К вопросу о биологическом обосновании принципов создания механизмов для отбора и посева сельскохозяйственных растений

С развитием научных достижений и практических навыков для отбора посевного материла все более широкое применение стали обретать различные приемы и механизмы, принципиально основой которых являлись отдельные свойства плодов и семян, либо сочетание некоторых из них.

Отбор семян

Отбор семян для посева сельскохозяйственных растений

Отбор семян и посадочного материала на протяжении всей истории деятельности человека был одним из важнейших предметов эмпирических наблюдений, творческого анализа, теоретических познаний и практики использования растений в быту.

Признание древними естествоиспытателями

  • Анаснимандром (610-546 гг. до н.э.),
  • Гераклитом (530-47-0 г. до н.э.),
  • Аристотелем (384-322 гг. до н.э.)

изменчивости живых систем уже нацеливало земледельца на выбор для своего использования особей растений и животных, полезно отличающихся от основной массы организмов, населяющих пространства их обитания.

Большинство их работ касаются

  • посева,
  • скашивания и обмолота,
  • очистки и сортирования семян.

Основными направлениями таких исследований является создание и эксплуатация механизмов по осуществлению указанных процессов. Следовательно, предложенная характеристика семян охватывает три линейных или “геометрических” размера и, по мнению автора, является “единственным методом определения крупности семян”.

С.П. Мухин констатирует, что “биологические особенности семян проявляются в морфологических и физиологических отличиях, обусловливающих их модификационную изменчивость.

Высказанная идея в сущности верна, однако в логическом плане мы ее выражаем по-другому. Морфологические отличия семян являются следствием биохимических и физиологических процессов, ведущих к синтезу и накоплению веществ при их формировании.

При этом изменяются

  • масса,
  • линейные размеры,
  • форма и другие физико-механические особенности семян,

что и выражается в различии их биологических свойств

  • активности наклевывания,
  • энергии прорастания,
  • всхожести,
  • интенсивности роста проростков,
  • способности обеспечивать определенную продуктивность растений в потомстве.

Одним из древних наблюдений и практических рекомендаций относительно отбора семян, основанного на принципе самосортирования. При содержании зерна на току с целью проветривания и сушки оно перемешивалось примитивными приспособлениями, что приводило к самосортированию.

При этом в нижней части зерновой массы оседали нормально сформированные и созревшие семена,

  • обладающие правильной формой,
  • высокой плотностью,
  • характерной для данного вида поверхностью,
  • свободные от поражения болезнями и повреждения вредителями.

Следовательно, такое сортирование основывалось на сложном комплексе различных свойств, а поэтому позволяло отбирание наиболее ценный посевной материал. Широко использовались очистка и отбор семян путем их скруживания в специальных коробах.

Здесь, как и в приведенном выше случае, происходило самосортирование семян, при котором верхний слой зерновой массы, содержащий легковесные и поврежденные семена, а также различные примеси, снимался руками.

С изобретением решета в практику подготовки посевного материала стало внедряться разделение семян на фракции по их отдельным линейным размерам – ширине, толщине или длине. При этом сам принцип отбора семян по комплексу признаков был отвергнут.

При сортировании и калибровании семян кукурузы с разделением на фракции основными рабочими органами являются решета с круглыми отверстиями, разделяющем зерновую массу по ширине зерновки и решета с продолговатыми отверстиями, при помощи которых зерновая масса калибруется по толщине.

Отбор семян

Как мы уже убедились, между шириной зерновки и семенной продуктивностью растений в потомстве не обнаружена какая-либо связь, а увеличение толщины приводит к снижению урожайных свойств семян.

Однако практика калибрования семян кукурузы и других видов растений твердо вошла в производственную практику и основные механизмы и поточные линии на семенных заводах строятся именно на этом принципе.

Мы не случайно уделили пристальное внимание работе С.П. Мухина (1986), в котором без какого-либо биологического обоснования настоятельно рекомендуется использовать предлагаемый им механистический “показатель крупности семян” как основу при создании машин для послеуборочной обработки семян и оценки их “функционирования”.

Сущность последнего термина автор не расшифровывает, но надо понимать, то речь идет о функционировании семян как биологической системы. Наши исследования убедительно доказала очевидную ошибочность этого принципа.

При изложении основ теории и расчета машин для послеуборочной обработки зерна в учебнике для подготовки специалистов-механиков в высших аграрных учебных заведениях, написанным

  • Д.Г. Войтюком, В.М., Барановским, В.М. Булгаковым и др.,

рекомендуется использовать различия определенных признаков, характеризующих зерновую смесь.

Среди них:

  • геометрические (линейные) размеры аэродинамические свойства,
  • форма и состояние поверхности,
  • плотность, удельная масса,
  • электропроводность, цвет и др.

При разделении зерновой массы по размерам дается характеристика ширины, толщины и длины семени. Указывается, что по ширине семена разделяются на решетах с круглыми отверстиями, по толщине – с продолговатыми отверстиями, по длине – на ячеистых триерах.

В данном учебнике рассматривается теория работы плоских решет:

  • перемещение зерновой смеси,
  • равномерное распределение ее по поверхности решета,
  • западание и проход через решето зерен,
  • размеры которых меньше рабочих размеров отверстий.

При этом приводятся механико-математические расчеты всех этих процессов. Однако какое-либо биологическое обоснование целесообразности разделения зерновой массы по геометрическим размерами семени с целью получения посевного материала, к сожалению, отсутствует.

Калибрование семян

Калибрование на фракции применяется как обязательный прием при послеуборочной обработке семян кукурузы, сахарной свеклы и других видов растений.

В разное время при калибровании семян кукурузы выделялось 8,6 и в последнее время 4 фракции семян. После первичной очистки, при которой удаляются механические примеси, зерновая масса направляется на калибровочную линию.

Ранее калибрование семян проводилось путем трехкратного пропуска зерновой массы через сортировальную машину типа ОВ-10, ОСМ-ЗУ и др. Современная технология калибрования семян кукурузы совершенствовалась и с использованием переоборудованной зерноочистительной машины ОСМ-ЗУ и сепаратора ПДП-10 удавалось получать 4 даже 6 фракций семян за однократный пропуск.

В настоящее время разделение семян кукурузы на четыре фракции осуществляется на барабанных машинах КСК-3 и плоскорешетных КСК-1.

Однако, как показали наши исследования, разделение семян на фракции биологически не оправдано. Оно проводится не с целью получения биологически наиболее ценного посевного материала, а с целью создания возможности точного высева.

Здесь инженеры-механики навязывают агрономам свои идеи, не заботясь об их биологическом обосновании.

Калибрование семян тесно связано с квадратно-гнездовым способом посева, который получил широкое распространение в 50-е годы ХХ столетия в бывшем СССР и в Украине.

Этот способ посева использовался сначала для кукурузы, а затем подсолнечника, хлопчатника, клещевины, сои, некоторых овощных и картофеля.

Преимуществами этого способа считалась

  • полная механизация возделывания,
  • уменьшение нормы высева,
  • повышение всхожести семян и урожайности по сравнению с обычным широкорядным посевом.

Специфической особенностью этого способа является создание специальных сеялок или посадочных машин. Основными рабочими органами таких агрегатов являются высевающие аппараты, имеющие диски с круглыми ячейками.

Последние обеспечивали более равномерный высев семян. Число отверстий в дисках было от 8 до 16, в комплект сеялок СШ-6, СКГ-6, СКГК-6В входило сначала 20 разных дисков, затем их число сократилось.

Для осуществления пропуска семени в семяпровод высевающий аппарат снабжается зубом-отражателем. Высевающий аппарат приводится в действие при помощи мерной проволоки, снабженной шайбами, обеспечивающими момент открытия прохода для семян (Шамсутдинов, 1958).

На начальном этапе внедрения квадратно-гнездового посева на перенесения и установку мерной проволоки затрачивается 20-25% рабочего времени, затем были созданы приспособления для механического ее переноса.

Отбор семян

Квадратно-гнездовой способ посева

Квадратно-гнездовой способ и калибровка семян преследовали одну цель – обеспечить равномерное распределение семян на площади путем точного высева. При теоретических разработках, испытании и внедрении в производство этих процессов выявлялось как несовершенство комплекса механизмов для их осуществления, так и, что особенно важно, целесообразность с точки зрения биологической обоснованности и экономической эффективности.

Однако объективная оценка ситуации, складывающейся вокруг этой проблемы, в то время не была сделана по двум причинам:

  • во-первых, было недостаточно фундаментальных исследований по биологическому обоснованию эффективности калибровки семян и точного высева,
  • во-вторых, квадратно-гнездовой посев является партийно-государственной кампанией, возражения против которой не допускались.

С целью выполнения поставленных задач велась работа по совершенствованию как комплекса механизмов, так и самой технологии точного высева. Для достижения заданной густоты стояния посева кукурузы и сахарной свеклы применялась подсадка растениями, взятыми из более густых мест рядка или же специально выращенной рассадой пришла к выводу, что подсадка кукурузы при возделывании ее на зерно является малоэффективным приемом, а густота насаждений должна обеспечиваться при посеве.

Обстоятельные исследования по изучению эффективности равномерной густоты насаждений растений на примере сахарной свеклы были проведены доктором с.-х. Наук И.Л. Секулером (1985, 1985, а, 1991). Работая главным агроном Барского районного управления сельского хозяйства Винницкой области, являющейся мощным производителем сахарной свекры и сахара как в бытность СССР, так и в настоящее время, на основании многолетних исследований, наблюдений и анализа результатов сделал важные для теории и практики выводы.

Автор доказал, что на величину урожая сахарной свеклы и его качество в первую очередь влияет густота растений, их число на единице площади, а не точность размещения растений в рядках.

Неравномерное размещение растений в рядках не приводило к значительным изменениям в фосфорно-калийном питании на протяжении всей вегетации. Частичное (до 50%) сближенное размещение растений в рядке с наличием пропусков в других местах существенно не влияло на урожайность и сбор сахара с 1 га.

Формирование насаждений боронованием, когда загущенные участки чередуются с одиночным размещением и отрезками без растений, обеспечивает получение практически равного урожая в сравнении с насаждениями, сформированными вручную путем прорывки и подсадки.

Основой современной украинской технологии выращивания сахарной свеклы является посев на конечную густоту с обеспечением оптимального количества растений на 1 га посева с механизированным формированием без ручной корректировки.

При выращивании кукурузы на зерно максимальный урожай обеспечивается при сочетании высокой индивидуальной продуктивности растений и предельно возможной (оптимальной) густоте их стояния на гектаре посева в конкретной зоне выращивания.

В настоящее время во всех странах мира, в том числе и в Украине, основным способом посева является пунктирный. При этом используются пневматические сеялки точного высева отечественного производства марок СУПН-12А, УПС-2, а также множество сеялок производства других стран.

К вопросу о биологическом обосновании принципов создания механизмов для отбора и посева сельскохозяйственных растений

Пунктирный способ

Пунктирный способ (однозерный) заключается в размещении семян в рядках одиночно на одинаковом расстоянии друг от друга с междурядьями 45-90 см.

Таким образом, отбор семян путем сортирования и калибрования зерновой массы, а также процессы высева сеян, тесно связанные с калиброванием, в плане их механизации проводятся без должного биологического обоснования.

Все теоретические расчеты конструирования и эксплуатации машин для отбора и посева семян производятся на основе физико-механических свойств семян. Большинство сортировальных и калибровочных машин построены на принципе разделения зерновой массы по геометрическим (линейным) размерам и в первую очередь по ширине и толщине.

Наши исследования на примере кукурузы и сои, а также исследования Н.М. Макрушина по другим видам растений (1985, 1989) убедительно показали ошибочность такого подхода к отбору семян.

При этом установлено, что наиболее объективным, биологически обоснованным способом отбора семян является их разделение по форме зерновки. Следовательно, конструирование и эксплуатация механизмов для отбора, посева семян и других процессов должны осуществляться на основе знаний биологических характеристик семян и вегетирующих растений.

К вопросу о биологическом обосновании принципов создания механизмов для отбора и посева сельскохозяйственных растений

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: