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. 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. В статье приведены новые экспериментальные данные по степени потери жизнеспособности семенами ярутки полевой в зависимости от времени и температуры анаэробного сбраживания органических отходов в лабораторной биогазовой установке.
Ключевые слова: семена сорных растений, жизнеспособность, обработка в лабораторной биогазовой установке.
Ярутка полевая (Thlaspi arvense), сем. Капустные (рис. 1). Стебель прямой, ребристый, ветвистый. Листья очередные, нижние листья черешковые, продолговато-обратно-яйцевидные, верхние сидячие, продолговато-ланцетные, по краю неравномерно-выемчатозубчатые. Цветки в густых кистях на верхушках стеблей. Лепестки белые. Корень стержневой. Плод — двугнездный стручок с крыловидным килем. Гнезда с 6–7 семенами. Семена обратнояйцевидные, сплюснутые. Поверхность блестящая, параллельно краю семени покрыта дугообразно-морщинистыми складками, темно-коричневая. Длина семян 1,5–2,3 мм, ширина 1,2–1,6 мм. Масса 1000 семян около 1,5 г. Семядоли всходов округло-овальные, на верхушке усеченные, у основания округлые, черешковые, длиной 5–8 мм и шириной 3–6 мм. Первый лист округло-овальный или яйцевидный, на верхушке тупой. Всходы темно-зеленые, голые, розеточной формы. Плодоносит в июне-августе. Одно растение дает от 900 до 2100 семян. Максимальная плодовитость до 50000 семян. Прорастают с глубины 4–5 см. Семена в почве сохраняют всхожесть до 10 лет. Растет на полях, пастбищах. Сорняк посевов озимых и яровых культур, многолетних трав [1–3].
Рис. 1. Ярутка полевая (Thlaspi arvense)
Для установления степени потери жизнеспособности семян ярутки полевой (Thlaspi arvense) в зависимости от температуры анаэробного сбраживания нами проведено сбраживание помещенных в тканевые мешочки семян вместе с органическими отходами в разработанной нами лабораторной биогазовой установке (Заявка № 2017/ЕА/0089 на выдачу евразийского патента на изобретение «Лабораторный анаэробный биогазовый реактор» от 31.10.2017г. Автор изобретения Сатишур В. А.). Лабораторная биогазовая установка выполнена в виде герметичной металлической ёмкости со средством нагрева и средством перемешивания помещённых в ёмкость органических отходов, снабжённой датчиками температуры, загрузочным устройством для органических отходов, выходным устройством для сброженной органической массы и выходным штуцером для биогаза, связанным с приёмной ёмкостью (рис. 2).
Рис. 2. Лабораторная биогазовая установка
Сбраживание семян ярутки полевой (Thlaspi arvense) провели в течение 6, 12, 18, 24 суток при двух температурных режимах 20–250С и 40–450С. Для определения всхожести и жизнеспособности семян сорных растений отобраны образцы по 50 штук, которые высеяны 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 лабораторной биогазовой установке. После посева подсчитано количество проросших семян на 5; 10 и 15 день, а также жизнеспособность семян (таблица 1).
При обработке семян ярутки полевой в лабораторной биогазовой установке в течение шести суток при температуре 20–250С и 30–350С увеличилось жизнеспособность семян на 2–4 % по сравнению с необработанными семенами.
Таблица 1
Жизнеспособность семян ярутки полевой при обработке вбиогазовой установке
|
Температура, 0C |
Экспозиция, сутки |
Количество проросших семян, шт. |
Жизнеспособность семян,% |
|||
|
5 день |
10 день |
15 день |
Всего |
|||
|
20–250С |
0 |
9 |
24 |
2 |
35 |
70 |
|
6 |
15 |
17 |
5 |
37 |
74 |
|
|
12 |
10 |
8 |
4 |
22 |
44 |
|
|
18 |
7 |
3 |
2 |
12 |
24 |
|
|
24 |
4 |
2 |
1 |
7 |
14 |
|
|
30–350С* |
0 |
12 |
23 |
4 |
39 |
78 |
|
6 |
17 |
15 |
8 |
40 |
80 |
|
|
12 |
9 |
3 |
1 |
13 |
26 |
|
|
18 |
5 |
2 |
0 |
7 |
14 |
|
|
24 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
|
|
40–450С |
0 |
9 |
24 |
2 |
35 |
70 |
|
6 |
10 |
12 |
5 |
27 |
54 |
|
|
12 |
6 |
2 |
0 |
8 |
16 |
|
|
18 |
3 |
1 |
0 |
4 |
8 |
|
|
24 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
50–550С* |
0 |
12 |
23 |
4 |
39 |
78 |
|
6 |
6 |
9 |
2 |
17 |
34 |
|
|
12 |
2 |
3 |
0 |
5 |
10 |
|
|
18 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
|
|
24 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
* Использованы экспериментальные данные, полученные Сатишуром В. А. в 2013–2015 гг. в ходе выполнения проекта БРФФИ № Б13М–075 [3].
Более длительная экспозиция семян ярутки полевой в лабораторной биогазовой установке в течение двенадцати суток привела к снижению их жизнеспособности на 26 % при 20–250С, на 52 % при 30–350С, на 54 % при 40–450С, на 68 % при 50–550С.
Экспозиция семян ярутки полевой в течение восемнадцати суток привела к снижению их жизнеспособности на 46 % при 20–250С, на 64 % при 30–350С, на 62 % при 40–450С, на 76 % при 50–550С.
В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена ярутки полевой сохранили свою жизнеспособность на уровне 2–14 % при температуре 20–250С и 30–350С, а дальнейшее увеличение температуры до 40–450С и 50–550С привело к полной потере их жизнеспособности.
Интерпретировав полученные экспериментальные данные как временные ряды, что обусловлено последовательностью измерений в определенные моменты анаэробного сбраживания семян, мы смогли установить трендовую зависимость жизнеспособности семян ярутки полевой от продолжительности их пребывания в лабораторной биогазовой установке.
Нами получены уравнения регрессии, отражающие зависимость жизнеспособности семян ярутки полевой от длительности анаэробного сбраживания отходов (рис. 3): y=-2,7x+77,6 для t=20–250C; y=-3,6333x+83,6 для t=30–350C, y=-3,1x+66,8 для t=40–450C, y=-3,1333x+62,4 для t=50–550C, где х — время сбраживания.
Рис. 3. Зависимость жизнеспособности семян ярутки полевой от длительности анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке
Установлено, что полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 29 сутки при температуре 20–250С, на 23 сутки при температуре 30–350С, на 22 сутки при температуре 40–450С, на 20 сутки при температуре 50–550С (таблица 2).
Таблица 2
Степень потери жизнеспособности семенами ярутки полевой взависимости от длительности обработки влабораторной биогазовой установке
|
Экспозиция, сутки |
Жизнеспособность семян,% |
|||
|
20–250С |
30–350С |
40–450С |
50–550С |
|
|
y= -2,7x+77,6 |
y=-3,6333x+83,6 |
y=-3,1x+66,8 |
y=-3,1333x+62,4 |
|
|
1 |
74,9 |
80,0 |
63,7 |
59,3 |
|
2 |
72,2 |
76,3 |
60,6 |
56,1 |
|
3 |
69,5 |
72,7 |
57,5 |
53,0 |
|
4 |
66,8 |
69,1 |
54,4 |
49,9 |
|
5 |
64,1 |
65,4 |
51,3 |
46,7 |
|
6 |
61,4 |
61,8 |
48,2 |
43,6 |
|
7 |
58,7 |
58,2 |
45,1 |
40,5 |
|
8 |
56 |
54,5 |
42,0 |
37,3 |
|
9 |
53,3 |
50,9 |
38,9 |
34,2 |
|
10 |
50,6 |
47,3 |
35,8 |
31,1 |
|
11 |
47,9 |
43,6 |
32,7 |
27,9 |
|
12 |
45,2 |
40,0 |
29,6 |
24,8 |
|
13 |
42,5 |
36,4 |
26,5 |
21,7 |
|
14 |
39,8 |
32,7 |
23,4 |
18,5 |
|
15 |
37,1 |
29,1 |
20,3 |
15,4 |
|
16 |
34,4 |
25,5 |
17,2 |
12,3 |
|
17 |
31,7 |
21,8 |
14,1 |
9,1 |
|
18 |
29 |
18,2 |
11,0 |
6,0 |
|
19 |
26,3 |
14,6 |
7,9 |
2,9 |
|
20 |
23,6 |
10,9 |
4,8 |
0 |
|
21 |
20,9 |
7,3 |
1,7 |
0 |
|
22 |
18,2 |
3,7 |
0 |
0 |
|
23 |
15,5 |
0 |
0 |
0 |
|
24 |
12,8 |
0 |
0 |
0 |
|
25 |
10,1 |
0 |
0 |
0 |
|
26 |
7,4 |
0 |
0 |
0 |
|
27 |
4,7 |
0 |
0 |
0 |
|
28 |
2 |
0 |
0 |
0 |
|
29 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Нами получены уравнения регрессии, отражающие зависимость жизнеспособности семян ярутки полевой от изменения температуры анаэробного сбраживания отходов (рис. 4): y=0,16x+68,4 при экспозиции 0 суток; y=-1,46x+111,6 при экспозиции 6 суток, y=-1,12x+63,2 при экспозиции 12 суток, y=-0,72x+37,2 при экспозиции 18 суток, при y=-0,44x+19,4 при экспозиции 24 суток, где х — температура сбраживания.
Рис. 4. Зависимость жизнеспособности семян ярутки полевой от температуры анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке
Установлено, что полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 12 -18 сутки экспозиции при увеличении температуры до 600С, на 24 сутки экспозиции при увеличении температуры до 500С (таблица 3).
Таблица 3
Степень потери жизнеспособности семенами ярутки полевой взависимости от изменения температуры обработки влабораторной биогазовой установке
|
Температура, 0С |
Жизнеспособность семян,% |
||||
|
0 сутки |
6 сутки |
12 сутки |
18 сутки |
24 сутки |
|
|
y=0,16x+68,4 |
y=-1,46x+111,6 |
y=-1,12x+63,2 |
y=-0,72x+37,2 |
y=-0,44x+19,4 |
|
|
20 |
71,6 |
82,4 |
40,8 |
22,8 |
10,6 |
|
30 |
73,2 |
67,8 |
29,6 |
15,6 |
6,2 |
|
40 |
74,8 |
53,2 |
18,4 |
8,4 |
1,8 |
|
50 |
76,4 |
38,6 |
7,2 |
1,2 |
0 |
|
60 |
78,0 |
24,0 |
0 |
0 |
0 |
Хорошим способом подавления активности находящихся в навозе семян сорных растений является анаэробная (биогазовая) обработка навоза. В результате проведенных экспериментальных исследований установлена степень потери жизнеспособности семенами ярутки полевой в зависимости от времени и температуры анаэробного сбраживания органических отходов в лабораторной биогазовой установке.
Полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 29 сутки при температуре 20–250С, на 23 сутки при температуре 30–350С, на 22 сутки при температуре 40–450С, на 20 сутки при температуре 50–550С.
Полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 12–18 сутки экспозиции при увеличении температуры до 600С, на 24 сутки экспозиции при увеличении температуры до 500С.
Литература:
1. Босак, В. Н. Органические удобрения: Монография / УО «Полесский государственный университет». — Пинск: ПолесГУ, 2009. — 256 с..
2. Терещук, В. С. Сохранение жизнеспособности семян сорных растений в навозе при анаэробной его ферментации / ВС. Терещук // Защита растений: сб. науч. трудов / Белорус, научно-исслед. ин-т защиты растений. — Минск, 1997. — Вып. 20. — С. 109–117.
3. Сатишур, В. А. Засорение полей при применении отходов биогазовых установок: на примере биогазовой установки СГЦ «Западного» Брестского района / В. А. Сатишур, А. А. Регилевич. — Saarbrucken (Deutschland): LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. — 120 c.
