Основные принципы предпосевного протравливания и обеззараживания семян

Предпосевное обеззараживание семян в целях их защиты от болезней и вредителей является одним из наиболее необходимых мероприятий по защите растений. Уже в древности люди пытались защищать посевной материал от вредных организмов при помощи различных веществ – золы, оливковых выжимок, измельченных кипарисовых листьев, соленой воды, глауберовой соли, медных и мышьяковых соединений и т.п.
В настоящее время в индустриально развитых странах в комплексе мер борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур протравливание семян перед посевом является одной из основных операций предпосевной подготовки. Если семена не протравливать, снижения урожайности полей не избежать. По данным ирландских специалистов, без проведения предпосевного протравливания семян озимой пшеницы от корневых гнилей (возбудитель Fusarium nivale) в их регионе погибает до 50% всходов.
Многолетний опыт возделывания озимой пшеницы в Германии показывает, что протравливание семян байтаном обеспечивает более высокие сборы зерна – в среднем на 6,4 ц/га (на 10,6%), ячменя – на 4,9 ц/га (на 8,0%) в сравнении с непротравленными семенами.
В Канаде благодаря протравливанию семян пшеницы витаваксом урожайность увеличивается в среднем на 7,9%, ячменя на 10,8% за счет более высоких показателей всхожести семян, числа колосьев на 1 м² и массы зерна. Аналогичные данные получены и в ряде других стран.
Как правило, в централизованном порядке протравливается около 60% семян, в фермерских хозяйствах – 40%. В борьбе с вирусными болезнями растений пшеницы, ячменя и овса и вредителями (злаковые тли) надежнее, экономически выгоднее и экологически безопаснее ежегодно проводить предпосевное обеззараживание семян, чем многократные опрыскивания посевов контактными (пиретроидные) и системными (фосфорорганические, карбаматные) афицидами, так как к последним у тли очень быстро развивается устойчивость, значительно снижающая эффективность проводимой обработки.
Объемы и качество протравливания в последние годы в большинстве экономических регионов зернопроизводства РФ, а также других стран СНГ существенно снизились, что ухудшило фитосанитарное состояние семенного материала и посевов зерновых колосовых, крупяных культур и кукурузы. Повсеместно наблюдается устойчивое нарастание головневых заболеваний и корневых гнилей. Например, средневзвешенный процент пораженности зерновых твердой головней увеличился за последние 10 лет с 0,01 до 0,4–2,5%, а в ряде регионов – до 5%, пыльной головней – с 0,06 до 0,2–3%, кукурузы пупырчатой головней – с 20 до 50–60%. Зараженность зерна возбудителями корневых гнилей (Helminthosporium spp., Fusarium spp., Ophiobolus spp.) раньше составляла 2%, теперь – 40–70%. Та же ситуация и на полях. Гибель посевов озимых культур от развития снежной плесени и фузариозногельминтоспориозных корневых гнилей в отдельные годы достигала 57%, а на некоторых полях – более 80%.
Обоснованный выбор протравителя и технических средств его нанесения на семена и качественная обработка семян перед их протравливанием являются одним из первых условий эффективного производства зерновых.
Протравливаемые виды семян. Протравливание семян ячменя, овса, ржи, пшеницы, риса, кукурузы, сорго, гибридов сорго-суданки, кормовых трав, проса, сои, сахарной свеклы, подсолнечника, хлопка и льна обеспечивает повышение их урожайных свойств и эффективность производства.
В настоящее время практически все коммерческие партии семян подвергаются обработке фунгицидами в комбинации с инсектицидами.
Фунгицидную обработку семян производят для борьбы с почвенными грибковыми болезнями, организмами (патогенами), вызывающими гниение семян и сеянцев, корневыми гнилями; грибковыми патогенами, находящимися на поверхности семян (твердая головня ячменя, овса и пшеницы, сафлорная ржавчина); патогенами внутри семян (пыльная головня и др.) (рис. 1).

Рисунок 1. Основные причины протравливания семян

Большинство фунгицидных обработок не влияет на бактериальные патогены и на все виды грибковых болезней. Таким образом, важно тщательно выбирать протравливатель, способный максимально воздействовать на болезнетворные организмы, присутствующие на семенах и/или в почве. Степень воздействия протравителя будет меняться в зависимости от его вида, нормы внесения, внешних условий и присутствующих болезнетворных микроорганизмов. Некоторые системные фунгицидные обработки семян могут также обеспечить на ранней стадии защиту растений от инфекционных листковых болезней.
Фунгицидно-инсектицидные продукты для борьбы с проволочником рекомендуются в случае посева семян на новых землях или если известно о существовании в почве проволочника.
До недавнего времени многие семена кормовых бобов не протравливались.
Современные системные фунгициды эффективны для борьбы с ростковыми гнилями люцерны (Pythium и Phytophthora). Семена люцерны также рекомендуется протравливать с целью борьбы с вертициллиозным вилтом, который переносится семенами.
Протравливание семян всех овощных культур дает положительный эффект, повышается их урожайность и качество.
Для многих видов семян садовых и лесных деревьев, а также цветочных культур протравливание является технологически и экономически эффективной операцией.
В последнее время производители газонных трав также протравливают их.
При протравливании сравнительно небольшие количества высокоэффективных средств защиты растений должны быть равномерно нанесены на семена. Для достижения оптимального биологического действия против болезней, вредителей и т.п. эти вещества должны не только иметь высокую эффективность и хорошую препаративную форму, но и обладать свойствами для эффективной технологии протравливания. Поэтому высокое качество процесса протравливания необходимо для того, чтобы протравитель в полной мере мог реализовать свою эффективность.
Для качественного протравливания необходима тщательная очистка семян. Мелкие частицы имеют очень большую относительную поверхность и поэтому связывают собой протравитель значительно лучше, чем сам посевной материал. Чем больше пыли и зерновой примеси в посевном материале, тем больше протравитель связывается этими частицами, вследствие чего в меньшей мере попадает на семена. Ввиду того что даже в хорошо очищенном посевном материале из-за многократного транспортирования в элеваторах и т.п. вновь образуется мелкая зерновая примесь, рекомендуется непосредственно перед протравливателем устанавливать пневмосепаратор. Такая дополнительная очистка экономична и надежно предотвращает попадание в протравливатель запыленного зерна.
На качество процесса протравливания существенным образом влияют объемная масса (масса одного гектолитра) и масса 1000 семян. В процессе протравливания на каждое семя необходимо нанести микроколичество жидкости (1/2000–1/10000 миллилитра). Чем выше масса 1000 семян, тем меньшее их количество необходимо обрабатывать определенным количеством протравителя, что также повышает качество процесса протравливания. Низкая масса 1000 зерен не только снижает качество протравливания, но и уменьшает текучесть протравленных семян, что в ряде случаев может снизить равномерность посева. Следовательно, чем лучше отсортирован посевной материал, тем выше объемная масса и тем равномернее и лучше семена поддаются протравливанию.
Во многих случаях повысить качество протравливания можно за счет уменьшения производительности протравливателей. Максимальное качество протравливания достигается при 55–65% от паспортной производительности.
Идеальное химическое протравливание должно быть эффективным против разных вредителей и болезней. Основными признаками качественного протравливания являются следующие критерии:
– работа протравливателя при максимально точной подаче зернового материала и протравителя;
– посевной материал непосредственно перед протравливанием должен пройти пневматическую очистку, а при низких значениях массы 1000 семян заодно и сортирование;
– распределение протравителя на отдельных зернах должно быть равномерным, чтобы каждое зерно получило одинаковое количество действующего вещества;
– высокая прилипаемость протравителя, чтобы вся доза нанесенного действующего вещества на семенах оставалась на них и после таких механических воздействий, как затаривание в мешки, транспортировка и посев;
– протравитель должен быть безвредным для семян;
– отсутствие уменьшения сыпучести семян, препятствующей свободному перемещению семян в высевающих аппаратах сеялки;
– семена после обработки должны иметь привлекательный вид (без морщин) и быть экологически безопасными для окружающей среды;
– протравливатель должен быть относительно недорогим.
Хорошее качество протравливания получают только в том случае, если процесс протравливания будет выполняться квалифицированным персоналом.
Универсальные химические и технические средства протравливания, имеющиеся в настоящее время, эффективны для борьбы с целым рядом болезней, передаваемых через зараженные семена. Однако протравливание требует существенных затрат, что и объясняет отсутствие данной технологии во многих хозяйствах России. Расходы, связанные с протравливанием, доходят до 20% от цены посевного материала. Помимо этого химические обеззараживающие средства часто критикуют за то, что они обуславливают устойчивость патогенов. Сейчас вызывают широкие дискуссии и проблемы, возникающие при химической обработке семян.
Развитие органического сельского хозяйства обусловило появление ряда законодательных актов, ужесточающих нормы поступления химических веществ в агросистемы, и это стало причиной поиска физических способов обработки семян как альтернативы химическим. Ситуация усугубилась тем, что с 2004 года в ЕС для органических хозяйств запрещено применение при посеве семян, обработанных традиционными химическими методами. С ростом количества органических ферм, а также с переходом к устойчивым методам ведения сельского хозяйства физические методы обработки семян будут все более востребованными.
Наибольшей проблемой в применении физических способов по сравнению с химическим протравливанием является отсутствие влияния физических способов (высокочастотная, микроволновая и обработка теплым воздухом) на болезни, передаваемые растениям через почвенные организмы.
Существуют только два варианта предотвращения передачи болезней растениям через зараженные семена – либо производить абсолютно здоровые семена, либо путем успешной обработки зараженных семян.
Одно из направлений обработки семян перед посевом – их обработка микроорганизмами, которые уничтожают болезни, передаваемые растениям через семена. Высокие результаты по этому методу были получены при обработке семян кукурузы, свеклы и картофеля.
Рассмотрим методы физической обработки семян, которые в наибольшей степени могут быть применены на практике (табл. 1).

Таблица 1. Физические методы уничтожения болезнетворных организмов на семенах

* при 15% влажности

Тепловая обработка – давно известный метод обработки семян, при котором семена нагревают с помощью воды, пара, воздуха или других теплопроводящих сред. Основным критерием при этом является комбинация факторов температуры и времени, а также критические значения температур, при которых погибают болезнетворные организмы, а также критические температуры гибели семян. При низкой температуре обработки болезнетворные организмы могут выжить, однако слишком высокая температура приводит к снижению всхожести и омертвению семян.
Главный недостаток этого метода – высокое содержание влаги в семенах после обработки, что приводит к большому расходу энергии, необходимой для сушки семян. Но этому способу существует альтернатива. Институт аграрной инженерии Упсальского университета (Швеция) разработал сеялку для высева влажных семян, при этом семена перед загрузкой в сеялку продувают теплым воздухом. Такая высевающая система запатентована Шведской ассоциацией снабжения фермеров и сбыта сельхозпродукции.
Лабораторные и полевые исследования этого способа обработки семян были поддержаны проектом ЕС и проводились в пяти странах – Швеции, Дании, Германии, Австрии и Италии. В соответствии с этим проектом разработана установка производительностью 1 т/ч. Шведская компания Acanova AB работает над расширением производительности этого способа и применением его не только для органических, но и для традиционных хозяйств.
Применение высокочастотных электромагнитных волн в микроволновом диапазоне для обработки семян характеризуется очень большой интенсивностью нагрева, а также проникновением тепла во внутренние ткани семян, в результате чего возрастает вероятность снижения всхожести семян при недостаточной эффективности уничтожения болезнетворных организмов. Такой способ малоприменим на практике, так как при этом высушивается поверхность семян и вместе с болезнетворными организмами погибают сами семена. Для предотвращения чрезмерного высушивания семян в зону микроволновой обработки семян впрыскивают водяной пар. Микроволновая обработка с добавлением пара проводится при температуре 67–75 °С, и ее преимуществом является очень короткое время обработки – от 3 до 10 минут (рис. 2).

Рисунок 2. Влияние видов обработки семян на их всхожесть и на болезнетворные микроорганизмы

Микроволновая обработка позволяет полностью уничтожать болезнетворные организмы без снижения всхожести семян. Семена не увлажняются, отпадает необходимость в сушке. Недостатком способа только микроволнового воздействия является неравномерность нагрева семян. Однако дополнительное применение водяного пара уменьшает неравномерность нагрева до 1–2 °С.
В последнее время коммерциализован способ обработки семян низкоэнергетическими электронами. При этом интенсивной обработке подвергается только верхний слой семян. В 1995 году во Фраунгоферовском институте электронной и плазменной техники (Германия) была спроектирована установка для обработки семян зерновых электронами в условиях вакуума с производительностью 10 тонн в час. С 1997 году проводились работы по созданию установки для работы в условиях семенных хозяйств и при атмосферном давлении. В настоящее время уже разработаны машины для обработки семян с производительностью 20–30 тонн.
Электронные машины для обеззараживания семян работают по принципу телевизионной трубки: поток электронов движется от накаленного вольфрамового катода к аноду и через специальное окно направляется на семена. Энергия электронов рассчитана так, чтобы они проникали лишь в определенный поверхностный слой – семенную оболочку, но не глубже. В этом поверхностном слое толщиной около 0,05 мм электроны теряют свою кинетическую энергию, что ведет к омертвлению микроорганизмов, а зародыш, восприимчивый к электронам, не получает облучения. Благодаря этому исключается его повреждение, и данный метод не приводит к фитотоксическим либо генетическим побочным результатам – таким, как мутация. Единственная большая проблема метода состоит в том, что вся поверхность зерен в потоке семян должна подвергаться бомбардировке электронами одновременно, поскольку только тогда может быть достигнуто надежное обеззараживающее действие.
Электронная обработка дешевле химических способов, и остатки семенного материала по усмотрению могут быть заложены на хранение либо скормлены скоту.

Рисунок 3. Влияние температуры на жизнеспособность семян и патогенов

Изложенные выше основные принципы протравливания и обеззараживания семян позволят облегчить выбор технических средств для предпосевной подготовки семян с целью защиты урожая от вредителей и болезней в различных системах аграрного производства.

Василий ДРИНЧА, д.т.н., Булат ЦЫДЕНДОРЖИЕВ, к.т.н., Восточно-Сибирский государственный технологический университет, Ермат КУБЕЕВ, к.т.н., Ярославская ГСХА

perfectagro.ru