Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян горца шероховатогопроизошла на 26 сутки, а при температуре 50–550С на 19 сутки.
Ключевые слова: семена горца шероховатого, 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.).
Горец шероховатый — Polygonum scabrum, сем. Гречишные. Стебель восходящий, ветвистый, высотой 30…100 см. Листья очередные, короткочерешковые, ланцетные, с буровато-красным пятном у основания. Цветки в густых колосовидных кистях, сидячие. Околоцветник розовый или зеленовато-бурый. Корень стержневой. Семянки в очертании сердцевидные, почти плоские, сдавленные и слабо вогнутые с обеих сторон, в верхней части заостренные в носик, при основании расширенные и тупозакругленные, часто с остатками серо–зеленого околоцветника. Поверхность семянок блестящая, окраска коричневая или темно–коричневая. Длина семянок около 3 мм, ширина около 2,3 мм. Масса 1000 орешков 3,6 г. У всходов семядоли продолговато–ланцетные, на верхушке тупые, на коротких черешках, сросшихся во влагалище, средняя жилка заметная, длиной 10…5 мм и шириной 2,5–4 мм, подсемядольное колено красновато–бурое. Растет на полях, огородах. Всходы появляются в марте-июне. Цветет в июле-августе. На одном растении образуется до 1400 семян. Семена в почве сохраняют всхожесть 6–8 лет. Свежесозревшие семена не всходят.
Цель работы — установить влияние времени и температуры анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей в биогазовой установке на изменение их жизнеспособности.
Для установления закономерностей потери жизнеспособности семян горца шероховатого, 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 семена горца шероховатого 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 горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке оказало достоверное влияние на изменение жизнеспособности семян в зависимости от времени экспозиции и температуры (таблица 1)
Таблица 1
Жизнеспособность семян горца шероховатого (Polygonum scabrum), %
|
Температура, 0С |
Экспозиция, сутки |
||||
|
0 |
6 |
12 |
18 |
24 |
|
|
30–35 |
74 |
84 |
58 |
20 |
0 |
|
50–55 |
74 |
18 |
0 |
0 |
0 |
При обработке семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличивалось количество проросших семян и их всхожесть на 10 %, по сравнению с необработанными семенами.
Более длительная экспозиция семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке в течение восемнадцати суток привела к снижению количества проросших семян и всхожести до 20 %. В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена горца шероховатого полностью потеряли свою всхожесть.
Увеличение температуры анаэробного сбраживания семян горца шероховатого до 50–550С и экспозиции в течение шести суток привело к снижению всхожести семян на 56 % по сравнению с необработанными семенами.
Экспозиция семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке в течение двенадцати суток при 50–550С привела к полной потере их всхожести.
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 = -3,5333x + 89,6, для температуры 50–550С y = -2,7667x + 51,6, где х — время сбраживания, отражающие зависимость жизнеспособности семян горца шероховатого от времени анаэробного сбраживания (рисунок 2).
Рис. 2. Зависимость жизнеспособности семян горца шероховатого 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 горца шероховатого коэффициент достоверности аппроксимации составил R2 = 0,6709–0,8715. Полученные коэффициенты подтверждают то, что увеличение времени сбраживания достоверно влияет на снижение жизнеспособности семян горца шероховатого. Причем коэффициент достоверности увеличивается с увеличением температуры сбраживания. На основании математических расчётов установлены следующие значения потери жизнеспособности семян горца шероховатого при их анаэробном сбраживании. Установлено, что полная гибель семян горца шероховатого происходит при температуре их анаэробного сбраживания 30–350С на 26 сутки, а при температуре 50–550С на 19 сутки (таблица 2).
Таблица 2
Расчетная жизнеспособность семян горца шероховатого (Polygonum scabrum), %
|
Экспозиция, сутки |
Температура анаэробного сбраживания семян, 0C |
|
|
30–350С |
50–550С |
|
|
y = -3,5333x + 89,6 |
y = -2,7667x + 51,6 |
|
|
1 |
86,1 |
48,8 |
|
2 |
82,5 |
46,1 |
|
3 |
79,0 |
43,3 |
|
4 |
75,5 |
40,5 |
|
5 |
71,9 |
37,8 |
|
6 |
68,4 |
35,0 |
|
7 |
64,9 |
32,2 |
|
8 |
61,3 |
29,5 |
|
9 |
57,8 |
26,7 |
|
10 |
54,3 |
23,9 |
|
11 |
50,7 |
21,2 |
|
12 |
47,2 |
18,4 |
|
13 |
43,7 |
15,6 |
|
14 |
40,1 |
12,9 |
|
15 |
36,6 |
10,1 |
|
16 |
33,1 |
7,3 |
|
17 |
29,5 |
4,6 |
|
18 |
26,0 |
1,8 |
|
19 |
22,5 |
0 |
|
20 |
18,9 |
0 |
|
21 |
15,4 |
0 |
|
22 |
11,9 |
0 |
|
23 |
8,3 |
0 |
|
24 |
4,8 |
0 |
|
25 |
1,3 |
0 |
|
26 |
0 |
0 |
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян горца шероховатого в биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности ее семян. Полная гибель семян горца шероховатого произошла при температуре анаэробного сбраживания 30–350С на 26 сутки, а при температуре 50–550С на 19 сутки.
Литература:
1. Босак, В. Н. Органические удобрения: Монография / УО «Полесский государственный университет». — Пинск: ПолесГУ, 2009. — 256 с.
