Možnosti zvyšování kvality osiv - Předseťové úpravy osiv

Možnosti zvyšování kvality osiv - Předseťové úpravy osiv

The possibilities of seed quality enhancement pre-sowing seed treatments

Jiří Pazdera

Česká zemědělská univerzita v Praze

Abstract

The growing producers requirements on seed quality lead to finding new methods for seed quality improvement. The aim of this article is to give information about modern pre-sowing seed treatment methods, as hydration and biological treatment, hot-water treatment and coating. All these treatments have objective to improve seed performace for establishment of optimal producing stand. The hydration treatments serve for improvement of seed characteristics as germination and emergence, biological and hot-water treatment influence health of seeds and producing stands and seed coating serves for better distribution of seeds and other substances (pesticides, fertilizers) in time of sowing. These methods can be integrated into one process.

seed, pre-sowing seed treatments, hydration, coating, biological seed treatment

Souhrn

Vzrůstající požadavky producentů na kvalitu osiv nutí semenářské firmy hledat nové způsoby zlepšení kvality osiv. Tento příspěvek má za cíl seznámit s nejmodernějšími metodami předseťových úprav osiv, jako jsou hydratační a biologické úpravy, moření horkou vodou a obalování osiv. Všechny úpravy mají za cíl zlepšit výkonnost osiv pro založení optimálního produkčního porostu. Hydratační úpravy slouží ke zlepšení semenářských parametrů osiv při klíčení a vzcházení, biologické úpravy a moření horkou vodou ovlivňují zdravotní stav semen a následného porostu, obalování slouží pro lepší distribuci semen a dalších materiálů (pesticidy, hnojiva) při výsevu.

Osivo je významným intenzifikačním faktorem, majícím vliv na založení optimálního porostu konkrétní plodiny a jeho výkonnost, ale i na výnos tržního produktu, zejména u plodin sklízených ve vegetativní nebo v rané generativní fázi jako jsou zeleniny nebo cukrovka (TeKrony a Egli, 1991).

Vzrůstající požadavky producentů merkantilu na kvalitu používaných osiv nutí semenářské firmy hledat nové způsoby zlepšení kvality osiv. Základem je samozřejmě produkce kvalitního osiva přímo "z pole", ovšem požadavky na osiva u technologie přesného setí nebo při předpěstování sadby u zelenin vyžadují dosáhnout u osiva co nejvyšší uniformitu, jak ve smyslu fyzikálních charakteristik (tvar, velikost, hmotnost), tak ve smyslu semenářské hodnoty osiva (čistota, klíčivost).

Doposud je uniformita výkonu semen u většiny plodin dosahována především sjednocením jejich fyzikálních charakteristik v procesu posklizňových úprav (čištění a kalibrace), u osiv zelenin a cukrovky však postupně získávají na významu speciální předseťové úpravy, zaměřené na zvýšení uniformity projevu semen, na dosažení jednotného klíčení a vzcházení nebo na usnadnění následné manipulace s osivy umožňující lepší distribuci semen při výsevu, jakožto i dalších materiálů aplikovaných v době setí, tak aby bylo dosaženo uniformního optimálního přesně založeného porostu s jednotným vývojem. Důležitou roli při využívání těchto úprav hraje znalost vitality osiva, mimo rutinně stanovovanou klíčivost, neboť pouze vysoce vitální osivo je zárukou rychlého a uniformního klíčení a vzcházení. S tím souvisí i nutnost používat k těmto nadstandardním úpravám pouze kvalitní osivo (Pazdera, 2002).

Obecně můžeme vymezit tři hlavní oblasti předseťových úprav: hydratační úpravy (předkličování) osiv, biologické úpravy osiv (jako ekologický ekvivalent chemickému moření) a obalování. Tyto úpravy mohou být na osivo aplikovány samostatně nebo mohou být spolu integrovány do série následných procesů.

Hydratační úpravy osiv (předkličování)

Hydratační úpravy se v posledních dvou desetiletích stávají obvyklým předseťovým ošetřením osiv u mnoha druhů zelenin a květin. Postupně se začínají uplatňovat také u osiva cukrové řepy. Jsou prováděny jako úpravy sloužící ke zlepšení semenářských parametrů osiv, zejména pro zvýšení rychlosti a uniformity klíčení a vzcházení, při současném rozšíření podmínek prostředí, ve kterých semena mohou klíčit. Hydratační úpravy snižují minimální teplotu pro klíčení, významně působí na nižší sekundární dormanci při výsevech v letních měsících. Dále bylo u hydratovaných semen zaznamenáno snížení citlivosti k vodnímu stresu a nedostatku kyslíku při klíčení (citace různých autorů, In: Pazdera, 2002).

Graf 1: Porovnání změny křivek klíčení u neupraveného a upraveného osiva mrkve

Základem hydratačních úprav je částečné či úplné nabobtnání semen ve vodě či v prostředí osmotika. Principem hydratace je nechat semeno přijmout vodu v množství, které je dostatečné pro aktivaci metabolických procesů, ale již nepostačující k proražení kořínku.

U nabobtnalých semen dochází k nastartování metabolismu, zvyšuje se aktivita enzymů a dochází k aktivaci opravných mechanismů v buňkách, které umožňují částečnou opravu poškození biochemických procesů, ke kterým dochází stárnutím semen. Dalšími doloženými změnami jsou odstranění toxických metabolitů nahromaděných v průběhu stárnutí a opravy poškození buněčných membrán.

Metody hydratačních úprav se obvykle rozdělují na metody s neřízeným a řízeným příjmem vody semenem.

Prehydratace je metoda s neřízeným příjmem vody, kdy je voda semenům volně dostupná a její příjem je regulován pouze vodním potenciálem semene. Semena jsou bobtnána přímo ve vodě nebo ve vlhčeném prostředí. Proces prehydratace musí být včas ukončen, aby nedošlo k předčasnému vyklíčení semen. Typické expozice se pohybují mezi 6 - 12 hodinami, podle botanického druhu. Touto metodou je možné upravit větší množství osiv najednou, vzhledem k použitému médiu pro hydrataci je tato metoda levnější.

Priming je metoda s řízeným příjmem vody, kdy jsou semena bobtnána v prostředí se sníženým osmotickým potenciálem a příjem vody do semene je tak pomalejší. Rozlišujeme priming v roztoku a priming v pevné fázi.

Při primingu v roztoku jsou semena bobtnána ve vodném roztoku osmotika (např. soli KNO3, K3PO4, NaCl, nebo nejčastěji polyethylenglykol PEG s různou molekulovou hmotností). V případě použití polyethylenglykolu je roztok nutno provzdušňovat (nižší rozpustnost kyslíku). Typické expozice jsou 9 -15 dnů při osmotickém potenciálu roztoku 0,5 až -1,5 MPa. Cena ošetření závisí na použitém osmotiku, v případě použití PEGu se pohybuje přibližně mezi 1300 až 1500 Kč na 1 kg upraveného osiva (Pazdera, 2002).

Schéma technologického zařízení pro prehydrataci a priming v roztoku

Při primingu v pevné fázi (solid matrix priming SMP) jsou semena smíchána s pevným zvlhčeným nosičem s vysokou vodní kapacitou (např. vermikulit, Celite, Mikro-Cel), ze kterého přijímají vodu. Doba expozice je delší (do dvou týdnů). Vzhledem k možnosti opakovaného použití nosiče se tato metoda řadí mezi levnější. Pro obecné využití byl stanoven optimální poměr osiva, pevného nosiče a vody v rozmezí 1 : 0,3 0,5 : 1 2 (hmotnostně).

Další metodou s řízeným příjmem vody je kontrolovaná hydratace, kde se jako médium používá voda (předem přesně vypočítané množství), která je přesně dávkována ve speciálním zařízení, tak aby došlo k rovnoměrnému navlhčení semen. Tato semena jsou poté určitou dobu (obvykle 14 dnů) ponechána vlhká v uzavřeném kontejneru a následně je osivo zpětně vysušeno na původní vlhkost.

Proces zpětného sušení upraveného osiva je u všech uvedených metod významným faktorem ovlivňujícím výslednou kvalitu osiva. Měl by být pomalý, s rychlým odstraněním přebytečné vody v první fázi sušení. Mimo zpětného vysoušení jsou uplatňovány i metody výsevu vyklíčených semen (s viditelným okolo 1 mm dlouhým kořínkem) ve speciálním gelu (fluidní setí) nebo i zpětně vysušených (záruka klíčivosti 14 dnů). Výhoda takto vysévaných osiv spočívá především ve 100% klíčivosti, neboť neklíčivá semena jsou vytříděna.

Biologické úpravy osiv

Rozvoj biologických úprav osiv je důsledkem snah o omezení nadměrné aplikace syntetických chemických přípravků používaných v ochraně rostlin a snížení jejich vlivu na životní prostředí. Namísto mořidel na chemické bázi jsou pro regulaci půdních patogenů a patogenů přenosných osivem využívány houby či bakterie. Na rozdíl od chemických přípravků působení těchto bioagens může přetrvávat po celé vegetační období a ne jen při vzcházení klíčních rostlin. Další výhodou je úzká druhová specificita zaměřená často pouze proti jednomu konkrétnímu patogenu, takže biologické úpravy jsou šetrnější k půdnímu ekosystému než užívání širokospektrých pesticidů.

Nejznámějším příkladem biologických úprav běžně aplikovaným v praxi je inokulace osiva luskovin hlízkovými bakteriemi rodů Rhizobium a Bradyrhizobium. Příklady dalších bioagens používaných při regulaci patogenů jsou uvedeny v následující tabulce:

Příklady bioagens používaných při biologických úpravách osiv

Efektivita biologických úprav je dána schopností bioagens regulovat daný patogen, množstvím jednotek bioagens na semeni, způsobem aplikace a omezením přítomnosti patogenů v aplikačním procesu.

K regulaci patogenu není nutný vysoký počet jednotek bioagens na semeni, množství jednotek bioagens musí být ovšem schopno zajistit odpovídající ochranu klíčícího semene. Proces úpravy vyžaduje na rozdíl od tradičních způsobů úprav zachování určitých sterilních podmínek jako prevenci před kontaminací semen nežádoucími mikroorganismy. Pro aplikaci na semena je bioagens obvykle připraveno ve formě mikrogranulí, vázané na určitý nosič, kterým může být např. vermikulit nebo kaolín. Vlastní aplikace se provádí jako inkrustace, kdy je na semeno nanesena směs bioagens, živin a pojidla.

Biologické úpravy mohou být prováděny i společně s hydratací, kdy je v určité fázi hydratace do roztoku osmotika přidáno bioagens a živiny. Celý proces nazvaný bio-osmopriming je zakončen vysušením semen na původní vhkost (Warren a Bennett, 2000).

Moření horkou vodou

Jiným přístupem k nechemické regulaci patogenů přenosných osivem je moření horkou vodou (hot-water treatment). Je to velmi účinný a nepříliš nákladný způsob ochrany osiva. Ačkoliv vyžaduje speciální zařízení, stává se významnou součástí předseťových úprav osiv mnohých semenářských firem. Je uplatňována zejména u osiv zelenin a umožňuje regulovat široké spektrum bakterií, hub a virů na semenech. Touto metodou je možné zničit i patogeny nacházející se v semenech.

Osivo v sáčcích ze síťoviny je ponořeno do horké vody, jejíž teplota zabezpečí zničení patogenů a semena zůstanou nepoškozená. Přesná regulace teploty je nezbytná, aby nedošlo k poškození semen a patogenní organismy naopak byly zničeny. Po úpravě jsou semena opětovně vysušena na původní vlhkost. Upravené osivo je nutné co nejdříve použít, skladování takto upravených semen se nedoporučuje. Předpokladem úspěšnosti úpravy je také použití kvalitního osiva, u starších osiv může po úpravě docházet ke snížení klíčivosti (Floyd, 1990).

U hybridních odrůd se vzhledem k ceně osiv doporučuje nejprve provést zkoušku se 100 semeny a na základě vyhodnocení jejich následné klíčivosti po úpravě upravit celou partii osiva.

Doporučované teploty a expozice u vybraných druhů zelenin

Obalování osiv

Obalování je často používanou úpravou osiv. Tato technologie je známa již několik desítek let. Slouží pro zlepšení kvality setí a rozdělení semen, zejména při přesných výsevech a umožňující aplikaci chemických přípravků, hnojiv a růstových látek přímo na semeno. Stále častěji se s ní setkáváme i s jako nedílnou finální součástí dalších předseťových úprav, hydratačních a biologických.

Peletizace

Peletizace je obalování semene vrstvou inertního materiálu, který mění původní tvar a velikost semene, čímž zvyšuje jeho hmotnost a zlepšuje vysévatelnost.

Semena jsou vložena do peletizačního bubnu nebo pánve, namočeny vodou a je k nim přidáno plnidlo (v suché prachové formě) a adhezivum (pojidlo). Jako plnidla se používají například jíly, vápenec, mastek nebo vermikulit, za adheziva pak slouží například arabská guma, želatina, methylcelulóza nebo polyvinylalkohol. Konkrétní používané směsi jsou přísně střeženým firemním tajemstvím. Otáčením bubnu se na vlhká semena nabaluje plnidlo a formují se pelety. Pro zlepšení výkonnosti osiv jsou do pelety přidávány i inokulanty, fungicidy a hnojiva. Pro odlišení různých výrobců a produktů se do pelety přidávají také barviva.

Žádná složka pelety přicházející do styku se semenem nesmí snižovat jeho kvalitu a klíčivost. Vytvořené pelety jsou kontrolovány podobně jako běžná osiva. Zvláštní důraz je kladen na výskyt prázdných pelet, neobsahujících semeno a násobných pelet svíce semeny. Takové pelety pak způsobují v porostu mezery nebo naopak tzv. dvojáky. Důležitým znakem je také soudržnost pelety.

Peletizace je důležitou úpravou umožňující zakládání porostů zpřesných výsevů. Je využívána především u cukrovky, mnohých zelenin (např. mrkev, cibule, salát) a květin. Poměr peleta : semeno se pohybuje od 4-9:1 (cukrovka), přes 17-35:1 (u zelenin) až po 100150:1 (petunie a tabák).

Inkrustace

Při inkrustaci je na semeno aplikována pouze tenká vrstva materiálu, takže nedochází k výrazné změně tvaru semene. Materiál pro inkrustaci je směsí polymeru, aditiva (např. fungicid, insekticid, mikroprvky) a barviva. Na místo fungicidů se mohou přidávat do směsi bioagens, jako je houba Trichoderma harzianum (Taylor et al, 1991). Semeno je do roztoku polymeru s rozpuštěným aditivem ponořeno nebo se roztok aplikuje na semeno nástřikem. Po aplikaci je semeno okamžitě vysušeno. Proces inkrustace může být opakován s různými aditivy, takže se na povrchu semene vytváří několikanásobný film.

Pro inkrustaci se používá podobných zařízení jako pro peletizaci, s úpravami pro aplikaci polymeru a pro okamžité sušení inkrustovaných semen teplým vzduchem.

Na rozdíl od peletizace je zvýšení hmotnosti semene při inkrustaci malé (1-10%). Také odpadá možnost rozprachu obalujícího materiálu. Inkrustovaná semena mají vyšší sypnost při výsevu díky zmenšení tření mezi semeny. Inkrustace je ideální pro aplikaci chemických a biologických látek přímo na semeno. U semen brukvovitých lze na zakládě detekce výtoku sinapinu pomocí UV třídiče u inkrustovaných semen separovat poškozená semena a zlepšit tak kvalitu těchto osiv (Taylor et al, 1991).

Literatura

Amer, G. A., Utkhede, R. S. Development of formulations of biological agents "…". Canad. J. of Microbiology, (46), č. 9, 2000, s. 809-816.

Niemi, M., Lahdenpera, M. L. Gliocladium catenulatum J1446 a new biofungicide for horcultural crops. In. Proc 17th Danish Plant Protection Conference, č. 12, 2000, s. 81-88.

Warren, J. E., Bennett, M. A. Bio-osmopriming Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) Seeds for Improved Seedling Establishment. In. Seed Biology: Advances and Applications. CAB International, 2000, s. 477 487.

Taylor, A. G., Min, T. G., Harman, G. E., Jin, X. Liquid coating formulation for the application of biological seed treatment of Trichoderma harzianum. Biological Control, (1), č. 1, 1991, s. 16-22.

Floyd, R. Vegetable seed treatments, Farmnote 90/1990 [on-line], 1990, revise 1999. Dostupné z <http://www.agric.wa.gov.au/agency/Pubns/farmnote>

Pazdera, J. Vliv hydratace a dehydratace na vitalitu osiva salátu (Lactuca sativa L.), Disertační práce. ČZU, Praha, 2002,

Taylor, A.G., Min, T. G., Mallaber, C. A. Seed coating systém to upgrade Brassicaceae seed quality by exploiting sinapine leakage. Seed Sci. Technol. 19, 2, 1991, s. 423-433.

Kontaktní adresa autora:

Ing. Jiří Pazdera, Ph.D.

Katedra rostlinné výroby, ČZU vPraze, 165 21 Praha 6 Suchdol

e-mail: pazdera@af.czu.cz