Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян подорожника ланцетного произошла на 28 сутки, а при температуре 50–550С на 21 сутки.
Ключевые слова: семена подорожника ланцетного, сорные растения, навоз, биогазовая установка, анаэробное сбраживание.
Один из важнейших элементов систем земледелия — борьба с сорняками. Сорняки — это растения, засоряющие сельскохозяйственные угодья и наносящие вред сельскохозяйственным культурам. К сорным принадлежат растения, не культивируемые человеком, но исторически приспособившимся к условиям возделывания культурных растений, растущих вместе с ними и наносящие вред посевам. Сорняки отличаются большой устойчивостью к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям. Приспосабливаясь к жизни культурных растений, они вырабатывают аналогичные им свойства как высокоорганизованные растения, обладают высокой экологической пластичностью. Жизнеспособные семена сорных растений содержатся практически во всех видах органических удобрений. Внесение некачественных органических удобрений на поля может привести к увеличению численности сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур. Семена сорных растений, заделанные в почву с органическими удобрениями, оказываются в оптимальных условиях питания, что обеспечивает им мощное развитие, повышенную конкурентоспособность по отношению к культурным растениям и высокую семенную продуктивность.
Присутствие в органических удобрениях большого запаса жизнеспособных семян сорных растений значительно снижает эффективность вносимых удобрений. Литературные данные указывают, что покой семян определяется анатомическим строением их оболочек. Покой семян может быть нарушен скарификацией, световыми, температурными и иными факторами. Хорошим способом подавления активности находящихся в навозе семян сорных растений является анаэробная (биогазовая) обработка навоза [1].
В 2008 г. в ОАО «СГЦ «Западный» введена в эксплуатацию первая биогазовая установка в Республике Беларусь. В поступающих в эту биогазовую установку органических отходах нами обнаружены семена более двадцати видов сорных растений. Для установления оптимальных режимов работы биогазовой установки, предотвращающих попадание жизнеспособных семян сорных растений в агроэкосистему и загрязнения прилегающих земель нами проведены исследования влияния процессов анаэробной ферментации органических отходов в биогазовой установке на сохранение жизнеспособности семян сорных растений. Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор с БРФФИ № Б13М–075 от 16.04.2013 г.).
Подорожник ланцетолистный — Plantago lanceolata, сем. Подорожниковые. Стебель прямой, густо опушен прижатыми волосками, высота 10…60 см. Листья очередные, широколанцетные или ланцетные, мелкозубчатые, опушенные. Цветки светло-буроватые, в густых короткоцилиндрических колосьях. Корень утолщенно-стержневой. Плод — коробочка с двумя односемянными гнездами. Семена удлиненно-эллиптические, с наружной стороны полукруглые, с внутренней продольно-желобчато-вдавленные. Семенной рубчик расположен внутри желобка, светлый, беловатый. Окраска семян различная: светло-коричневая, темно-коричневая до темно-красной. Длина семян 2,25…3,25 мм, ширина 1,2…1,5 мм, толщина 0,5…0,75 мм. Масса 1000 семян 0,8…1 г. Семядоли линейные. Листья длиной 30…40 мм, шириной 2…4 мм, продолговато-линейные или линейные, по краю неравноволнистые, покрытые волосками. Гипокотиль утолщенно-конический. Плодоносит в июле-сентябре. Максимальная плодовитость 48000 семян. Прорастают семена с глубины не более 6…7 см. Растет на полях и пастбищах. Засоряет многолетние травы. Растение ядовитое.
Цель работы — установить влияние времени и температуры анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного в биогазовой установке на изменение их жизнеспособности.
Для установления закономерностей потери жизнеспособности семян подорожника ланцетного, в зависимости от времени и условий анаэробного сбраживания нами проведено сбраживание помещенных в тканевые мешочки семян с органическими отходами в лабораторной биогазовой установке (рисунок 1). Сбраживание семян проводили в течение 6, 12, 18, 24 дней при двух температурных режимах 30–350С и 50–550С. Температуру выдерживали путем помещения биогазовой установки в термостат. Для определения жизнеспособности семян подорожника ланцетного они высевались на фильтровальную бумагу в растильнях, заполненных на 2/3 водой. Высевались семена, как не обработанные в биогазовой установке, так и семена, которые прошли сбраживание в биогазовой установке.
Рис. 1. Лабораторная биогазовая установка
Анаэробное сбраживание семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке оказало достоверное влияние на изменение жизнеспособности семян в зависимости от времени экспозиции и температуры (таблица 1)
Таблица 1
Жизнеспособность семян подорожника ланцетного (Plantago lanceolata), %
|
Температура, 0С |
Экспозиция, сутки |
||||
|
0 |
6 |
12 |
18 |
24 |
|
|
30–35 |
86 |
90 |
78 |
34 |
0 |
|
50–55 |
86 |
50 |
22 |
0 |
0 |
Так, при обработке семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличивалось количество проросших семян и их всхожесть на 4 %, по сравнению с необработанными семенами.
При более длительной экспозиции семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке в течение восемнадцати суток происходило снижение количества проросших семян и всхожести до 34 %. В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена подорожника ланцетного полностью теряли всхожесть.
Увеличение температуры анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного до 50–550С и экспозиции в течение шести суток привело к снижению всхожести семян на 36 % по сравнению с необработанными семенами.
Экспозиция семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке в течение двенадцати суток при 50–550С снизила всхожесть семян на 64 % (до 22 %). Дальнейшая обработка семян в течение восемнадцати суток привела к полной потере всхожести семян.
Интерпретировав полученные экспериментальные данные, как временные ряды, что обусловлено последовательностью измерений в определенные моменты анаэробного сбраживания семян. Мы сможем установить трендовую зависимость жизнеспособности семян сорных растений от продолжительности их пребывания в биогазовой установке.
Нами получены уравнения регрессии для температуры анаэробного сбраживания 30–350С y=-3,8x+103,2, для температуры 50–550С y=-3,7x+76, где х — время сбраживания, отражающие зависимость жизнеспособности семян подорожника ланцетного от времени анаэробного сбраживания (рисунок 2).
Рис. 2. Зависимость жизнеспособности семян подорожника ланцетного от времени и температуры анаэробного сбраживания
Также мы произвели расчет коэффициента достоверности аппроксимации (R2), который показывает степень соответствия трендовой модели исходным данным. Его значение может лежать в диапазоне от 0 до 1, чем ближе R2 к 1, тем точнее модель описывает имеющиеся данные. При анаэробном сбраживании семян подорожника ланцетного коэффициент достоверности аппроксимации составил R2 = 0,8457–0,9148. Полученные коэффициенты подтверждают то, что увеличение времени сбраживания достоверно влияет на снижение жизнеспособности семян подорожника ланцетного. Причем коэффициент достоверности увеличивается с увеличением температуры сбраживания. На основании математических расчётов установлены следующие значения потери жизнеспособности семян подорожника ланцетного при их анаэробном сбраживании. Установлено, что полная гибель семян подорожника ланцетного происходит при температуре их анаэробного сбраживания 30–350С на 28 сутки, а при температуре 50–550С на 21 сутки (таблица 2).
Таблица 2
Расчетная жизнеспособность семян подорожника ланцетного (Plantago lanceolata), %
|
Экспозиция, сутки |
Температура анаэробного сбраживания семян, 0C |
|
|
30–350С |
50–550С |
|
|
y=-3,8x+103,2 |
y=-3,7x+76 |
|
|
1 |
99,4 |
72,3 |
|
2 |
95,6 |
68,6 |
|
3 |
91,8 |
64,9 |
|
4 |
88,0 |
61,2 |
|
5 |
84,2 |
57,5 |
|
6 |
80,4 |
53,8 |
|
7 |
76,6 |
50,1 |
|
8 |
72,8 |
46,4 |
|
9 |
69,0 |
42,7 |
|
10 |
65,2 |
39,0 |
|
11 |
61,4 |
35,3 |
|
12 |
57,6 |
31,6 |
|
13 |
53,8 |
27,9 |
|
14 |
50,0 |
24,2 |
|
15 |
46,2 |
20,5 |
|
16 |
42,4 |
16,8 |
|
17 |
38,6 |
13,1 |
|
18 |
34,8 |
9,4 |
|
19 |
31,0 |
5,7 |
|
20 |
27,2 |
2,0 |
|
21 |
23,4 |
0 |
|
22 |
19,6 |
0 |
|
23 |
15,8 |
0 |
|
24 |
12,0 |
0 |
|
25 |
8,2 |
0 |
|
26 |
4,4 |
0 |
|
27 |
0,6 |
0 |
|
28 |
0 |
0 |
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного в биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности ее семян. Полная гибель семян подорожника ланцетного произошла при температуре анаэробного сбраживания 30–350С на 28 сутки, а при температуре 50–550С на 21 сутки.
Литература:
1. Босак, В. Н. Органические удобрения: Монография / УО «Полесский государственный университет». — Пинск: ПолесГУ, 2009. — 256 с.
