Влияние газообразных выделений растений на прорастание семян

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Ясно, что все вышеперечисленные превращения веществ в высеянных семенах (гидролизы и синтезы) возможны только при оптимальных количествах воды, поглощенных в процессе набухания каждого из видов семян. Нарушения в этих случаях (недостаток и избыток влаги) немедленно скажутся на качественной стороне биохимических реакций – скорости, последовательности, полноте. И если для семян быстро всходящих культур при нарушениях водного режима всходы могут задержаться на 1¬2 дня, то для медленновсхожих это может обернуться или изреживанием всходов или их отсутствием.
Хотя вода и является основным фактором прорастания семян, в дополнение к ней для этого процесса необходимы еще температура (тепло) и кислород.

Уровень температур, определенный для видов семян, нужен прежде всего, чтобы могли проявлять активность все группы ферментов. Минимум температуры для начала прорастания обычно находится значительно ниже того уровня, при котором проростки могут продолжать дальнейшие ростовые процессы.
Процесс прорастания заметно ускоряется даже при незначительных подъемах температур против минимальных у разных культур. У каждой культуры ограничен верхний предел температуры для прорастания. Так, салату достаточно 15 о C для прорастания за 2 дня, шпинату, пастернаку 20 о C (8 дней), луку 15 о C (4 дня), фасоли и перцу по 20 о C (6 и 5 дней, соответственно). Температурные уровни могут быть различными для прорастания семян по сортам одного вида овощей.

Известны приемы повышения всхожести семян отдельных культур при помощи пониженных, повышенных и переменных температур при нахождении их в сухом и набухшем виде. Существенные положительные изменения происходят в семенах капусты, моркови, лука и других посеянных под зиму культур.
Глубокие изменения обмена веществ в семенах при воздействии низких температур повышают устойчивость проростков к неблагоприятным условиям после посевов. Возникает высокая холодоустойчивость даже у теплолюбивых культур: огурца, томата, баклажана.
Полезность действия на семена переменных температур связана с нарушением их оболочек для усиления поступления воды и кислорода, а также активированием ферментов.
Предпосевная обработка семян ряда культур высокими температурами позволяет лучше подготовить к прорастанию наиболее жизнеспособные семена.
Различные температуры воздействуют на семена не только для нормализации обмена веществ (биохимических превращений) в них, но в отдельных случаях и для доформирования семенных зародышей.
С момента выхода семян из состояния покоя под действием воды и начала химических реакций начинаются дыхательные процессы, для которых необходим кислород. Он требуется также для образования новых белков, сахаров и других веществ в прорастающих семенах.

Потребность в кислороде у семян разных культур неодинакова, но с увеличением его количества возрастает процент проросших семян. Например, семенам щавеля для начала процесса достаточно до 4 % кислорода в клетках, а для прорастания трех четвертей семян его нужно вдвое больше.
Недостаток кислорода при избытке воды значительно снижает всхожесть семян. 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.
Увеличение срока замачивания семян также лишает их кислорода. В опыте с фасолью замачивание в течение 4 ч благоприятствовало прорастанию, а выдерживание в воде 16 ч приводило к повреждениям семян.
При недостатке кислорода нерационально используются запасные вещества семян, особенно углеводы.

Таким образом, благоприятно процессы прорастания семян могут осуществляться при оптимизации трех внешних факторов – воды, температуры и кислорода.
Конечно, при этом существенное значение имеет полное вызревание семян, сохранение ими посевных качеств в период покоя и полное наличие необходимых запасных веществ.
Семенам разных культур присущи свои особенности при набухании и прорастании. Те, что содержат больше углеводов (особенно крахмала), для набухания требуют влаги до 35 % (бобы, горох, тыква, шпинат). Содержащим повышенные количества белков требуется воды до 250 % (арбуз, дыня, капуста, огурец, томат). Мелкие семена способны поглощать воды больше, чем крупные.
Избыточное предпосевное намачивание иногда может стать причиной ухудшения прорастания из¬за выделения семенами некоторых количеств полезных веществ: белков, аминокислот, сахаров, минеральных солей, органических кислот. Но из семян также могут вымываться вещества, снижающие их всхожесть.
Непрорастание некоторых семян в условиях избытка влаги при набухании связано не столько с вымыванием из них ряда соединений, а больше с нарушением кислородного режима.
Семенная кожура иногда ограничивает доступ кислорода к зародышу семени, снижая интенсивность дыхания. С этим обстоятельством связано нарушение оболочки искусственным путем, чтобы дыхание не нарушалось.
При прорастании семена затрачивают не весь запас питательных веществ. Величина затрат зависит от интенсивности дыхания, вида и сорта культур, температурных и других условий.
От пониженных температур у ряда семян тормозится деятельность ферментов, как расщепляющих запасные вещества, так и синтезирующих новые соединения. Но пониженные температуры оказывают полезное действие прорастающим семенам в части увеличения в них содержания стимуляторов ростовых процессов и уменьшения ингибиторов, тормозящих эти процессы.
Постоянный оптимум температуры не создает ускорения прорастания. Разница температур между днем и ночью (даже небольшая в естественных условиях) действует на процессы прорастания благоприятным образом, особенно у недозрелых семян.
Для каждого вида семян важны минимальный уровень температуры для прорастания и общее количество тепла от набухания до появления проростков на поверхности почвы.
Реакции прорастающих семян на их предпосевное замачивание в растворах макро­ и микроудобрений зависят от наличия тех или иных элементов в самих семенах и их потребности на биохимические преобразования. Семена, которые при их формировании на материнских растениях приобрели в запас все нужные элементы, могут и не реагировать на такие обработки.
Если семенники подвергались обработкам ядохимикатами, это может влиять отрицательно на всхожесть семян, особенно при нарушениях режимов прорастания.
Э. Феофилов,
засл. агроном России
Газета "САДОВОД" №3, 2010г.



В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности




Конспект урока "Прорастание семян"

Семя — это зачаточное растение, содержащее запас питательных веществ.


С помощью семян растения разм­ножаются и расселяются. Семена могут находиться длительное время в состоянии покоя. Пока семя находится в состоянии покоя, процессы жизнедеятельности протекают в нём очень медленно, но стоит семени попасть в благоприятные условия, как они активизиру­ются и семя прорастает.


Для того чтобы из зародыша семени сформировалось новое растение, необходимо, чтобы семя проросло. Прорастанию семян предшествует их набухание. Набухание вызывает вода, которая проникает внутрь семени. Например, при прорастании семян фасоли разрывается кожура и появляется корень, который быстро укрепляется в почве и начинает поглощать из неё воду с минеральными веществами. Затем начинает расти зародышевый стебелёк, который поднимает над поверхностью почвы семядоли и почечку. Из неё развивается стебель фасоли с листьями.

Прорастают только те семена, внутри которых находится живой зародыш. Зародыш может погибнуть по ряду причин: воздействие вредителей и болез­ней или плохое и длительное хранение. Набухают как всхо­жие, так и невсхожие семена. Набухшие невсхожие се­мена загнивают, а всхожие прорастают.

У цветковых растений различают два типа прорастания семян: надземное (у фасоли, огурца) и подземное (у дуба, гороха).


При надземном типе сильно разрастается зародышевый стебелёк, поэтому семядоли выносятся над поверхностью почвы. Они зеленеют, фотосинтезируют и помогают развиваться молодому растению. Со временем семядоли засыхают и опадают.

При подземном типе прорастания семядоли не выносятся на поверхность. Оставшись в почве, они некоторое время снабжают развивающийся проросток питательными веществами, а потом засыхают.

Се­мена могут долго лежать в мешках, в зернохранилищах, находясь в состоянии по­коя и не прорастая.

Для прорастания семян необходимы:

· Наличие воды (она необходима для прорастания семян, так как зародыш может питаться только растворёнными питательными веществами).


· Наличие воздуха (так как для дыхания семян необходим кислород; семенам разных растений необходимо различное его количество. Например, семена риса прорастут даже под водой при очень малом количестве растворённого в ней кислорода. Семе­на большинства цветковых растений нуждаются в оби­лии кислорода и под водой не прорастают).


· Тепло прорастающим семенам необходимо так же, как вода и воздух. Если им достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и в конце концов погибнут. Для нормального прорастания семян большое значение имеет температура почвы. По отношению к температуре почвы растения можно разделить на холодостойкие и теплолюбивые. Семена холодостойких растений (ржи, пшеницы, гороха) начинают прорастать при температуре почвы около +2 °С и даже ниже. Томаты, огурцы и дыня являются теплолюбивыми растениями. Их следует высевать тогда, когда почва прогреется до +10 °С. При более низкой температуре зародыши этих культур погибают, и семена не прорастают.


Для того чтобы семена проросли, их необходимо правильно высеивать на нужную глубину. Так как если семена заделать в почву глубоко, то всходы будут плохие: пророст­кам не хватит воздуха, молодым побе­гам будет трудно пробиться на по­верхность. Если семена заделать в почву неглубоко, жаркие лучи солнца могут их высушить. Поэтому высевать семена надо на определенную глубину.


Глубина заделки семян зависит от их размера. На практике установлено, что мелкие семена мака, лу­ка, салата надо сеять на глубину 1 — 2 см, семена средних разме­ров, например семена огурцов, редиса, моркови, — на глубину 2 — 4 см. Крупные семена фасоли, гороха, бобов — на глу­бину 4 — 5 см.


Глубина заделки также зависит от свойств почвы. При высеивании семян в песчаную почву, необходимо закладывать семена на достаточно большую глубину, т.к. воздух в песчаной почве проникает вглубь, а влага лучше сохраняется в более глубоких слоях. Поэтому семена, посеянные в такую почву неглубоко, бу­дут страдать от недостатка влаги.

На глинистых почвах, наоборот, не рекомендуется се­ять семена слишком глубоко, так как глинистая почва более плотная и тяжёлая. Даже у самой поверхности в ней мало воздуха, а влаги достаточно и в верхних слоях.

Важнейшие факторы прорастания семян

Необходимым условием для прорастания является возобновление роста зародыша и его развитие в самостоятельный сеянец.

Физиологические процессы, участвующие в прорастании семян, следующие: 1) поглощение воды, главным образом посредством всасывания; 2) начало увеличения и деления клеток; 3) увеличение числа энзим, их активности, ферментация запасов питательных веществ; 4) перемещение питательных веществ в районы роста; 5) увеличение дыхания и ассимиляции; 6) увеличение числа делений клеток и их размеров; 7) дифференциация клеток па различные ткани и органы растения. Прорастание можно считать закончившимся, когда сеянец образовал достаточную роста; 5) увеличение дыхания и ассимиляции; 6) увеличение числа делений клеток и их размеров; 7) дифференциация клеток па различные ткани и органы растения. Прорастание можно считать закончившимся, когда сеянец образовал достаточную фотосинтетическую поверхность, способную обеспечить его питательными веществами. По утверждению Ричардсона (1956), рост сеянцев дуба красного, образовавших одну розетку листьев, не зависит от питательных веществ желудя до тех пор, пока условия благоприятствуют фотосинтезу. Недавно Тул и др. (1956а) сделали обзор физиологии прорастания семян, а Губерман (1940) привел полный перечень морфологических изменений в период прорастания и начала роста южных видов сосны.

Последовательность различных этапов полностью не ясна, но очевидно, что поглощение дополнительной воды необходимо для приведения в действие цепи реакций, в результате которых наступает прорастание. Всасывающаяся вода смягчает твердые семенные оболочки и набухающий зародыш, который, впитывая воду, разрывает семенную оболочку, что способствует появлению корешка. Стоун (19576) сумел отделить поглощение воды, требуемой для стратификации, от воды, необходимой для прорастания семян сосны джефрея. Для успешного набухания в течение 48 часов поглощается достаточное количество воды, но для прорастания необходимо дополнительное поглощение. Вслед за увеличением содержания воды происходит увеличение клеток и деление клеток в точках роста; возможно, это вызывает освобождение гормоноподобных веществ, стимулирующих образование энзим, их активность и перемещение питательных веществ в районы роста. Увеличение активности митохондрий наблюдалось у ряда прорастающих семян; Стенли (1957) считает активацию митохондриальпых энзимных систем важной ступенью прорастания. Необходимы дальнейшие исследования участвующих в прорастании физиологических процессов.

Обычно вначале удлиняется первичный корень, который погружается в почву, закрепляя сеянец. В других случаях удлиняется подсемядольное колено и, поднимаясь вверх, выталкивает семядоли из земли в воздух, где они образуют фотосинтетические органы. Во время этого процесса семенная оболочка обычно слущивается и первичная листовая почка зародыша вскоре образует стебель с листьями. Иногда подсемядольное колено не удлиняется; следовательно, семядоли остаются внутри семенной оболочки, под землей. Первичный корень растет вглубь почвы, и в это же время вверх растет падсемядольное колено, образуя фотосинтезирующие листья. Образец развития сеянца был дан на рис. 2.1. Там, где питательные вещества хранятся в эндосперме или мегагаметофите, семядоли поглощают питательные вещества из хранящей их ткани и перемещают в районы роста. Браун и Гиффорд (1958) установили, что отделенные зародыши сосны сахарной поглощают сахарозу для роста намного эффективнее через семядоли, чем через корни. Зародыши целых семян сосны поглощают питательные вещества из окружающей ткани главным образом через семядоли.

Для прорастания семенам необходимы вода и кислород, а также подходящая температура. Некоторые семена для прорастания нуждаются в вынесении их на свет. Очень хорошо, если семя прорастает быстро, так как чем меньше времени требуется для прорастания, тем меньше опасность повреждения грибками, болезнями, вредителями, неблагоприятной погодой и склевывания птицами. Большинство исследований прорастания проведено па семенах травянистых растений, но от тех же самых факторов зависит и прорастание семян древесных растений.

Вода. Для происходящих при прорастании биохимических и биофизических процессов требуется дополнительное поглощение воды. Например, содержание воды в семенах сосны веймутовой составляло 7% сухого веса, но перед прорастанием оно увеличивалось до 45% и достигало 172% в молодых сеянцах. Напряжение почвенной влаги и ДДД среды могут ограничивать поглощение воды. Практически в почве, имеющей капиллярную влажность, все семена могут поглощать достаточное количество воды для прорастания, а ряд семян овощных растений может прорастать при влажности, близкой к постоянному увяданию [Донин и Мак-Гилливри (1943)]. По утверждению Кауша (1952), ДДД меньше 1 ат существенно не влияет па поглощение воды и прорастание семян, а Оуэн (1951) установил, что около 20% семян пшеницы прорастало при ДДД, равном 30 ат. Гибель семян при высоком ДДД объяснялась не только их неспособностью поглощать воду. В работе, цитируемой Бэйкером (1950), указывается, что, возможно, семена деревьев чувствительны к осмотическому давлению субстрата. Эту точку зрения разделяли также Сату и Гу (1954). Они установили, что перерастание семян нескольких видов хвойных задерживалось при напряжении почвенной влага свыше 8 ат. Прорастание семян криптомерии японской составляло 10% в полумолярном растворе сахарозы, семян кипарисовика туполистного лишь немного уменьшалось в растворе сахарозы 0,4 М, но падало до 25% в растворе 0,5 М, как это показано на рис 133. Избыток удобрения может уменьшить прорастание семян в большей степени, чем последующий рост сеянцев. Избыток воды уменьшает или прекращает прорастание, снижая количество кислорода.

Намачивание семян в течение нескольких часов часто ускоряет прорастание, по длительное намачивание часто вызывает повреждения и даже потерю жизнеспособности. Даже намачивание в течение 6 часов уменьшает прорастание семян фасоли [Бартон (1950)]. Тоуми и Дёрлэнд (1923) установили, что при намачивании семян деревьев от 3 до 5 дней прорастание не уменьшалось, но при содержании в растворах в течение 10 дней уже значительно снижалось, а при намачивании в течение 30 дней семена всех горных растений погибали. Семена же некоторых растений низинных местностей не только выдерживали 30-дневное намачивание, но даже прорастали лучше, чем ненамоченные.

Вред от намачивания не является результатом только недостатка кислорода, так как продувание кислорода через воду, в которой мокнут семена, не только не прекращает, но, наоборот, увеличивает вредные последствия [Бартон (1950)]. Продувание С02 через воду несколько уменьшало вред, а также уменьшало поглощение воды; это приводит к предположению, что причиной вреда может быть избыточное поглощение воды. Выщелачивание растворов и активность микроорганизмов могут также усугублять вред длительного замачивании.

Некоторые семена выдерживают длительное погружение в воду. По утверждению Дэмари (1932), семена кипариса болотного сохраняли жизнеспособность после 30 месяцев затопления, а Шанк (1939) установил, что семена ниссы североамериканской выдерживали 7 месяцев затопления. Однако эти семена не прорастали под водой. По утверждению Ларсена (1958), желуди нескольких видов дуба могут быть погружены в воду сроком до 2 месяцев и не потерять жизнеспособности, а некоторых видов даже улучшить прорастание.

Кислород. Семенам разных видов требуется для прорастания неодинаковое количество кислорода. Семена некоторых растений, например риса, могут прорастать под водой, а семена пшеницы и других растений не прорастут, если они затоплены. Даже семена болотных растений, например кипариса и ниссы, выдерживающие длительное затопление, не прорастут, если их не выставить па воздух. В результате сеянцы этих растений появляются лишь в сухое лето, когда почва длительное время свободна от воды [Дэмари (1932)].

Температура. Семена большинства деревьев могут прорастать при разных температурах, но лучше всего для них умеренно высокие температуры. Согласно Хаазису и Траппу (1931), семена сосны скрученной хорошо прорастают при 25° С, плохо при 3 и 36°, но некоторые семена лучше прорастают при 41, чем при 36° С. Хаазис (1928) установил, что у ряда семян хвойных имеется двойной максимум температур. Влияние температуры на прорастание семян сосны показано на рис. 134. По утверждению Критчфилда (1957), семена сосны скрученной прорастают почти одинаково при температурах 20 и 30° С, но намного медленнее при 10° С. Семена прибрежных видов прорастают медленней, чем горных. Стирнс и Олсон (1959) установили, что семена тсуги канадской в Квебеке лучше всего прорастают при 12 и хуже всего при 27° С, а семена из Теннеси хорошо прорастали при 17-22° С.

В природе семена подвергаются колебаниям температуры днем и ночью, и иногда они прорастают лучше при ночных температурах, несколько пониженных по сравнению с дневными. Дневная температура 30° и ночная 20° была вполне достаточна для прорастания многих семян, но есть семена, которые лучше прорастают при 25° днем и 10° С ночью, а некоторым нужны еще более низкие температуры. На рис, 135 показано прорастание желудей дуба каштанового при различных температурах, а на рис. 136 – различие в прорастании в зависимости от вида дуба.

Ашби и Хельмерс (1955) подчеркивают, что потребность для прорастания в определенной температуре имеет практическое значение при выборе пород для посадки в поле, так как в некоторых районах необходимо использовать породы, которые будут прорастать при имеющихся полевых температурах и большом количестве воды. Адаме (1934) сделал вывод, что холодная почва под густым пологом леса мешала прорастанию семян и росту корней сеянцев сосны веймутовой в Новой Англии. Некоторые результаты его опытов даны в табл. 43. Эти данные показывают, что температура, способствующая быстрому прорастанию, необязательно благоприятна для выживания сеянцев. Барин (1951) установил, что корни сеянцев сосны ляданной лучше всего растут при 25° Си перестают практически расти при 5 и 35° С. Соотношение корней и побегов было самым высоким при 20° и понижалось при более низких и более высоких температурах,

Арндт (1945) подчеркивал, что хотя оптимальные для удлинения корней и подсемядольного колена хлопка температуры на ранних стадиях его развития одинаковы, они различаются почти на 9 о С после того, как корни удлинились на 10 см, а подсемядольное колено выросло вверх до 16 см; тогда корни растут лучше при температуре, которая для подсемядольного колена ниже оптимальной, Более того, температура, наиболее благоприятная для развития семядолей и вторичных корней, не способствует наиболее быстрому удлинению первичного корня.

Влияние температуры почвы на прорастание семян и рост сеянцев сосны веймутовой


Природа

Влияет ли температура воздуха на скорость прорастания семян, Вы узнаете из этой статьи.

Как влияет воздух на прорастание на семян?

Сухие семена культур могут долгое время лежать в зернохранилищах без изменений. Но как только их посеять, то спустя некоторое время они прорастают и образовываются всходы. Но какие условия этому способствуют? Это наличие воды, воздуха и тепла.

Поговорим о воздухе. Когда семя прорастает, то оно начинает дышать и поглощать кислород, который так необходим для клеточных окислительно-восстановительных реакций. Они стимулируют ростиделение клеток зародыша.

Чтобы убедится в этом, можете провести дома небольшой эксперимент. Возьмите 3 стакана и положите туда сухие семена пшеницы. Первый стакан с пшеницей накройте блюдцем, во второй стакан поместите мокрую вату или фильтрованную бумагу, а третий наполните водой. Оставьте на пару дней. В последнем стакане семена зерен не прорастут, а лишь набухнут. Все дело в том, что им не хватило воздуха для дыхания и разрывания кожуры. В первом стакане содержимое останется без изменений. А вот во втором стакане зерна проклюнутся и прорастут, так в нем достаточное количество влаги и жизненно необходимого воздуха. Вот как воздух влияет на скорость прорастание семян – без него семена так и останутся сидеть в одном месте, если не пропадут вовсе. Конечно, есть растения, которые способны активировать сигнал роста в среде с малым доступом воздуха. Это семенатимофеевкиириса.

Как влияет температура воздуха на прорастание семян?

Температурный режим не менее важен для прорастания. Каждое растение благополучно прорастает при определенной температуре. Так, одним достаточно +2∘ C, другим выше +15∘ C. Ознакомившись с температурным режимом культур можно обеспечить их эффективное схождение. Проведите эксперимент. На дно двух стаканов поместите мокрую вату. Туда положите семена любых культур. Один стакан поставьте в тепло, а другой в холодильник, например. Вы увидите, что семена в первой емкости проклюнулись, а во втором нет. Хотя некоторые семена могут прорастать при +1 0 С.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, как температура влияет на скорость прорастания семян.

Читайте также: