Определены физико-механические свойства семян гибридов и самозапиле-ных линий кукурузы как объектов сепарирования. Установлены признаки и способы разделения зерновой массы; выяснено, что для сортировки-калибровки наиболее эффективным является способ сепарации по параметрам ширины и удельной массы зерновки.

Семена кукурузы, физико-механические свойства, способы сепарирования, посевные фракции, качество

Сепарирования семян кукурузы является важной технологической операцией в процессах его послеуборочной и предпосевной обработки. С помощью сепарирования семена очищают от примесей, сортируют по качеству, калибруют по размеру.

Известны различные способы сепарирования семян, которые построены на различных те-хнико-технологическим признакам разделения зерновых масс [1]. Наибольшее распространение получили способы разделения зерновых масс по линейному размеру, парусностью, удельной массой. Эти способы являются основными и выполняются с помощью ситовых зерносепараторив, аспирационных колонок, гравитационных пневмо-сортировочных столов.

Другие способов относится сепарирования по форме и характеру поверхности семян, его упругостью, цветом, электромагнитными свойствами и т.д.. Их применяют для ограниченного количества культур, которые обычно трудно просепаруваты основными способами.

Известно также сепарирования, главным образом кукурузы, направлено на формирование фракций с правильной геометрией зерновки, т.е. оптимальной длиной, толщиной, шириной [2]. Однако в практике этот способ не получил широкого применения в связи со сложностью исполнения.

Несмотря на многообразие способов, их влияние на качество семян кукурузы изучено недостаточно. Не выяснено особенности влияния отдельных признаков разделения зерновых масс на эффективность зерносепарации, не определено посевные и урожайные свойства фракций, сформированных по различным признакам. Не установлено оптимальный режим сортировки-калибровки зависимости от физико — механических и биологических свойств семян гибридов и линий кукурузы.

© М. Я. Кирпа, С. А. Скотовод, 2011.

ISSN 0582-5075. Селекция и семеноводство. 2011. Выпуск 99.

В связи с этим целью работы было определить физико-механические свойства различных форм кукурузы (гибридов и самозапыленных линий) как объектов сепарирования, установить способы их сортировки-калибровки, повышая при этом качество и производительность семян.

Методика и исходный материал. Методика опытов основана на использовании действующих стандартов, методических рекомендаций, инструкций, действующих в сфере сертификации семян кукурузы. Нормы его качества и пригодности к севу определяли по ГОСТ 2240-93 [3]. Посевные качества: энергию прорастания, всхожесть и массу 1000 зерен — определяли методами ДСТУ 4138-2002 [4]. Решетний анализ семян по линейным размерам проводили на лабораторном рассеве РЛУ-1, укомплектованном набором сит разного диаметра, за удельной массой — на воздушном классификаторе КСП-1. Линейные размеры зерновки и ее плотность исследовали с Е. Д. Казаковым [5]. Прочность зерновки кукурузы устанавливали по методике Института зернового хозяйства на гидравлическом прессе. Полевые опыты закладывали согласно методик проведения опытов с кукурузой [6,7]. Исходным материалом служило семян гибридов и самозапыленных линий кукурузы селекции ИЗГ НААН, исследования проводили в 2002-2007 гг

Результаты и их обсуждение. В опытах установлено физико-механические показатели и параметры семян различных форм кукурузы, которые тесно связаны с их сепарированием (табл. 1).

Выявлено, что по ряду физико-механических показателей, семена гибридов отличается от самозапыленных линий. Так, в подавляющем большинстве образцов семян самозапыленных линий было мелким и легким по сравнению с гибридами: в частности линейные размеры зерновки меньше на 9,2-15,7%, масса 1000 зерен ниже на 24,2-26,0%. Отличались формы и по строению зерновки — ее консистенция у линий была менее плотная (на 6,8-9,0%) и более мягкая (на 21,4-28,0%) как у гибридов. Поэтому и прочность семян самозапыленных линий была существенно ниже по сравнению с гибридами. По показателю натуры, который характеризовал отношение массы к объему, самозапыленных линии уступали гибридам на 5,0-22,7%.

Необходимо также отметить широкие пределы колебаний большинства отмеченных показателей, которые варьировали от 1,2 до 3,2 раз. Такая изменчивость свидетельствует о значительной разнокачественности семян кукурузы в зависимости от биологических и сортовых особенностей генотипа гибридов и самозапыленных линий, их агроклиматических условий выращивания, технологий сбора, послеуборочной и предпосевной обработки

Среди исследуемых физико-механических показателей особое значение для сепарирования имеет размер зерновки: ее длина, ширина, толщина, а также уровень корреляции этих размеров с массой 1000 зерен. В опытах получено достоверно разную корреляционная зависимость между массой и линейными размерами зерновки, а именно: с шириной зерновки на уровне г = 0,87, длиной и толщиной г = 0,73 и 0,61 соответственно. Наибольшая степень варьирования среди линейных размеров состояла по ширине зерновки, наименьшая — по ее длине и толщине. Итак, сепарирования по любым размером зерновки приводит к формированию фракций с разной массой 1000 зерен. При этом фракцию с наибольшей или наименьшей массой 1000 зерен можно получить в результате сепарации преимущественно по ширине зерновки.

Таблица 1

Физико-механические показатели и параметры семян гибридов и самозапыленных линий кукурузы по сравнению с известными (2002-2007 гг)

Примечания: данные опытов М.Я. Кирпы [1]; экспериментальные данные исследований

Подтверждением этого являются результаты исследования характера вариации между параметрами линейных размеров и фракциями в разрезе гибридов и линий (табл. 2). В исследованиях наиболее вариабельным оказалось соотношение фракций «мелко-крупная» по признаку «ширина зерновки», в которой отношение составляло 23,6-28,4% в зависимости от особенностей гибридов и линий.

Отношение фракций «среднее-мелкая» и «крупная-средняя», выделенными по признаку ширина зерновки, варьировало в пределах 13,5-16,4% и 11,2-12,9% соответственно, т.е. между крупной и средней фракциями разница была наименьшей.

Соотношение фракций, сформированных по другим признакам сепарирования, состояло по разному. Так, среди фракций, сформированных по параметрам длины и толщины зерновки, наиболее вариабельной была группа «мелко-крупная». Другие же группы, такие как «крупная-средняя», «средняя-мелкая» имели изменчивый характер вариации, без четкой закономерности между собой.

Таблица 2

Вариация между фракциями семян кукурузы в зависимости от признаков сепарирования,%

(2002-2004 гг)

Уровень и характер вариации между отдельными фракциями зависел также от генотипа кукурузы. При этом особенности вариации передавались от самоза-пиленой линии (материнской формы) к гибрида.

В целом изучаемые признаки сепарирования имели разный характер изменчивости. Ширина зерновки более изменчивой признаку, соотношение фракций за ней составляло в пределах 11,2-28,4%. Соотношение по толщине зерновки составляло 1,7-19,7%, по длине соответственно 0-11,8%.

Следовательно, применение способа сепарирования по признаку «ширина зерновки» позволяет достичь большей вариабельности фракций, выделить семена с разной крупности, массой 1000 зерен, сходством, производительностью. Это может быть особенно эффективным при сепарировании семян кукурузы в режимах сорта-ния-калибровки.

Для сортировки-калибровки семян кукурузы по признаку ширины зерновки были использованы сортировочные сита с круглыми отверстиями диаметром 10-5,5 мм. В результате получали 3 посевные фракции: крупную, среднюю, мелкую (табл. 3). В крупной фракции относили семена сходом с решета с отверстиями 9-10 мм и содержанием 12,3-15,1% от общей массы; к средней — сходом — 7-8 мм и содержанием 67,3-73,5%; к мелкой — востоком — 5,5-7 мм и содержанием 13,4-27,1% в зависимости от гибридов и линий кукурузы.

Таблица 3

Характеристика фракций семян гибридов и самозапыленных линий кукурузы

(2005-2007 гг)

Кроме показателей линейного размера семян кукурузы сепарувалы также по признаку «удельная масса» зерновки. Для каждого гибрида массу подбирали индивидуально в зависимости от плотности зерновки. При сепарировании семя удельной массой было получено три фракции: тяжелую (> 1,225) с выходом 31,648,6%, среднетяжелых (1,225-1,195), выход — 26,4-40,0% и легкую (<1,195), выход 25, 0-28,4%. Полученные по размеру и удельной массой посевные фракции имели различные фи-физико-механические свойства. Так, семена третьей посевной фракции снижало массу 1000 зерен, прочность и плотность по сравнению с другими и посевной группой. Особенно снижались прочность и плотность семян при отборе мелкого по ширине зерновки и легкого по удельной массой. Зафиксировано также зависимость объема одной зерновки от ее массы, а именно с увеличением объема повышалась масса 1000 зерен. В рамках различных фракций колебания объема зерновки составило 38,0-98,6 мм3 (сепарирования по признаку его ширины), 50,8-56,1 мм3 (сепарирования по толщине), 10,9-40,8 мм3 (сепарирования за удельной массой). Несколько иными оказались результаты сепарирования по признаку толщины зерновки. Так, семена средней фракции характеризовалось большей массой 1000 зерен и объемом, по сравнению даже с крупной. Это является доказательством того, что величина семян кукурузы в большей степени связана с шириной зерновки и значительно меньше с ее толщиной или длиной. Посевные и урожайные свойства семян кукурузы также изменялись зависимости от крупности, способа сепарирования и посевной фракции (табл. 4). При сепарировании по признакам ширины и удельной массы зерновки получали три разнокачественных посевные фракции. Среди них низкого качества мало семян третья фракция (мелкое и легкое) у которого сходство снижалась при стандартном проращивании на 7-16%. При сепарировании по признаку толщины зерновки получали посевные фракции, близкие по качеству. Пределы колебаний лабораторной всхожести семян всех трех фракций составляли 2-5%. В полевых опытах качество семян кукурузы также была различной в зависимости от посевных фракций и погодно-климатических условий года. Так, полевая всхожесть крупной и средней фракции, полученных при сепарировании по признаку "ширина зерновки", была выше на 8-10%, а урожайность - на 10,1-11,2% (0,74-0,84 т / га ) по сравнению с мелким. Семена крупной и средней фракции между собой практически не отличалось. Таблица 4 Сходство и урожайность семян гибрида Днепровский 337 МВ зависимости от различных способов сепарирования (2003-2005 гг) При сепарировании по признаку "удельная масса" также получены посевные фракции семян высокого качества - тяжелая и среднетяжелых. По полевой всхожестью семян тяжелой фракции превышало крупную (по ширине зерновки) на 4%, по урожайности - на 5,7% (0,43 т / га). Среднетяжелая и средняя (по ширине зерновки) были по качеству практически равнозначны. Но легкая, сформированная по удельной массой фракция, оказалась наименее качественной, по сравнению даже с мелкой полевая всхожесть снижалась на 11%, урожайность - на 12,8% (на 0,85 т / га). Сепарирования по признаку "толщина зерновки" приводило к формированию трех посевных фракций, равнозначных по качеству. Колебания полевой всхожести между такими фракциями составляло до 1%, урожайности - в пределах 0,01-0,11 т / га. Установленные нами закономерности относительно процесса сортировки-калибровки семян кукурузы подтверждалось также на примере гибридов Днепровский 181 СВ, Белозерская 295 СВ, Дар 347 МВ, Кодацкий 442 СВ. В частности, при сепарировании гибрида Дар 347 МВ получали три фракции с разными посевными и урожайными свойствами (табл. 5). Таблица 5 Посевные качества и урожайные свойства семян гибрида Дар 347 МВ зависимости от различных способов сепарирования, семена Протравленные (2008-2009 гг) Как видно из таблицы, выход наиболее качественных фракций этого гибрида при сепарировании зависел от его образа и составил 91,8% по ширине зерновки, 79% по толщине, 71,6% за удельной массой. При посеве такими фракциями полевая всхожесть семян повышалась на 5-7%, урожайность зерна - на 0,54-0,69 т / га. Снижению полевой всхожести от посева мелким и легким семенами составляло 914%, урожайности зерна 1,71-1,94 т / га по сравнению с крупным. Выводы. В процессе сепарирования семян гибридов и самозапыленных линий кукурузы необходимо учитывать прежде всего основные технико-технологические признаки разделения зерновых смесей - линейный размер зерновки, ее величина, массу 1000 зерен, удельную массу. Способ сепарирования по этим признакам влияет на выход семян, их посевные и урожайные свойства. Выбор способа зависит еще от цели зерносепарации. При сепарировании в режимах сортировки-калибровки наиболее эффективным является способ разделения зерновой массы по ширине и удельной массой зерновки, который обеспечивает выход высококачественных семян в пределах 72-92% в зависимости от гибрида или самозапыленных линии. При сепарировании в режимах очистки эффективно также разделение по признаку толщины и длины зерновки с целью отбора тяжело отделяемые примесей. Число посевных фракций, полученных в режимах сортировки-калибровки, зависит от ровности и сортовых особенностей семян кукурузы - в случае высокой ровности (80% и более) фракции крупного и среднего по размеру семян допускается объединять.