ПРЕДПОСЕВНОЕ СТИМУЛИРОВАНИЕ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР - ВАЖНЫЙ РЕЗЕРВ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ

АННОТАЦИЯ

В данной научной работе исследуется потенциал предпосевного замачивания семян яровой мягкой пшеницы («Сауле»), яровой твердой пшеницы («Жавохир»), проса («Саратовское 853»), сорго («Узбекистан-18») и овса («Узбекский широколистный») в растворах новых супрамолекулярных комплексных соединений тритерпеноидной природы и известных биостимуляторов (глицирризиновая кислота (ГК), индолилуксусная кислота (ИУК), Глицбут, Глинбут, ИУК:4АА и 2ГК:ИСК) в низких концентрациях (10^-5, 10^-6, 10^-7). Целью данной статьи является выявление оптимальных доз и экспозиций для повышения всхожести и активизации ростовых процессов. Лабораторные и полевые исследования включали в себя оценку энергии прорастания и полевой всхожести, а также спектрофотометрический анализ содержания фотосинтетических пигментов (хлорофиллов a, b и каротиноидов) в листьях растений. В ходе научной работы доказано, что биостимуляторы тритерпеноидной природы являются эффективным и экономически выгодным приемом, способным положительно влиять на всхожесть семян зерновых культур, посеянных на среднезасоленных почвах. Предпосевное стимулирование повышает устойчивость растений к стрессовым факторам (засолению, обезвоживанию) и усиливает процессы фотосинтеза, что, в конечном счете, обеспечивает повышение урожайности и улучшение качества зерна. Применение разработанных агротехнологических приемов является важным резервом для стабилизации и увеличения валовых сборов зерна в нестабильных условиях Каракалпакстана.

ABSTRACT

This scientific study investigates the potential of pre-sowing seed soaking for spring soft wheat ("Saule"), spring durum wheat ("Javohir"), millet ("Saratovskaya 853"), sorghum ("Uzbekistan-18"), and oats ("Uzbek broadleaf") in solutions of new supramolecular complex compounds of triterpenoid nature and known biostimulants (glycyrrhizic acid (GA), indoleacetic acid (IAA), Glycbut, Glinbut, IAA:4AA, and 2GA: ISA) at low concentrations (10^-5, 10^-6, 10^-7). The aim of this article is to identify optimal doses and exposure times for improving germination and stimulating growth processes. Laboratory and field studies included the assessment of germination energy and field germination rates, as well as spectrophotometric analysis of photosynthetic pigments (chlorophylls a, b, and carotenoids) in plant leaves. It has been demonstrated that triterpenoid-based biostimulants are an effective and economically viable method capable of positively influencing the germination of grain crop seeds sown in moderately saline soils. Pre-sowing stimulation increases plant resistance to stress factors (salinization, dehydration) and enhances photosynthetic processes, which ultimately leads to increased yield and improved grain quality. The application of these developed agricultural techniques serves as an important resource for stabilizing and increasing gross grain harvests under the unstable conditions of Karakalpakstan.

Ключевые слова: всхожесть семян, прорастание семян, яровая мягкая пшеница, просо «Саратовское 853», сорго «Узбекистан-18».

Keywords: seed germination, seed germination, spring soft wheat, millet "Saratovskaya 853," sorghum "Uzbekistan-18".

Введение. Увеличение производства зерна – основная проблема дальнейшего развития земледелия. В мировом земледелии первое место среди зерновых хлебов занимает пшеница потому, что зерновые хлеба имеют важнейшее продовольственное значение для населения всего земного шара. От этого зависит удовлетворение потребностей населения в продуктах питания.

Республика Каракалпакстан относится к зонам рискованного земледелия, поскольку здесь лимитированы температурные факторы. В связи с увеличением процесса высыхания Аральского моря, в его южных зонах степень засоления почвы становится больше, аналогично – сухость климата и дефицит влаги.  Особенностью агроклиматических условий республики, являются часто наблюдающиеся сухие морозы, которые наносят значительный ущерб посевам озимой пшеницы.

Озимая пшеница, возделываемая в Республике Каракалпакстан, в наибольшей степени подвержена влиянию различного рода неблагоприятных факторов окружающей среды. Это обстоятельство является причиной невысокой и нестабильной урожайности и валовых сборов зерна по годам.

Частые резкие похолодания, неустойчивость температурного режима зимнего периода при незначительном снежном покрове или полном его отсутствии, осенние засухи, предшествующие перезимовке, обуславливают серьёзные повреждения посевов озимой пшеницы, и даже их гибель на значительных площадях. Следовательно, для пополнения этих пробелов разработка агротехнологии возделывания яровой пшеницы в условиях Каракалпакстана представляет собой социально значимую проблему. Вред, наносимый неблагоприятными факторами окружающей среды, можно уменьшить с помощью дальнейшего совершенствования приемов возделывания, например, такими как: научно-обоснованный выбор сроков посева, система удобрений и использование различных физиологически активных химических веществ, для стимулирования роста посевных семян [3].

В период прорастания живой организм семени, особенно чувствителен к воздействию внешних условий. Растения, выращенные из стимулированных семян, более жизнеспособны. Они лучше используют благоприятные условия, быстрее растут и развиваются, что в дальнейшем приводит к повышению урожая и улучшению его качества.

Для уточнения такого рода предпосылок было проведено исследование по влиянию на всхожесть семян и на содержание хлорофилла в листьях     различных сельскохозяйственных культур биостимуляторами (глицирризиновой кислоты (ГК), индолилуксусной кислоты (ИУК)), Глицбут, Глинбут, ИУК:4АА, 2ГК: ИСК, а также изучалась роль супрамолекулярных комплексных соединений тритерпеноидной природы. Это новые химические вещества, созданные по результатам исследований влияния соединений на основе тритерпеноидов в среднезасоленных почвах на урожайность и качество урожая зерновых культур с разными концентрациями (10⁻⁵, 10⁻⁶, 10⁻⁷) [5]. 

Яровая пшеница возделываются, в основном в засушливых регионах. Часто наблюдаемое изреживание посевов яровой пшеницы является одной из причин неустойчивости ее урожаев. В культуре яровой пшеницы распространены два вида: пшеница мягкая и твердая. Мягкая пшеница возделывается повсеместно, а твердая занимает незначительные площади общего посева яровой пшеницы. В настоящее время принимаются меры по дальнейшему расширению ее посевов и увеличению соответствующего производства, поскольку благодаря ему вырабатывается мука высокого качества, используемая в качестве улучшителя. До недавнего времени считали, что твердая пшеница способна давать высокие урожаи только на целине и залежах. Это мнение, по-видимому, сложилось в связи с большой требовательностью культуры к плодородию почвы и к чистоте полей. Твердая пшеница в первый период жизни развивается медленнее, чем мягкая, поэтому сорняки сильно угнетают ее всходы [4]. Однако опыт научно-исследовательских учреждений показывает, что получать хорошие урожаи твердой пшеницы можно и на чистых землях, особенно если высевать ее на хорошо обработанных и удобренных полях семенами высокого качества.

В семени во время вегетации накапливаются питательные и рост активирующие вещества, тем не менее, в разных почвенно-климатических зонах с неодинаковым уровнем агротехники, растения запасают в эндосперме не все необходимые вещества. Для усиления жизнестойкости проростков ученые предлагали обогатить семена разными химическими рост активирующими веществами. Все они активируют внутренние процессы семян, всхожесть и интенсивность развития первичных корешков и ростков растений.

На посевные и урожайные свойства семян большое влияние оказывают экологические и метеорологические условия. Среди видов влияния внешней среды, важная роль принадлежит температуре, количеству и характеру распределения осадков, длине светового дня и освещенности.

 В процессе формирования семян происходят значительные изменения их химического состава, от которого зависят и биологические свойства соответственно. Необходимо, чтобы в семенах были все нужные для жизни растения биологически полноценные химические соединения, которые образуются в результате протекания соответствующих химических реакций при  участии необходимых ферментов.

Обработка семян растворами стимуляторов проводилась в течение 12 часов с последующей просушкой до сыпучего состояния. Семена обрабатывались за два дня до посева.

В борьбе с засолением почвы большое значение имеет повышение солеустойчивости самих растений. Для этого был предложен метод солевого закаливания семян, который дал положительный эффект для хлоридного и сульфатного засоления почвы. Метод повышения солеустойчивости основывается на адаптации организма к неблагоприятным условиям среды в период ранних стадий развития. Он заключается в обработке набухших и прорастающих семян растворами солей (например, 3 % NaCl при засолении почвы хлоридами и 0,2 % MgSO₄ при засолении почвы сульфатами) [1].

Широкие географические опыты, проведенные по инициативе Н.И. Вавилова в 1920–1930-х годах, показали, что изменения, вызываемые воздействием внешней среды, у растений не наследуются. Однако для урожайности данного сорта они могут иметь решающее значение.

Рост и развитие любых растений находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой. Разные виды растений и даже сорта одной и той же культуры неодинаково относятся к условиям жизни.

Ряд авторов отмечает, что предпосевная обработка семян различными химическими веществами стимулирует прорастание семян. Особенно заметно это усиливает прорастание свежеубранных семян пшеницы. Как сообщается, после 15-минутного набухания в различных растворах фосфорной кислоты их всхожесть заметно увеличилась.

Предпосевное обогащение семян сульфатами меди и цинка обеспечило более высокое повышение урожая пшеницы, чем при внесении их в почву или при внекорневых подкормках. Так, от предпосевной обработки семян бором увеличился урожай яровой пшеницы на 5–16,2 %; озимой пшеницы – на 6,7 %; ячменя – на 10,9–18,8 % [2].

Инокуляция семян сои приводит к достоверному увеличению урожая зелёной массы на 40–60 %, содержание азота в надземной части растения на 30–80 % и увеличению количества бобов на 30 %, а содержания белков в них – на 25–50 % [6].

Отобранные и изученные на способность к эффективному симбиозу с растением-хозяином изоляты клубеньковых бактерий ризобии, идентифицированные как штаммы Bradyrhizobium japonicum и Sinorhizobium fredii, имеют большое значение при обогащении почв азотом и увеличении количества бобов.

Таким образом, семена являются достаточно пластичным материалом, поддающимся направленной адаптации к неблагоприятным факторам среды посредством их соответствующей обработки разными химическими веществами перед посевом.

В связи с этим авторы статьи задались целью разработать оптимальные дозы, концентрации и экспозиции тритерпеноидных супрамолекулярных соединений для предпосевного замачивания семян различных зерновых культур.

Методика исследований. В рамках исследования работа по стимулированию посевного материала проводилась на различных зерновых культурах. В лабораторных условиях выявлялись оптимальные концентрации, экспозиции для каждого стимулирующего вещества, положительно влияющего на энергию прорастания и силу роста семян. Выбирались лучшие варианты для проведения полевых опытов.

Объектами исследований служили сорта различных зерновых культур: мягкой пшеницы «Сауле», проса «Саратовское 853», сорго «Узбекистан-18», твёрдой пшеницы «Жавохир» и овса «Узбекский широколистный».

Посевные семена различных сельскохозяйственных культур перед посевом замачивали в течение 24 часов в водных растворах биостимуляторов: ГК (глицериновая кислота), тритерпеноидных супрамолекулярных соединений, ИУК, ИУК:4АА и Глицбут, в концентрациях (10⁻⁵, 10⁻⁶, 10⁻⁷). Семена контрольного варианта замачивали в обычной воде. Стимулирующее действие вышеуказанных веществ проявилось в очень незначительных концентрациях.

При оценке содержания хлорофилла использовали спектрофотометр. При помощи спектрофотометра УФ-5100 на длинах волн 190–1000 нм определяли в листьях пигменты: хлорофилл a, хлорофилл b, общий хлорофилл и содержание каротиноидов. Для этого образцы гомогенизировали в 95 %-м этиловом спирте для извлечения пигментов из тканей листьев.

Чтобы определить количество хлорофилла, в пробирку помещали образцы весом по 50 миллиграммов. Листья каждого образца гомогенизировали в 5 мл 95 %-го этилового спирта и настаивали в течение 10 минут.

Через 3, 5 и 7 дней после посева наблюдали за всхожестью обработанных семян и семян контрольного варианта. Полевая всхожесть у сортов контрольного варианта составляла: по сорту проса – 58 %, яровой мягкой пшенице – 80 %, овса – 82 %, твёрдой пшенице – 96 %. Семена опытных вариантов по сравнению с контрольными показали более высокие результаты. Так, 100-процентная всхожесть наблюдалась у проса, овса и твёрдой пшеницы, а у сорго и мягкой пшеницы полевая всхожесть составляла 95–96 %. Наиболее высокий результат был получен при концентрациях 10⁻⁵, 10⁻⁶.

Результаты и их обсуждение. Семена любых растений в год созревания находятся в состоянии покоя, а при перезимовке у них снижается всхожесть, поэтому была предпринята попытка найти приемы повышения их всхожести. Пигменты в листьях служат для нормального протекания физиологических процессов в растениях.

Сорт яровой пшеницы «Сауле» имеет самый высокий показатель (3,2001 мг/г) по накоплению общего хлорофилла (общ. хл.) при обработке ИУК (10^-5). В таблице 1 приведены содержание пигментов (хлорофиллов a, b общего хлорофилла и каротиноидов) у сорта яровой мягкой пшеницы «Сауле» при различных концентрациях, мг/г сырой массы.

Таблица 1.

Содержание пигментов (хлорофиллов a, b общего хлорофилла и каротиноидов) у сорта яровой мягкой пшеницы «Сауле» при различных концентрациях, мг/г сырой массы

Наиболее эффективной комбинацией была обработка ГК (10^-6 моль/л),  при которой хлорофилл a 1,9157 мг/г,  хлорофилл b – 0,836 мг/г, а общий хлорофилл – 2,7517  мг/г. Именно у сорта яровой твердой пшеницы «Жавохир» общий хлорофилл (общ. хл.) при данной обработке дал самый высокий результат 2,7517 мг/г (Таблица 2).

Таблица 2.

Содержание хлорофиллов a, b и общего хлорофилла у сорта яровой твердой пшеницы «Жавохир » при различных концентрациях

 Самый высокий показатель общего содержания хлорофилла (1,5574 мг/г) был получен при концентрации 10^-7 с использованием регулятора роста ИУК (индолилуксусная кислота) в сорте проса «Саратовское 853».

В то же время, наиболее эффективная комбинация была отмечена у препарата Глицбут (при концентрации 10^-6), где содержание хлорофилла a  составило 1,2431 мг/г. При этом самое высокое содержание хлорофилла b было зафиксировано в варианте с ИУК:4АА (при концентрации 10^-7 – 0,4711 мг/г (таблица 3).

Таблица 3.

Содержание хлорофиллов a, b и общего хлорофилла в листьях сорта проса «Саратовское 853» при различных концентрациях регуляторов роста

 По общему содержанию хлорофилла самый высокий показатель (2,3813 мг/г) продемонстрировал сорт сорго «Узбекистан-18» при обработке ГК (гиббереллиновая кислота) в концентрации 10^-7 моль/л.

В этом же варианте (ГК, 10^-7 моль/л) была отмечена наиболее эффективная комбинация по отдельным фракциям: содержание хлорофилла a составило 1,7017 мг/г, а хлорофилла b – 0,6796 мг/г (таблица 4).

Таблица 4.

Содержание хлорофиллов a, b и общего хлорофилла в листьях сорта сорго «Узбекистан-18» при различных концентрациях регуляторов роста

Наиболее эффективным по отдельным фракциям пигментов стал вариант обработки ИУК (индолилуксусная кислота) в концентрации 10 ^-5 М, где содержание хлорофилла a достигло максимального значения – 2,2792 мг/г.

При этом, вариант с Глицбутом в концентрации 10 ^-7 показал максимальные значения по содержанию хлорофилла b (1,3677 мг/г), общего хлорофилла (3,2001 мг/г) и количеству накопленных каротиноидов (0,6136 мг/г).

В целом, содержание хлорофилла в исследуемых группах было в 1,0–1,5 раза выше, чем в контрольной группе.

Среди четырех различных соединений на основе тритерпеноидов (вероятно, имеются в виду регуляторы роста) оптимальные соотношения продемонстрировали ГК (гиббереллиновая кислота) и ИУК при концентрациях 10^-5. При данных обработках были получены хорошие результаты по содержанию хлорофилла, однако показатели по каротиноидам оказались несколько ниже максимальных значений. Было отмечено, что содержание хлорофилла в листьях злаков напрямую зависит от применяемой концентрации и состава экспериментальных растворов.

1. Вариант с общим хлорофиллом (1,5574 мг/г) и каротиноидом (0,3637 мг/г): содержание пигментов в этом экспериментальном варианте было в 1,5 раза выше по сравнению с контролем (здесь необходимо указать, к какому именно эксперименту относятся эти данные).
2. Вариант с ГК в концентрации 10^-7: максимальный показатель по общему хлорофиллу составил 2,3813 мг/г, а содержание каротиноидов – 0,4563 мг/г.

Эти результаты указывают на то, что комбинации Глицбут, ГК и ИУК положительно влияют на накопление фотосинтетических пигментов.

По результатам полученных данных была оценена степень всасывания (подразумевается влияние на всхожесть), а также содержание пигментов (хлорофилла a, b общего хлорофилла и каротиноидов) под воздействием различных биоактивных веществ: Глицбута, ГК (гиббереллиновой кислоты) и ИУК (индолилуксусной кислоты), а также их комбинации ИУК:4АА, примененных в разных концентрациях.

При изучении влияния биостимуляторов на образцы было установлено, что самые высокие значения по количеству пигментов наблюдались при концентрации 10^-5 моль/л для большинства комбинаций, использованных в эксперименте.

Это свидетельствует о том, что применение данных соединений в определенных пропорциях эффективно стимулирует фотосинтетическую систему в растении, активизируя процессы биосинтеза на высоком уровне.

В частности, при использовании Глицбута в концентрации 10^-6, а также ГК и ИУК в концентрациях 10^-5, наблюдалось значительное увеличение содержания хлорофилла a, b общего хлорофилла и каротиноидов в листьях растений.

Заключение

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы относительно повышения всхожести и силы роста. Предпосевное замачивание семян в низких концентрациях (10^-5, 10^-6, 10^-7) положительно влияет на энергию прорастания и полевую всхожесть. В опытных вариантах всхожесть была выше, чем в контроле, достигая 100 % у проса, овса и твёрдой пшеницы, и 95–96 % у сорго и мягкой пшеницы. Что касается стимуляции фотосинтетической системы, то применение исследованных соединений в определенных пропорциях эффективно стимулирует фотосинтетическую систему растений, активизируя процессы биосинтеза.

Установлены оптимальные концентрации: наиболее высокие значения по количеству пигментов наблюдались при концентрации 10^-5 моль/л для большинства комбинаций.

Варианты ГК и ИУК в концентрациях 10^-5 показали хорошие результаты по содержанию хлорофилла.

Для Глицбута наиболее эффективной оказалась концентрация 10^-6.

Максимальные показатели по сортам:

Сорт яровой мягкой пшеницы «Сауле» дал максимальное общее содержание хлорофилла (3,2001 мг/г) при обработке ИУК (10^-5).

Сорт яровой твердой пшеницы «Жавохир» показал наивысший общий хлорофилл (2,7517 мг/г) при обработке ГК (10^-6).

Сорт проса «Саратовское 853» продемонстрировал максимальное общее содержание хлорофилла (1,5574 мг/г) при ИУК (10^-7).

Сорт сорго «Узбекистан-18» достиг самого высокого общего содержания хлорофилла (2,3813 мг/г) при обработке ГК (10^-7 моль/л).

Список литературы:

1. Абзалов М.Ф., Ядгаров Х.Т., Умаров Б.Р. Влияние глицирризиновой кислоты на рост корней проростков пшеницы в условиях засоления // Международная конференция молодых ученых «Наука и инновации» : сб. науч. трудов / Министерство инновационного развития Республики Узбекистан, Центр передовых технологий. – Ташкент: Центр передовых технологий. – 2020.
2. Абзалов М.Ф., Ядгаров Х.Т., Умаров Б.Р., Сагдиева М.Г. Стимулирующие и фунгитоксичные свойства микроэлементных компонентов глицирризиновой кислоты // Научные журналы Universum: Естественные науки. – 2020. – № 9 (75). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10677 (дата обращения: 19.10.2025).
3. Васько В.Т. Основы семеноведения полевых культур: учеб. пособие. – Санкт-Петербург: Лань, 2012. – 301 с.
4. Патент РФ RU2625957C1. Способ стимулирующей предпосевной обработки семян / Якушев Н.Б., Якушев В.И., Черняк В.В. Опубл. 25.07.2017.
5. Ступин А.С. Основы семеноведения: учеб. пособие. – Санкт-Петербург: Лань, 2014. – 378 с.
6. Умаров Б.Р., Абзалов М.Ф., Ядгаров Х.Т., Сагдиева М.Г. Выделение новых штаммов Sinorhizobium fredii из растений сои (сорт Генетик-1) // Микробиология и вирусология. – 2014. – № 4 (7). – С. 61–69.