. Электрон. Дж. Пол. Агр. ун-т 2005 , 4, 8. Доступно в Интернете: www.ejpau.media.pl/volume8/issue4/art-09.html (по состоянию на 14 октября 2005 г.).
10. ИСТА. Справочник ISTA по оценке рассады. Международная ассоциация тестирования семян; ISTA: Бассерсдорф, Швейцария, 2006 г. [Google Scholar]
11. Бхаттачарья С.; Пури, С.; Джамвал, А . ; Шарма, С. Исследования прорастания семян и роста проростков Калмега (Andrographis paniculata wall. Ex nees) в условиях абиотического стресса. Междунар. J. Sci. Окружающая среда. Технол. 2012 , 1, 197–204. [Google Scholar]
12. Тан, Д.С.; Хамаюн, М .; Хан, А.Л.; Шинвари, З.К.; Ким, Ю.Х.; Канг, С.М.; Ли, Дж. Х.; Na, КИ; Наваз, Ю.; Канг, К.К.; и другие. На прорастание некоторых важных сорняков влияют красный свет и азотистые соединения. пак. Дж. Бот. 2010 , 42, 3739–3745. [Google Scholar]
13. Windauer, L.B.; Мартинес, Дж.; Рапопорт, Д.; Васснер, Д.; Бенек-Арнольд, Р. Реакция прорастания на температуру и водный потенциал семян Jatropha curcas: модель гидровремени объясняет разницу между проявлением покоя и индукцией покоя при разных температурах инкубации. Анна. Бот. 2012 , 109, 265–273. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Сандху, К.С.; Сингх, Н.; Малхи, Н.С. Некоторые свойства зерен кукурузы и их муки I: Физико-химические, функциональные и чапатиформные свойства муки. Пищевая хим. 2007 , 101, 938–946. [Google Scholar] [CrossRef]
15. Аноним. Общий каталог сортов сельскохозяйственных растений, 32-е изд.; Официальный журнал Европейского Союза: Брюссель, Бельгия, 2013 г.; стр. 1–22, C 379 A/01. [Google Scholar]
16. Адамчик Дж.; Рогацкий, Дж.; Сайгерт, Х. Прогресс в селекции кукурузы в Польше. Acta Sci. пол. Агр. 2010 , 9, 85–91. [Google Scholar]
17. Каувен, С.П.; Янг, Л.С. Справочник ICC по тестированию хлопьев, муки, теста и продуктов: методы и приложения; DEStech Publications Inc.: Ланкастер, Пенсильвания, США, 2009 г.. [Google Scholar]
18. Маган, Н.; Олдред, Д. Стратегии послеуборочного контроля: минимизация микотоксинов в пищевой цепи. Междунар. Дж. Пищевая микробиология. 2007 , 119, 131–139. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed][Green Version]
19. Goncalves, A.; Гкриллас, А .; Дорн, Дж. Л.; Далл’Аста, К. ; Палумбо, Р .; Лима, Н.; Баттилани, П.; Венансио, А .; Джорни, П. Стратегии до и после сбора урожая для сведения к минимуму загрязнения микотоксинами в пищевой цепи риса. Компр. Преподобный Food Sci. Пищевая безопасность 2019, 18, 441–454. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Цзянь Ф.; Джаяс, Д.С. Экосистемный подход к хранению зерна. Агр. Рез. 2012 , 1, 148–156. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
21. Бхаттачарья, К.; Раха, С. Деградационные изменения семян кукурузы, арахиса и сои грибками при хранении. Микопатология 2002 , 155, 135–141. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
22. Дин Н.; Син, Ф .; Лю, Х .; Селварадж, Дж. Н.; Ван, Л.; Чжао, Ю .; Ван, Ю.; Го, В .; Дай, X .; Лю, Ю. Вариации грибкового микробиома (микобиома) и афлатоксина в арахисе в скорлупе, хранящемся в четырех разных районах Китая. Передний. микробиол. 2015 , 6, 1055. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
23. «> Chulze, S.N. Стратегии снижения уровня микотоксинов в кукурузе во время хранения: обзор. Пищевая добавка. Контам. 2010 , 27, 651–657. [Google Scholar] [CrossRef]
24. Сулейман Р.А.; Розентратер, К.А.; Берн, С. Дж. Влияние параметров порчи на хранение кукурузы. Дж. Нат. науч. Рез. 2013 , 3, 147–165. [Google Scholar]
25. Rossman, E.C. Замораживание семян кукурузы. Завод Физиол. 1949 , 24, 629–656. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
26. Neetoo, H.; Чен, Х. Влияние температуры роста сальмонеллы и температуры хранения семян люцерны на тепловую инактивацию патогена во время термической обработки. Дж. Пищевой процесс. Сохранить 2015 , 39, 1992–2000 гг. [Google Scholar] [CrossRef]
27. Драгичевич В.; Спасич, М.; Симич, М .; Думанович, З.; Николич, Б. Стимулирующее влияние потенций 2,4-D на прорастание и рост проростков кукурузы, происходящих из старых семян. Гомеопатия 2013 , 102, 179–186. [Google Scholar] [CrossRef]
28. Ортис, Дж.; Суарес, Д.; Пуэнтес, А .; Веласкес, П.; Сантис Наварро, А. Сравнение влияния магнитных, электрических и электромагнитных полей на прорастание и рост семян кукурузы (Zea mays L.). хим. англ. Транс. 2015 , 43, 169–174. [Google Scholar]
29. Энаятголизаде М.Р.; Гарине, М.Х.; Бахшанде, А.М.; Алами-Саид, KH; Сиадат, С.А. Реакция признаков проростков новых гибридных семян кукурузы в лабораторных условиях с использованием стандартного теста на всхожесть. Доп. Окружающая среда. биол. 2013 , 7, 141–146. [Google Scholar]
30. Хеллеванг, К. Советы по сушке и хранению кукурузы на 2011 год. Служба распространения знаний NDSU. 2011. Доступно в Интернете: https://www.google.com/search?q=Corn+Drying+and+Storage+Tips+for+2011&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:pl:official&client. =firefox-a&channel=np&source=hp (по состоянию на 20 сентября 2011 г. ).
31. Финч-Сэвидж, Западная Европа; Дент, KC; Кларк, Л. Дж. Условия замачивания и температура после посева влияют на реакцию семян кукурузы (Zea mays L.) на грунтование на ферме (предпосевное замачивание семян). Полевые культуры Res. 2004 , 90, 361–374. [Google Scholar] [CrossRef]
32. Надим, М.К.; Касвар, М .; Ахмед, Н .; Рабнаваз, М.; Расул, С.Дж. Влияние времени замачивания семян на всхожесть кукурузы (Zea mays L.). ПСМ биол. Рез. 2017 , 2, 46–50. [Google Scholar]
33. Гуань Ю.-Дж.; Ху, Дж.; Ван, X.-J.; Шао, С.-Х. Протравка семян хитозаном улучшает всхожесть кукурузы и рост проростков в связи с физиологическими изменениями при низкотемпературном стрессе. J. Zhejiang Univ. науч. Б 2009, 10, 427–433. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed][Green Version]
34. Цао, В.; Ли, Г .; Цуй, З .; Ян, Ф .; Цзян, X .; Диалло, Л.; Конг, Ф. Обработка семян мелатонином улучшает прорастание семян восковидной кукурузы в условиях холодового стресса за счет стимуляции антиоксидантной системы и метаболизма крахмала. науч. Rep. 2019 , 9, 15044. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]

Рисунок 1. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 11% сохраняться до посева при различных температурах: ( и ). 0 °С и ( b ). −25 °С.

Рисунок 1. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 11 % сохраняться перед посевом при различных температурах: ( a ). 0 °С и ( b ). −25 °С.

Рисунок 2. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 15% сохраняться перед посевом при различных температурах: ( a ). 0 °С и ( b ). −25 °С.

Рис. 2. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 15% сохраняться перед посевом при различных температурах: ( a ). 0 °С и ( b ). −25 °С.

Рисунок 3. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 20 % храниться при температуре минус 10 °С перед посевом.

Рисунок 3. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 20 % храниться при температуре минус 10 °С перед посевом.

Рисунок 4. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 20 % храниться при температуре минус 25 °С перед посевом.

Рисунок 4. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 20 % храниться при температуре минус 25 °С перед посевом.

Рисунок 5. Энергия прорастания и способность семян кукурузы 25 % влажности, хранящихся при температуре минус 10 °С перед посевом.

Рисунок 5. Энергия прорастания и способность семян кукурузы 25 % влажности, хранящихся при температуре минус 10 °С перед посевом.

Рисунок 6. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 25 % храниться при температуре минус 25 °С перед посевом.

Рисунок 6. Энергия прорастания и способность семян кукурузы с влажностью 25 % храниться при температуре минус 25 °С перед посевом.