Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян ромашки непахучейпроизошла на 25 сутки, а при температуре 50–550С на 19 сутки.
Ключевые слова: семена ромашки непахучей, 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.).
Ромашка непахучая (трехреберник непахучий) — Matricaria inodora, сем. Астровые. Стебель прямой, ветвистый, бороздчатый, высотой 20…70 см. Листья сидячие, дважды или трижды перисто-рассеченные на нитевидно-линейные сегменты. Цветки в крупных корзинках, белые. Корень стержневой. Плод — обратноконусовидная трехгранная семянка, на верхушке срезанная и с волнистокаемочной коронкой, у основания тупая. Наружная грань шире двух внутренних. Поверхность граней зернисто-морщинистая, матовая, черно-коричневая. Длина семянок 1,5…2,5, ширина около 1 мм. Масса 1000 семянок около 0,5 г. Семядоли всходов овально-обратнояйцевидные, сидячие. Слегка выпуклые длиной 3…4, шириной 1,5…2 мм. Первые листья супротивные, черешковые, перисто-рассеченные с 1…2 ланцетными долями с каждой стороны, а средняя доля их продолговато-овальная, несколько неправильной формы. Всходы темно-зеленые. Плодоносит в июле-октябре. Одно растение дает около 35000 семян. Прорастают семена с глубины 1…2 см, сохраняют в почве жизнеспособность до 6 лет. Засоряет обычно озимые, пропашные, травы, яровые зерновые.
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 ромашки непахучей, 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 ромашки непахучей 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 ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке оказало достоверное влияние на изменение жизнеспособности семян в зависимости от времени экспозиции и температуры (таблица 1)
Таблица 1
Жизнеспособность семян ромашки непахучей (Matricaria inodora), %
|
Температура, 0С |
Экспозиция, сутки |
||||
|
0 |
6 |
12 |
18 |
24 |
|
|
30–35 |
84 |
90 |
50 |
22 |
0 |
|
50–55 |
84 |
16 |
0 |
0 |
0 |
При обработке семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличивалось количество проросших семян и их всхожесть на 6 %, по сравнению с необработанными семенами.
Более длительная экспозиция семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке в течение восемнадцати суток привела к снижению количества проросших семян и всхожести до 22 %. В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена подорожника ланцетного полностью теряли всхожесть.
Увеличение температуры анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей до 50–550С и экспозиции в течение шести суток привело к снижению всхожести семян на 68 % по сравнению с необработанными семенами.
Экспозиция семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке в течение двенадцати суток при 50–550С 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 = -3,9333x + 96,4, для температуры 50–550С y = -3,0667x + 56,8, где х — время сбраживания, отражающие зависимость жизнеспособности семян ромашки непахучей от времени анаэробного сбраживания (рисунок 2).
Рис. 2. Зависимость жизнеспособности семян ромашки непахучей 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 ромашки непахучей коэффициент достоверности аппроксимации составил R2 = 0,6373–0,9226. Полученные коэффициенты подтверждают то, что увеличение времени сбраживания достоверно влияет на снижение жизнеспособности семян ромашки непахучей. Причем коэффициент достоверности увеличивается с увеличением температуры сбраживания. На основании математических расчётов установлены следующие значения потери жизнеспособности семян ромашки непахучей при их анаэробном сбраживании. Установлено, что полная гибель семян ромашки непахучей происходит при температуре их анаэробного сбраживания 30–350С на 25 сутки, а при температуре 50–550С на 19 сутки (таблица 2).
Таблица 2
Расчетная жизнеспособность семян ромашки непахучей (Matricaria inodora), %
|
Экспозиция, сутки |
Температура анаэробного сбраживания семян, 0C |
|
|
30–350С |
50–550С |
|
|
y = -3,9333x + 96,4 |
y = -3,0667x + 56,8 |
|
|
1 |
92,5 |
53,7 |
|
2 |
88,5 |
50,7 |
|
3 |
84,6 |
47,6 |
|
4 |
80,7 |
44,5 |
|
5 |
76,7 |
41,5 |
|
6 |
72,8 |
38,4 |
|
7 |
68,9 |
35,3 |
|
8 |
64,9 |
32,3 |
|
9 |
61,0 |
29,2 |
|
10 |
57,1 |
26,1 |
|
11 |
53,1 |
23,1 |
|
12 |
49,2 |
20,0 |
|
13 |
45,3 |
16,9 |
|
14 |
41,3 |
13,9 |
|
15 |
37,4 |
10,8 |
|
16 |
33,5 |
7,7 |
|
17 |
29,5 |
4,7 |
|
18 |
25,6 |
1,6 |
|
19 |
21,7 |
0 |
|
20 |
17,7 |
0 |
|
21 |
13,8 |
0 |
|
22 |
9,9 |
0 |
|
23 |
5,9 |
0 |
|
24 |
2,0 |
0 |
|
25 |
0 |
0 |
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей в биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности ее семян. Полная гибель семян ромашки непахучей произошла при температуре анаэробного сбраживания 30–350С на 25 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.
