Стимулирование биологической активности фракционированных по массе семян

Введение: Согласно доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации важнейшей задачей является преодоление импортозависимости в обеспечении растениеводства семенами, что особенно важно для овощеводства, использующего более 80% импортных семян. Во многом, это обусловлено проблемами воспроизводства семян мелкосеменных культур со сложной архитектоникой семенного растения, вследствие проблем прогнозирования условий получения семян. с высокими агробиологическими свойствами.

Цель: Проверка гипотезы о наличии дифференцированного эффекта биостимулирования семян культуры со сложной архитектоникой семенного растения в зависимости от свойств семян, фракционированных методом квазидиффузионной сепарации по массе, с целью рационализации процесса получения биологически ценного посевного материала.

Материалы и методы: Объектом исследования являлись семена моркови с высокой неоднородностью агробиологических свойств, обусловленной архитектоникой семенного растения и длительным сроком хранения. Фракционирование семян по массе проведено с использованием эффекта квазидиффузионной сепарации в быстром гравитационном потоке на шероховатом скате, при хаотических квазидиффузионных перемещениях семян в состоянии «газа твердых частиц». Столкновения частиц в потоке сопровождаются их квазидиффузионной сепарацией при встречном перемещении легких и тяжелых частиц вдоль градиента доли пустот. Для биостимулирования семян использованы инокулянты в виде концентрированной сублимированной смеси штаммов Bacillus subtilis в составе препарата «Гумаспорин». Оценка агробиологических свойств семян и эффекта их биостимулирования проведена с использованием стандартного метода исследования всхожести и энергии прорастания.

Результаты: С использованием эффекта квазидиффузионной сепарации семена моркови, предварительно сепарированные по объему семени на две части, разделены по массе на четыре равные по объему фракции с массой тысячи зерен: 1,6; 0,9: 0,8 и 0,7г. Оценка агробиологических свойств фракций семян обнаруживает низкие их значения в отсутствие значительной их корреляции с массой семян, что объясняется явлениями покоя и доразвития зародыша. Инокуляция способствует неоднородному повышению физиологической активности семян всех фракций. Высокий эффект биостимулирования достигается для семян с высокой плотностью, как крупных, так и мелких. Наиболее ярко эффект биостимулирования проявляется при инокуляции семян с наибольшей массой, способствуя повышению их всхожести и энергии прорастания на 30 процентных пунктов.

Выводы: Для повышения эффективности биостимулирования физиологической активности семян методом инокуляции необходимо учитывать особенности архитектоники семенного растения культуры. Многообразие морфометрических параметров семян, отражающих особенности архитектоники семенного растения, представляется возможным учесть путем фракционирования семян по массе с использованием эффекта квазидиффузионной сепарации в быстром гравитационном потоке. Наибольший эффект улучшения агробиологических свойств достигается при инокуляции семян с наибольшей плотностью и массой.

1. Бухаров, А.Ф., Балеев, Д.Н., Иванова, М.И., & Бухарова, А.Р. (2017). Изменчивость, корреляция и факторы формирования морфологических параметров семян укропа. Овощи России, (5), 37-41. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2017-5-37-41

2. Бухаров, А.Ф., Балеев, Д.Н., Кашнова, Е.В., Касаева, Г.В., Иванова, М.И., & Разин, О.А. (2019). Экологическая и сортовая изменчивость морфометрических параметров семян моркови. Картофель и овощи, (3), 37-40. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.26.44.009

3. Галкин, В.Д., Хандриков, В.А., & Хавыев, А.А. (2017). Сепарация семян в вибропневмоожиженном слое: технология, техника, использование. Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ».

4. Дербенский, В.И., & Леунов, В.И. (2024). Анализ современного положения по обеспечению семенами овощных культур России. Картофель и овощи, (1), 17-20. https://doi.org/10.25630/PAV.2024.22.93.005

5. Долгунин, В.Н., Иванов, О.О., Уколов, А.А., & Куди, А.Н. (2014). Процессы переработки зернистых материалов в управляемых сегрегированных потоках. Теоретические основы химической технологии, 48, 4, 303-413. https://doi.org/10.7868/S0040357114040010.

6. Долгунин, В.Н., Куди, А.Н., & Туев, М.А. (2020). Механизмы и кинетика гравитационной сепарации гранулированных материалов. Успехи физических наук, 63(6), 585-604. http://dx.doi.org/10.3367/UFNe.2020.01.038729

7. Долгунин, В.Н., Куди, А.Н., & Тараканов, А.Г. (2022). Структурная неоднородность и эффекты сепарации по размеру и плотности при гравитационном течении зернистых материалов. Инженерно-физический журнал, 95(2), 492-503. http://dx.doi.org/10.1007/s10891-022-02505

8. Дондоков, Ю. Ж., Дринча, В. М., Платонова, А. З., Аммосов, И.Н., & Филиппов, А.А. (2024). Микробная инокуляция семян для повышения безопасности и устойчивости растениеводства. Вестник АГАТУ, 2(14), 46-57.

9. Дринча, В.М., & Филатов, А.С. (2020). Фракционирование семян при очистке от трудноотделимых примесей. Пермский аграрный вестник, 4(32), 4-12. https://doi.org/10.47737/2307-2873_2020_32_4

10. Задорожная, В.А., Подлесных, Н.В., & Соколенко, Г.Г. (2022). Оценка стимулирующего действия микробиологического биопрепарата на основе штамма Bacillus subtilis на посевные качества зерновых культур. Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 15(1), 136–142. https://doi.org/10.53914/issn2071-2243_2022_1_136

11. Куди, А.Н., Федосов Н.А. Сергеев В.В., Тараканов, А.Г., Пронин, В.А. & Гончарова, А.Е. (2021). Мультифракционное сепарирование различных по форме и плотности полидисперсных частиц. Вестник Тамбовского государственного технического университета, 27(2), 285-293. http://dx.doi.org/10.17277/vestnik.2021.02.pp.285-293

12. Ламмас, М.Е., & Шитикова, A.B. (2021). Влияние биостимуляторов роста на энергию прорастания, всхожесть и интенсивность прорастания семян ярового ячменя. Плодородие, (5), 61-64. http://dx.doi.org/10.25680/S19948603.2021.122.15

13. Леунов, В.И., Дербенский, В.И., & Резвый, Г.И. (2024). Импортозамещение в семеноводстве овощных культур: проблемы и пути их решения. Картофель и овощи, (5), 12-16. https://doi.org/10.25630/ PAV.2024.86.61.004

14. Лукомец, А.В. (2021).Семеноводство в обеспечении ресурсного рынка АПК и методы его защиты. Фундаментальные и прикладные исследования кооперативного сектора экономики, (2), 134-141. http://dx.doi.org/10.37984/2076-9288-2021-2-134-141

15. Лукомец, С.Г., & Благородова, Е.Н. (2010). Сортовые и посевные качества семян овощных культур. Краснодар: КубГАУ.

16. Мусаев, Ф.Б., Солдатенко, А.В., Белецкий, С.Л., & Бухаров, А.Ф. (2018) Долговечность семян и структурные изменения при хранении, способы определения. Хранение и переработка сельхозсырья, (2), 9-13.

17. Янченко, А.В., Азопков, М.И., Голубович, В.С., & Янченко, Е.В. (2025). Доработка семян овощных культур на воздушном сепараторе. Картофель и овощи, (2), 56-60. https://doi.org/10.25630/ PAV.2025.77.16.005

18. Backer, R., Rokem, J. S., Ilangumaran, G., Lamont, J., Praslickova, D., Ricci, E., Subramanian, S., & Smith, D.L. (2018). Plant growth-promoting rhizobacteria: Сontext, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture. Frontiers in Plant Science, 9, 1473. http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2018.01473

19. Bano, A., Waqar, A., Khan, A, & Tariq H (2022) Phytostimulants in sustainable agriculture. Frontiers in Sustainable Food Systems, 6, 801788. http://dx.doi.org/10.3389/fsufs.2022.801788.

20. Basu, A., Prasad, P., Das, S. N., Kalam, S., Sayyed, R. Z., Reddy, M. S., & El Enshasy, H. (2021). Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) as green bioinoculants: Recent developments, constraints, and prospects. Sustainability, 13(3), 1140. https://doi.org/10.3390/su13031140

21. Chávez García, S. N., Rodríguez Herrera, R., Medrano Macías, J., Nery Flores, S., Silva Belmares, S. Y., & Flores Gallegos, A. C. (2024). Study of probiotics as biostimulants and biofortifiers in seed germination. Fermentation, 10(11), 538. https://doi.org/10.3390/fermentation10110538

22. Drincha, V. M., & Dondokov, Y. Z. (2022). Studying and Developing Fraction Technologies for Seed Separation Using Pneumatic Table Separators. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 988(4), 042068–042068. https://doi.org/10.1088/1755-1315/988/4/042068

23. Ferziger, J.H., & Kaper, H.G. (1972). Mathematical theory of transport processes in gases. Amsterdam: North-Holland Publ.

24. Javaid, S., Mushtaq, S., Mumtaz, M.Z. Rasool, G., Tahir Naqqash, T.,Maha Afzal, Uzma Mushtaq, U., Hayssam M. Ali, H.M., Akhtar, M. F-U-Z, Abbas, G, & Li, L. (2023). Mineral solubilizing rhizobacterial strains mediated biostimulation of rhodes grass seedlings. Microorganisms, 11, 2543. https://doi.org/10.3390/microorganisms11102543

25. Kalymbetov, G.Y., Kedelbayev, B.Sh., Yelemanova, Zh.R., & Sapargaliyeva, B. (2023). Effects of different biostimulants on seed germination of sorghum plants. Journal of Ecological Engineering, 24(3), 134–142 https://doi.org/10.12911/22998993/157568

26. Majkowska-Gadomska, J., Francke, A., Dobrowolski, A., & Mikulewicz, E. (2017). The effect of selected biostimulants on seed germination of four plant species. Acta Agrophysica, 24(4), 591-599.

27. Muhie, S.H., Memis, N., Ozdamar, C., Gokdas, Z., & Demir, I. (2021). Biostimulant priming for germination and seedling quality of carrot seeds under drought, salt and high temperature stress conditions. International Journal of Agriculture Environment and Food Science, 5(3), 352-359. https://doi.org/10.31015/jaefs.2021.3.1

28. Nagel, S.R. (2017). Experimental soft-matter science. Reviews of Modern Physics, 89, 025002 (2017) http://dx.doi.org/10.1103/Revmodphys.89.025002.

29. Rochlani, A., Dalwani, A., Shaikh, N.B., Shaikh, N., Sharma, S., & Meenu Saraf, S. (2022). Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers: Application in agricultural sustainability. Acta Scientific Microbiology, 5(4), 12-21. https://doi.org/10.31080/ASMI.2022.05.1028

30. Romagn, I.S., Karsburg, E.J.P., & De Quadros Pint, S. (2020). Biostimulants in vegetable seeds submitted to germination and vigor tests. Trends in Horticulture, 3, 1. http://dx.doi.org/10.24294/th.v3i1.1789

31. Shrestha, S., Dhungana, M., Sahani, S., & Bhattarai., B. (2021). Seed quality improvement to approach sustainable yield of field crops by various preparation techniques: Seed priming, treatment and inoculation. A review. Plant Physiology and Soil Chemistry, 1(1), 12-20. https://doi.org/10.26480/ppsc.01.2021.12.20

32. Sun, W., Shahrajabian, M.H., & Soleymani, A. (2024). The Roles of Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR)-Based biostimulants for agricultural production systems. Plants,13, 613. https://doi.org/10.3390/plants13050613

33. Tamindzic, G., Miljaković, D., Vlajić, S. A., Milošević, D. N., Jovičić, D.D., Jakšić, S.P., & Ignjatov, M. (2024). The effect of biostimulants on parsnip seed germination and initial growth. Seed Science and Technology, 52(1), 79-84. https://doi.org/10.15258/sst.2024.52.1.08

34. Vasconcelos, G.M.D., Mulinari, J., Oliveira Schmidt, V. K., Matosinhos, R.D., Oliveira, J.V., Oliveira, D., & José de Andrade, С. (2020). Biosurfactants as green biostimulants for seed germination and growth. International Journal of Research Studies in Microbiology and Biotechnology, 6(1), 1-13. http://dx.doi.org/10.20431/ 2454-9428.060100

35. Vocciante, M., Grifoni, M., Fusini, D., Petruzzelli, G., & Franchi, E. (2022). The role of Plant Growth - Promoting Rhizobacteria (PGPR) in mitigating plant’s environmental stresses. Applied Sciences, 12(3), Article 1231. https://doi.org/10.3390/app12031231

36. White, J. F., Chang, X., Kingsley, K. L., Zhang, Q., Peerapol Chiaranunt, Micci, A., Velazquez, F., Elmore, M., Crane, S., Li, S., Lu, J., María Carmen Molina, González-Benítez, N., Beltrán-García, M. J., & Kowalski, K. P. (2021). Endophytic bacteria in grass crop growth promotion and biostimulation. Grass Research, 1(1), 1–9. https://doi.org/10.48130/gr-2021-0005

37. Wu, J., Qiu, S., Wang, M., Xu, C., Xing Wang Deng, & Tang, X. (2021). Construction of a weight-based seed sorting system for the third-generation hybrid rice. Rice, 14(1). https://doi.org/10.1186/s12284-021-00510-y