MODELING BASED ON SPROUTING DYNAMICS AND GERMINATING ENERGY OF OAT AND WINTER RYE SEEDS AT DIFFERENT NUTRITION LEVELS

Abstract

Важными показателями для оценки жизнедеятельности семян зерновых культур являются энергия прорастания и лабораторная всхожесть. Научный интерес вызывает влияние на эти признаки изменение уровня питания и возраст сорта. Нами выбраны новые, не используемые ранее в хозяйстве, районированные для региона сорта Avena sativa Буланый (2012) и Secale cereale Веснянка (2016), возделываемые в шестипольном зернотравянопропашном севообороте. Эти сорта хорошо отзывчивы на внесение органических и минеральных удобрений, устойчивы к болезням и вредителям, хорошо переживают контрастные погодные условия, характерные для Нечерноземья, и дающие стабильные урожаи независимо от погодных условий. Под изменением уровня питания понимается внесение авторского органического удобрения на основе отходов животноводства. Проблема и цель. Целью исследований явилось моделирование на основе динамики всходов и энергии прорастания семян овса и озимой ржи старых и новых сортов при разных уровнях питания на черноземе выщелоченном низкого уровня плодородия. Методология. Мелкоделяночный полевой опыт был заложен в ООО «ЛАГ-Сервис АГРО» Захаровского района Рязанской области. Было поставлено для сравнения два лабораторных опыта по проращиванию семян овса сорта Горизонт (1979) и озимой ржи сорта Чулпан (1979) и семян овса сорта Буланый (2012) и озимой ржи сорта Веснянка (2016). Контроль 1 – замоченные в водопроводной воде семена. В статье приводятся результаты исследований только по наиболее значимым вариантам для сопоставления результатов: контроль 2 – без внесения удобрений и вариант 2 – фон (минеральные удобрения весной); вариант 5 – внесение органического удобрения на основе отходов животноводства дозой 10 т/га + фон под овес и вариант 7 – внесение органического удобрения на основе отходов животноводства дозой 15 т/га + фон под озимую рожь. Семена опытных вариантов замачивались в почвенной вытяжке. Лабораторная всхожесть изучалась по ГОСТу 12038-84. Энергия прорастания определялась по ГОСТу 10968-88. На каждом варианте исследовали по 10 семян. Семена озимой ржи проращивали аналогично. Для имитации процесса прорастания использовали известные функции и лог-логистическую регрессию, позволяющую преобразовать кривую в линейную корреляцию для проведения математического анализа. Статистические обработки результатов лабораторных опытов проводили с использованием компьютерной программы Statistika 2010. Результаты. Результаты расчета энергии прорастания и лабораторной всхожести семян показали максимальные значения у семян растений овса сорта Буланый, замоченных на варианте 5, где энергия прорастания составила 96 %, лабораторная всхожесть 98 %. Эти значения были на 7 и 6 % соответственно выше по сравнению с семенами сорта Горизонт. Аналогичные результаты получены и у семян растений озимой ржи сорта Веснянка на варианте 7 по сравнению с семенами сорта Чулпан – на 5-7 %. Результаты моделирования процесса прорастания семян показали для примера по овсу сорта Буланый в динамике. Величина, обратная средневзвешенной величине прорастания семян измерялась каждые сутки. Семена овса прорастали дружно (в короткие сроки и кучно) и имели тесную корреляционную связь со скоростью процесса. Графически процесс прорастания семян овса сорта Буланый на варианте 5 описывался S-образной кривой. Построенная кривая относительных приростов охарактеризована нами как убывающая с замедляющейся дегрессией. Впоследствии график с помощью пробит анализа видоизменили в прямолинейный для изучения закономерностей процесса. Это выявило прямую зависимость: чем больше прирост (N), тем выше и дегрессия (ΔN). Коэффициент корреляции, к примеру, для проросших зерен овса и динамики процесса, находился в пределах 0,522-0,880, что описывалось линейной зависимостью; а преобразование относительного прироста, и, значит, скорости прорастания, наоборот, выявлено в обратно пропорциональной зависимости от этой величины относительного прироста. Заключение. Установлены максимальные величины при замачивании семян в почвенной вытяжке, полученной на варианте 5 – внесение органического удобрения на основе отходов животноводства дозой 10 т/га + фон под овес и варианте 7 – внесение органического удобрения на основе отходов животноводства дозой 15 т/га + фон под озимую рожь, на которых энергия прорастания и лабораторная всхожесть выше на 2 и 4 % соответственно по сравнению с семенами контроля 1. При сравнении старых и новых сортов прослежена тенденция снижения активной жизнедеятельности у первых, что выражено в уменьшении количества проросших семян в данное время на 2,1 % у овса и 0,9 % у озимой ржи. Результаты моделирования процесса прорастания семян с учетом динамики помогут в дальнейшем выявить такие процессы, как покой, долговечность, качество семян и др. Germinating energy and laboratory germination are important indicators for assessing the viability of grain crop seeds. A change in the level of nutrition and the age of the variety having influence on these traits are important for research. New varieties Avena sativa Bulaniy (2012) and Secale cereal Vesnyanka (2016) were selected, which had not been previously used on the farm, released for the region and cultivated in a six-field grain-grass row crop rotation. These varieties were well responsive to organic and mineral fertilizers, resistant to diseases and pests, survive the contrasting weather conditions characteristic of the Non-Black Earth Region, and give good yields regardless of weather conditions. Changing the level of nutrition meant the introduction of the authors' organic fertilizer based on animal waste. Problem and purpose. The purpose of the research was modeling based on sprouting dynamics and germinating energy of old and new varieties of oats and winter rye at different levels of nutrition on leached chernozem of low fertility. Methodology. A small-scale field experiment was established at LLC LAG - Service AGRO, in Zakharovsky district of Ryazan region. Two laboratory experiments were set up to compare the germination of oat Gorizont variety (1979) and winter rye Chulpan variety (1979) and oat Bulany variety (2012) and winter rye Vesnyanka variety (2016). Control 1 included seeds soaked in faucet water. The article presents results of studies only of the most significant options for comparing the results: control 2 having no fertilizers and option 2 being a background (mineral fertilizers in spring); option 5 with an organic fertilizer based on animal waste at a dose of 10 t/ha + a background for oat and option 7 with an organic fertilizer based on animal waste at a dose of 15 t/ha + a background for winter rye. The seeds of the experimental variants were soaked in a soil extract. Laboratory germination was studied according to GOST 12038-84. Germinating energy was determined according to GOST 10968-88. For each option, 10 seeds were examined. Seeds of winter rye were germinated in the same way. To simulate the germination process, known functions and log-logistic regression, allowing to convert the curve into a linear correlation were used for mathematical analysis. Statistical processing of the results of laboratory experiments was carried out using computer program Statistika 2010. Results. The results of calculating the germinating energy and laboratory germination of seeds showed the maximum values for oat plants of Bulany variety, soaked in option 5, where the germinating energy was 96% and laboratory germination was 98%. These values were 7 and 6% higher, respectively, compared with seeds of Horizon variety. Similar results were obtained for winter rye plants of Vesnyanka variety in option 7 compared with Chulpan variety - by 5-7%. The results of modeling the process of seed germination were showed, for example, for oat of Bulany variety in dynamics. The reciprocal of the weighted average seed germination was measured every day. Oat seeds germinated together (in a short time and in a heap) and had a close correlation with the speed of the process. Graphically, the process of seed germination of oat variety Bulany in option 5 was described by an S-shaped curve. The constructed curve of relative increments was characterized as decreasing with decelerating degression. Subsequently, the graph was modified into a straight line using probit analysis to study the patterns of the process. This revealed a direct relationship: the greater the increase (N) was, the higher the degression (ΔN) was.The correlation coefficient, for example, for sprouted oats and the dynamics of the process, was in the range of 0.522-0.880, that was described by a linear relationship; and the transformation of the relative growth, and, therefore, the germination rate, on the contrary, was found to be inversely proportional to this value of the relative growth. Conclusion. The maximum values were established when seeds were soaked in the soil extract obtained in option 5 with an organic fertilizer based on animal waste at a dose of 10 t/ha + a background for oat and option 7 with an organic fertilizer based on animal waste at a dose of 15 t/ha + a background for winter rye, where the germinating energy and laboratory germination were higher by 2 and 4%, respectively, compared with control seeds 2.1% for oat and 0.9% for winter rye. The results of modeling the process of seed germination, taking into account the dynamics, will help in the future to identify such processes as dormancy, longevity, seed quality, etc.