Как влажность влияет на прорастание семян

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Многообразие живых организмов и особенности их строения и жизнедеятельности изучает биология. Условия прорастания семян рассматривает ее отрасль, называемая ботаникой, в состав которой, входит раздел – физиология растений. Главные условия, необходимые для прорастания семян, – это оптимальная температура, влажность, свободный доступ воздуха, достаточное количество питательных веществ для развития зародыша, а также режим освещенности. Они и будут рассмотрены ниже.

Какие условия необходимы для прорастания семян

Семя формируется из семенного зачатка и у покрытосеменных растений образуется в результате двойного оплодотворения, открытого С. Навашиным в 1861 г. Его прорастание происходит в момент попадания в оптимальные условия внешней среды, называемые абиотическими факторами. Зародыш, содержащийся в семени и состоящий из корешка и стебелька с зародышевыми листочками, начинает расти, при этом семенная кожица лопается и первым появляется корешок семени. Он укрепляется в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и растворы минеральных солей, необходимые для дальнейшего развития зародыша.

Кроме этих веществ, для прорастания семени и его роста необходимы такие органические вещества, как крахмал, белки и жиры. Их зародыш получает либо из семядолей (у двудольных растений, например, гороха, огурцов, томатов, капусты), либо же непосредственно из эндосперма, находящегося в семени у однодольных растений (пшеницы, риса, ржи). Таким образом, благоприятные абиотические факторы и наличие питательных веществ – это условия, необходимые для прорастания семян.

Физиологические механизмы прорастания семян

Если перед вами поставлено такое задание: охарактеризуйте роль условий, необходимых для прорастания семян, советуем начать с освещения физиологических аспектов этих процессов, научно объясняющих главные условия, необходимые для развития зародыша. Итак, прорастанием называют переход семени из состояния покоя далее к вегетативному росту зародыша, заканчивающийся формированием из него проростка.

Семена некоторых растений могут прорастать сразу же или через короткое время после созревания. У многих древесных пород, например, у голосеменных – ели, сосны, кедра, и у большинства лесных травянистых растений, семена имеют длительный период покоя и прорастают только через 1-2 года и более. Этот интервал времени очень важен. Так, у растений умеренных широт прорастание стимулируется именно низкими зимними температурами. Такой фактор внешней среды, как освещенность, не всегда оказывает влияние на условия прорастания семян, так как большинство из них развиваются в темноте.

Значение оптимальной температуры

Важнейшие условия прорастания семени - это благоприятные абиотические факторы, среди которых температура выполняет одну из главных функций. В агрономии растения классифицируются на холодостойкие и теплолюбивые. Такая дифференциация касается и семян. Одни, например, семена моркови, салата, лука, прорастают при низких плюсовых температурах, другие (тыква, томаты, огурцы) требуют, чтобы почва прогрелась до температуры +10 - +12 градусов.

В овощеводстве часто используют такой способ повышения всхожести семян, как их прогревание. Для этого можно использовать электроприборы, а семена растений семейства тыквенных: огурцов, кабачков, арбузов, бобовых (фасоль, горох, соя) замачивают в воде с температурой 35-45 °С, а затем, остудив, высушивают. Прогревание семян за одну-две недели перед посевом в почву повышает энергию их прорастания, предотвращая задержку вегетации, увеличивает урожайность.

Роль влажности в прорастании семян

Продолжая изучать условия, необходимые для прорастания семян, остановимся на значении воды. Ее наличие в почве обеспечивает процессы набухания семенной кожуры, активизации гидролиза крахмала. Сам процесс прорастания начинается с момента впитывания семенами большого объёма воды, которая поступает непосредственно к зародышу. Его клетки активно поглощают раствор глюкозы и начинают быстро делиться, что способствует росту зародышевого корешка. Например, семена свеклы поглощают воды в 1,2 раза больше своей массы, а клевера – 1,5 раза. В приусадебных хозяйствах широко используют способ замачивания семян в воде, добиваясь прорастания зародышевого корешка.

Влияние кислорода на развитие семени

Рассматривая главные условия прорастания семян, отметим необходимость свободного доступа воздуха, который используется для обеспечения процессов интенсивного дыхания увлажненных семян. В сельском хозяйстве часто используют барботирование: перемешивание семян в воде под действием кислорода или воздуха, подаваемого из компрессора. Наиболее часто барботируют семена, имеющие низкую энергию прорастания (моркови, пастернака, лука).

Что такое ЭМ-технологии?

Если обратиться к современному аграрию с просьбой определить условия прорастания семени, то в ответ, кроме всех известных абиотических факторов, мы услышим предложение использовать микробиологические препараты, например, такие как "Байкал ЭМ-1", содержащий молочную кислоту, фотосинтезирующие микроорганизмы и грибы, например, дрожжи. В растворе этого препарата замачивают подготовленные к посадке семена на 2-3 часа. Такая технология стимулирует ростовые процессы и усиливает энергию прорастания семян, а также увеличивает иммунитет растений к сельскохозяйственным вредителям и повышает урожайность.

Скарификация семян

Чтобы рассмотреть все условия прорастания семени, необходимо остановиться на таком методе, как скарификация (искусственное повреждение семенной кожуры вручную). Для этого используют смесь семян с крупнозернистым песком или металлическими опилками. Вследствие перетирания повреждается семенная кожура. Благодаря этому приему к зародышу быстрее попадает вода, необходимая для прорастания семени.

Дражирование семян

Наличие достаточного количества питательных веществ – важное условие прорастания семян, особенно тех, которые имеют мелкие размеры, а значит, небольшой запас собственных питательных элементов. Семена томатов, лука, моркови, капусты дражируют, то есть покрывают слоем питательных органических веществ, прилипающих к семени с помощью раствора крахмала – клейстера или свежеприготовленного коровяка. Перед дражированием семена калибруют, то есть сортируют, оставляя наиболее крупные и правильной формы. Этот способ, влияющий на условия прорастания семян, способствует повышению их всхожести и усиливает энергию прорастания.

В данной статье были освещены главные условия прорастания семени, а именно влажность, оптимальная температура, зависящая от вида растения и его сорта, наличие кислорода в воздухе, а также в почве, достаточный запас питательных веществ для развития зародыша и современные способы, улучшающие условия всхожести семян.

Хочу ответить на вопрос читателей, почему иногда семена не прорастают вообще или всходы появляются недружно и очень медленно.
У этого явления есть три основные причины, на которых я остановлюсь подробно.

Качество семенного материала

Большое значение имеет качество семян, и я говорил об этом неоднократно. Обычно высококачественные проверенные семена от ведущих фирм стоят дороже, чем семена малоизвестных производителей, но экономить на покупке семян не стоит.

Известные фирмы дорожат своей репутацией и поэтому уделяют большое внимание контролю за качеством продукции. Конечно, на цену влияет и тот факт, что фирма раскручена и узнаваема, но важнее то, что продукция у нее высокого качества.

Мы покупаем дорогие профессиональные семена из года в год и не жалеем об этом. Если вы занимаетесь выращиванием овощей или цветов в коммерческих целях, то, потратив на покупку хороших семян немного больше денег, но вырастив из них отличный урожай или прекрасные цветы, вы окупите свои вложения многократно. Качественные семена всегда дают хороший результат.

Недостаточная влажность грунта

Процесс прорастания семян зависит от того, сумеете ли вы организовать для посевов надлежащие условия и в первую очередь уровень влажности грунта. Продемонстрирую важность этого параметра на примере семян томатов, хотя вывод, к которому я вас подвожу, применим к семенам любых других культур.

Итак, основное запасное вещество в семени томата – это белок, которому после посева необходимо вобрать в себя количество влаги, превышающая массу семени в три раза. Когда белок поглотит влагу и семечко набухнет, оно раскроется, как ракушка, и выпустит росточек.

Без влаги семечко не прорастет, поэтому субстрат, в который вы посеяли семена, должен быть все время влажным, а вам следует постоянно контролировать его состояние и увлажнять при малейшем подозрении, что влаги в грунте недостаточно.

Многие огородники именно по этой причине проводят предварительное замачивание семян на 12-24 часа. Мы этот способ не используем, потому что покупаем семена, уже обработанные производителем стимулятором роста, микроэлементами и средствами от вредителей и болезней.

Если их замочить, все эти ценные добавки уйдут в воду вместе с нанесенной на них оболочкой, и семена станут беззащитными. Мы сеем их сухими, но затем постоянно мониторим уровень влажности грунта. Семена прорастают прекрасно.

Температура

Всхожесть семян находится в прямой зависимости от температуры почвы. Температура воздуха в помещении и температура почвы, в которой находятся семена, отличаются на 2-3 градуса. Для всхожести это серьезная величина, и часто она бывает критичной.

Например, при температурах ниже 8 ⁰C семена томатов практически не всходят, при температуре 10 ⁰C семена томатов через две недели после посева только начинают прорастать, и последнее семечко может взойти на 29-й день.

На вопросе о составе грунта и освещении посевов я останавливаться не буду, потому что эти две составляющие для прорастания семян не играют важной роли. Напомню только, что почва не должна быть слишком плотной и не должна содержать в себе гербициды и другую опасную химию, а свет прорастающим семенам не нужен вообще.

Высевая рассаду, мы редко задумываемся, почему некоторые семена плохо всходят. А ведь тому могут быть разные причины: старые семена, неправильные хранение или посев. Пока семя находится в состоянии покоя, процессы жизнедеятельности в нем протекают вяло и практически незаметно. Но стоит попасть в благоприятные условия, как тут же зернышко активизируется и начинает прорастать, давая жизнь новому растению. Итак, что же здесь нужно?

Этот вопрос я адресовала доценту кафедры плодоовощеводства Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, кандидату сельскохозяйственных наук Анне Гордеевой.

— Прорастание обычно начинается с момента, когда вода попадает в семя через оболочку. Зерно начинает набухать, несколько увеличиваясь в объеме. При этом запасные питательные вещества, находящиеся в эндосперме и семядолях, переходят в растворимое состояние, обеспечивая первоначальное питание зародыша. Если питания в семени мало, то он развивается медленно. Как только появляются первые зеленые листья, начинается фотосинтез.

Надо сказать, что набухание — процесс обратимый. Если еще не начались деление и растяжение клеток, то семена можно подсушить и они не потеряют жизнеспособности. У семян разных культур — свои особенности набухания и прорастания. Тем, что содержат больше углеводов (особенно крахмала — 20 — 50% и белка — до 35%), для набухания требуется влаги до трети от их собственного веса. Это бобы, горох, тыква, шпинат. Семенам с твердой и жесткой оболочкой, содержащим повышенные количества белков (до 28%) и жиров (от 20 до 80%), надо в 2,5 раза больше воды, чем их собственный вес. И, кстати, мелкие семена способны поглощать воды больше, чем крупные.

В природе семена берут влагу из почвы. И если ее нет, погибают или же прорастают очень и очень долго. Поэтому некоторые зерна, особенно крупные и с жесткой оболочкой, перед посевом рекомендуется замочить в теплой воде на 2 — 3 часа. Но и это сделать надо правильно. Предлагаю провести небольшой тест. Возьмите семена редиса, разделите их на три части и высыпьте в три чашечки. В одну — воду вообще не наливайте. В другую — налейте совсем немного, а в третью — доверху. Через 5 — 7 дней осмотрите семена. В первой чашке, где не было воды, они остались сухими и не проросли. Во второй — проросли, а в третьей набухли, но не проросли. Почему? Потому что вода вытеснила воздух, необходимый семенам для дыхания, и они просто погибли.

— Получается, что не только вода, но и кислород необходим для прорастания семян?

— Сухие семена, если они живые, тоже дышат, но у них этот процесс идет очень слабо. Поэтому и хранить их надо в хорошо проветриваемых помещениях в бумажных пакетах, но никак не в полиэтиленовых мешках или емкостях, которые не пропускают воздух. В природных условиях семена не задыхаются, а получают кислород из воздуха, который есть в почве. А получив еще и достаточное количество влаги, начинают прорастать. Нехватка кислорода может быть причиной задержки прорастания семян. Интенсивность дыхания в этом процессе быстро возрастает.

Потребность в кислороде у семян разных культур неодинакова, но с увеличением его количества возрастает процент проросших семян. Например, семенам щавеля для начала процесса достаточно, чтобы в их клетках было до 4% кислорода.

Недостаток кислорода при избытке воды значительно снижает всхожесть семян. Да и запасные вещества, особенно углеводы, используются нерационально. В условиях открытого грунта кислородное голодание может наступать при переувлажнении почвы перед посевом и после (для намоченных семян), при глубокой заделке и при образовании почвенной корки.

— Влияет ли температура на прорастание?

— Одним семенам нужно много тепла, другим — мало. Способность прорастать при определенных температурах связана с географической родиной растений. Выходцам из северных регионов нужны более низкие температуры, чем тем, чья родина — тропики. Семена большинства культур прорастают при температуре не ниже плюс 10 — 15 градусов. Потому зерна, брошенные в холодную почву, так долго не всходят. Если даже будет в достатке воды и воздуха, но не хватит тепла, они не прорастут и, в конце концов, погибнут.

Растения, семена которых при прорастании требуют высокой температуры, называют теплолюбивыми, а прорастающие при низких температурах — холодостойкими. Скажем, семена огурца, тыквы, кабачка, фасоли прорастают при температуре минимум плюс 15 — 18 градусов, перца и кукурузы — при плюс 25. А вот зерна гороха, редиса, льна, лука, петрушки, укропа, пшеницы, ржи могут взойти и при плюс 2 — 5 градусах, клевера лугового — от 0 до плюс 0,5 градуса.

Даже незначительное увеличение температуры заметно ускоряет процесс прорастания. Но у каждой культуры есть и свой верхний предел температуры. Салату достаточно плюс 15 градусов, чтобы он пророс за 2 дня, шпинату, пастернаку — плюс 20 (и 8 дней), луку — плюс 15 (4 дня), фасоли и перцу — по плюс 20 (6 и 5 дней соответственно).

Теплолюбивым культурам, таким как перцы и баклажаны, для проращивания необходима температура не ниже плюс 16 градусов, а оптимально — плюс 25 — 30. Зимой в квартире редко бывает так тепло, и мы ставим емкости с семенами около батареи. Сквозняки из окна снижают температуру на несколько градусов. Не забудьте и про то, что почва влажная, а вода при испарении забирает тепло. Вот и получается: при комнатной температуре плюс 24 наши семена на окне находятся в совершенно иных условиях. Не поленитесь, воткните в землю термометр. Не удивляйтесь, если он покажет всего плюс 14 — 15. При таких показателях семена в лучшем случае прорастут через 20 — 30 дней, а многие (если не все) просто сгниют.

— Многие огородники закаляют семена, периодически меняя температуру.

— Есть и такой прием повышения всхожести. Только на пользу пойдет подзимний сев семян капусты, моркови, лука и других культур. Низкие температуры повышают устойчивость проростков к неблагоприятным условиям после посевов. Возрастает холодоустойчивость даже у теплолюбивых культур: огурца, томата, баклажана. Переменные температуры быстрее разрушают оболочку семени, усиливая поступление воды и кислорода, а также активируя ферменты. Перепады температур не только ускоряют биохимические превращения в семени, но в отдельных случаях помогают и доформировать семенные зародыши.

— Хранение семян в прохладном месте — также своего рода закалка. Но перед посевом огородники все же стараются их прогреть.

— А как быть со светом? Важен ли он?

— Чем лучше освещенность, тем выше продуктивность растения. В затененных же местах практически все овощи выглядят угнетенными и почти не дают урожая. Но иногда семена так и не всходят, несмотря на все наши старания. Казалось бы, и полив, и температура, и питание — все есть. Но, увы, никаких признаков жизни. Все дело в том, что одни семена всходят исключительно в темноте, а другие — только на свету. Например, семена лебеды (или мари белой) лежат в земле по нескольку лет и прорастают только после того, как на них хотя бы на миг упадет луч солнца. Если перекапывать огород ночью, этого сорняка будет намного меньше. И у семян культурных растений свет повышает всхожесть и энергию прорастания. Если заранее замоченные зернышки перед посевом вынести на солнышко, урожайность увеличится на 5 — 10%.

У световсхожих семян, как правило, тонкая оболочка, легко пропускающая свет. И именно он несет для них информацию о том, что они находятся у самой поверхности, а не засыпаны толстым слоем почвы, через которую проростки все равно не могли бы пробиться. Из цветочных культур (у них все же мельчайших семян больше) это зверобой, камнеломка, молодило, душистый табак, череда, дербенник иволистный, примула, кипрей, гейхера, агератум, седум, герань, лобелия, петуния, портулак, бегония, бровалия красивая, колеус, бальзамин, флокс однолетний и другие растения. Сюда же относится и омела. Обычно она дает всходы после 5–месячного покоя, но если ее семена освещать круглые сутки, они прорастают через три дня после сбора.

Главное, чтобы света хватало, ведь он — важнейший стимул для прорастания. Если надо, продумайте досвечивание: тогда процент всхожести будет выше. Еще в 60–х годах прошлого века доказали, что досветка семян лампами, в которых преобладает синий спектр цвета, ускоряет проклевывание семян. Поэтому, выбирая светодиодные биколорные (красно–синие) лампы, ставку делайте на те, в которых преобладает синий свет.

Очень важно защитить нежные сеянцы и от прямых лучей солнца: сгорят за считаные минуты. Окно можно прикрыть белой тканью. Но есть растения, семена которых прорастают только в темноте (например, чернушка). На свету вы не дождетесь всходов у клещевины, бархатцев, фацелии, вероники персидской, амаранта. Поступающий свет даст сигнал семенам, что они находятся на поверхности почвы, где условия для их прорастания неблагоприятны: необходимая для роста влага быстро испаряется или уходит в более глубокие слои. Без воды проросшие всходы просто высохнут, не успев закрепиться корешком.

Семена большинства овощных культур индифферентны к свету. Но чтобы очередное ожидание всходов не принесло разочарований, все же обращайте внимание на то, в каких условиях они должны прорастать.

— Важно ли при посеве учитывать глубину заделки семян?

— Безусловно, и зависит она от размеров самих зерен. Заглублять их нужно на глубину, равную трем их диаметрам. Чем крупнее семечко, чем больше оно весит, тем больше в нем заложено питательных веществ, которые расходуются на рост корешка и ростка. Проростки, которые формируются из крупных семян, способны пробиться на поверхность со значительной глубины.

Крупные семена гороха, фасоли, тыквы заглубляют в почву на 4 — 5 см, семена, средние по размеру (например, огурцов, помидоров, перца, баклажанов, редиса, моркови, свеклы, лука и петрушки) — на 2 — 3 см. Если посеять на меньшую глубину, то росток не сможет удержаться и завалится: ведь при прорастании он приподнимается из грунта. Заглубленный же больше положенного, он будет долго пробиваться и может вовсе сгнить.

Прорастание семян можно определить как фундаментальный процесс, начальный этап онтогенеза растений, посредством которого из одного семени формируется росток и впоследствии взрослое растение. Этот процесс влияет как на урожайность, так и ее на качество. Распространенным примером прорастания семян является образование ростка из семян покрытосеменных или голосеменных растений.

Давайте подробнее рассмотрим процесс прорастания семян, его этапы, условия и факторы необходимые для его осуществления.

Процесс прорастания семян

Полный процесс прорастания семян осуществляется в следующие фазы:

На начальной стадии прорастания семена быстро впитывают воду, что приводит к набуханию и размягчению семенной оболочки при оптимальной температуре. Эти фазы называется водопоглощением и набуханием семян. На этом этапе запускается процесс роста путем активации ферментов. Семя активизирует свою внутреннюю физиологию и начинает дышать, вырабатывать белки и метаболизировать запасенную пищу.
При разрыве семенной оболочки появляется корешок, образующий первичный корень. Семя начинает поглощать воду из почвы. После появления корешка и проростка, побег начинает расти вверх.
На заключительном этапе прорастания клетки семян становится метаболически активными, удлиняются и делятся, чтобы дать начало ростку.

Условия, необходимые для прорастания семян

Вот некоторые важные требования, которые необходимы для того, чтобы семя образовало росток, а затем и растение:

Вода: крайне необходима для прорастания семян. Некоторые семена чрезвычайно сухие и нуждаются в значительном количестве воды относительно сухого веса. Вода играет важную роль в прорастании семян. Она обеспечивает необходимую гидратацию для жизнедеятельности протоплазмы и растворенный кислород для растущего зародыша, смягчает семенную оболочку и повышает проницаемость семян. Вода помогает в разрыве семян, а также превращает питательные в растворимую форму для ее транслокации в эмбрион.
Кислород: важный и незаменимый источник энергии для роста семян. Он необходим прорастающему семени для обмена веществ и используется как часть аэробного дыхания, пока растение не вырастить собственные зеленые листья. Кислород можно найти в порах частиц почвы, но если семя зарыто слишком глубоко, оно будет лишено этого кислорода.
Температура: для быстрого прорастания семян требуется умеренная температура около 25-30°C. Совершенно очевидно, что различные семена нуждаются в разных оптимальных температур. Есть некоторые семена, которым необходимы либо более низкие, либо более высокие температуры от 5 до 40°C.
Свет или тьма: это может действовать как экологический фактор. Многие семена не прорастают, пока на них не падает солнечный свет.

Процесс прорастания семян запускается при указанных выше благоприятных условиях. Семена претерпевают быстрое расширение и рост зародыша с последующим разрывом покровных слоев и появлением корешка. Появление этого корешка считается завершающей фазой процесса прорастания.

Факторы, влияющие на прорастание семян

Существует несколько основных факторов, оказывающих воздействие на прорастание семян. К ним относятся:

Внешние факторы

Вода: недостаток или избыток воды влияет на прорастание семян.
Температура: влияет на скорость роста, а также на метаболизм семени.
Кислород: прорастающие семена активно дышат и высвобождают энергию, необходимую для их роста, поэтому недостаток кислорода влияет на их всхожесть.

В некоторых случаях температура ниже умеренного уровня замедляет прорастание семян и способствует росту грибов. Прорастание также может прекращается при температуре выше умеренного уровня.

Внутренние факторы

Семенной покой – это состояние, при котором семена не могут прорасти даже при благоприятных условиях. Во время семенного покоя:

Читайте также: