VÝZNAM PODMÍNEK MNOŽENÍ A DETEORACE SEMEN PRO KVALITU OSIVA

Doc.Ing.Václav Hosnedl, CSc.

ČZU v Praze, Katedra rostlinné výroby

Kvalitu osiva je nutné chápat jako komplex biologické a semenářské hodnoty. Laboratorními rozbory vzorku osiva, realizovanými za přesně stanovených standardizovaných podmínek lze získat poměrně dobré informace o některých semenářských hodnotách (čistota osiva, čistota odrůdy, zdravotní stav, HTS, vyrovnanost, laboratorní klíčivost, vlhkost aj.). Hodnocení znaků osiva založené na biologických testech nám však mnohdy dává variabilní výsledky při každém nově prováděném testu (při jejich provádění různými laboratořemi). Tato skutečnost vyplývá ze složitosti vzájemných vztahů mezi “vnitřní kvalitou semen a prostředím” a z rozmanitosti rostlinných druhů. Proto ani precizně uplatňovaná standardizovaná metoda nemůže poskytnout absolutní hodnotu některých kvalitativních znaků, zejména v případech, kdy semena v osivu mají sníženou vitalitu, anebo došlo k vyvolání sekundární dormance. Tím nelze zpochybňovat výsledky semenářské kontroly např. laboratorní klíčivosti a jejich nezbytnost pro vyjádření jednoho z nejvýznamnějších znaků kvality osiva, podílu životaschopných semen v partii (za určitých standardních, pro většinu semen optimálních podmínek). Metodiky biologických testů jsou obrazem skutečného stupně poznání fyziologie klíčení, praktických zkušeností semenářské kontroly v celosvětovém měřítku a statistických metod.

Pěstitel potřebuje o kvalitě osiva vědět více. Zajímá jej zejména predikce polní vzcházivosti a skutečná biologická hodnota ve vztahu k produkční schopnosti založeného porostu. Z výše uvedeného vztahu “kvalita semen - prostředí při vzcházení” vyplývá, že hledání korelací jakostních znaků osiva k polní vzcházivosti je mnohem obtížnější než běžné vyjadřování samotných semenářských hodnot. Hlavní překážkou jsou proměnlivé a nestandardní podmínky prostředí, často až stresového charakteru, které jsou obtížně přímými biologickými testy podchytitelné. Naopak za takových podmínek vzcházení se ještě více projeví vnitřní kvalita semen v osivu. Ke zlepšení predikce vzcházivosti dílčím způsobem přispívá zavádění některých testů vitality osiva. Problematikou produkční hodnoty osiva se semenářský výzkum velmi nerad zabývá. Přesto z výsledků praxe i z poměrně malého množství publikovaných vědeckých prací lze vyvodit některé obecně platné závislosti, avšak doposud s nedostatečným zdůvodněním. Lze přijmout názory TeKrony (1991), který význam kvality osiva pro produkční schopnost porostu diferencuje podle plodin, respektive podle toho, která část rostliny tvoří hospodářsky významný produkt (ve kterém období vegetace se sklízí). Autoregulační a kompenzační schopnosti porostů plodin sklízených pro vyzrálá semena (na konci generativního období) mohou dle podmínek prostředí a agrotechniky do značné míry eliminovat původní sníženou vitalitu osiva za předpokladu, že se podaří založit porost o optimální struktuře. Dle TeKrony je největší dopad kvality osiva na produkci založeného porostu u plodin sklízených v průběhu vegetace (např. zeleniny, řepa). Dle našich dlouhodobých pokusů s pšenicí a jarním ječmenem i z výsledků řady evropských autorů je význam kvality osiva pro založení porostu a pro jeho produkční schopnost prokazatelný u všech plodin, včetně obilnin (rozdíly ve výnosech různých partií osiva 0-0,5 t.ha-1), avšak definování vztahu semenářských hodnot osiva k jeho produkční schopnosti je problematické. Za významný faktor je v tomto smyslu označována provenience osiva.

Podmínky prostředí při množení osiv

Jestliže v úvodní pasáži byl vyzdvižen složitý vztah mezi “kvalitou semen a prostředím” a jeho význam v biologických vlastnostech osiva (laboratorní klíčivost, polní vzcházivost, přímé testovací metody vitality), má pro utváření kvality osiva stejný význam opačná interakce mezi “prostředím a kvalitou semen”. Také těmto otázkám již byla z fyziologického hlediska věnována značná pozornost, ze které opět vyplynula složitost a komplexnost působení podmínek prostředí na semenářskou a biologickou hodnotu osiva. Komplexnost podmínek prostředí zahrnuje jak podmínky půdní, tak povětrnostní, významným faktorem je i celkový stav množitelského porostu (ovlivněný agrotechnikou). Podmínky prostředí působí na utváření biologické hodnoty přímo i nepřímo, např. tím, že jsou více nebo méně příznivé pro rozvoj některých patogenů.

Co provenience představuje a jak se může podílet na kvalitě osiva polních plodin? Běžný výklad provenience osiva znamená přírodní podmínky, za jakých bylo množení uskutečněno.

K základním přírodním podmínkám náleží podmínky půdní a klimatické. Podmínky půdní jsou stálejšího charakteru a lze je přesně definovat. Některé vlastnosti půd se mohou částečně měnit vlivem systémů hospodaření (změna půdní úrodnosti, fyzikálních, agrochemických vlastností a biologických funkcí půd).

Velmi významnou složkou podmínek prostředí jsou podmínky klimatické. Mezi hlavní meteorologické faktory náleží podmínky teplotní, srážkové a sluneční záření a jejich stabilita v jednotlivých letech. Při posuzování vlivu povětrnostních podmínek jsou významné nejen skutečné parametry počasí, ale rovněž časový termín jejich vlivu (fáze vývoje rostlin a zrání semen). Teplotní a srážkové podmínky ovlivňují rovněž délku období vývoje semen a jejich hormonální činnost. Vyšší klíčivost osiva je např. spojována s vyššími teplotami v období zrání semen, krátkým dnem, červenou složkou světelného spektra, se suchem, ale také s vyšší hladinou N v půdě. Kolník (1992) např. v obecné rovině uvádí, že zrno obilnin dosahuje největší růstovou sílu při teplém počasí (nejlépe 20-23 oC) a při vysoké intenzitě slunečního záření. Podle Fennera (1991) je klíčivost v pozitivní korelaci s teplotou v posledních 30 dnech před plnou zralostí. Výrazný negativní vliv na utváření semenářské hodnoty mohou mít nejen teploty extremně vysoké (např. nad 30 oC, příp. nad 35 oC), ale i velmi nízké teploty, zejména pokud jsou doprovázeny deštivým počasím (podle doby jejich výskytu). Nejčastěji jsou do vztahu s kvalitou semen dávány teplotní podmínky závěrečné fáze dozrávání tj. podmínky při vysychání semen na rostlinách (posledních 5 - 10 dnů).

Semena dosahují nejvyšší vitality velmi brzy, podle většiny fyziologů již před fyziologickou zralostí (zastavení převodu asimilátů do semen). V dalším období mohou i na mateřské rostlině nastupovat pochody deteorace, vedoucí ke stárnutí semen. Pozdní sklizeň zpravidla zhoršuje biologickou hodnotu a sklizeň předčasná se projeví ve snížené energii klíčení.

Území naší republiky je členěno podle klimatických charakteristik (teplotních, srážkových) a dalších přírodních podmínek např. do výrobních typů, pěstitelských oblastí apod. Dané členění logicky značně koresponduje s nadmořskou výškou. Provenience osiva je v nejzákladnější podobě charakterizována právě výrobní oblastí a nadmořskou výškou a při větších rozlohách území též zeměpisnou šířku.

Jedním z cílů našeho semenářského výzkumu bylo lépe zhodnotit skutečné podmínky prostředí při zrání porostů obilnin a luskovin. Ty byly doposud vyjadřovány spíše staticky, např. průměrnými teplotními a srážkovými charakteristikami v určitém měsíci anebo v určité měsíční dekádě, ale nebraly v úvahu fenologickou fázi porostu. Naše pozornost byla věnována stabilitě počasí a časové variabilitě nástupu období metání-zralost nebo kvetení-zralost. Dostupnost záznamů fenologických pozorování na ÚKZÚZ a meteorologická pozorování Českého hydrometeorologického ústavu umožnily vyhodnotit jeden z nejvýznamnějších faktorů, teplotu a orientačně posoudit podmínky srážkové. Modelovými plodinami byl jarní ječmen a hrách.

Výsledky fenologických pozorování u jarního ječmene za období 15 let (r.1980 - 1994) na 11-ti stanovištích ÚKZÚZ reprezentují nadmořskou výšku od 190 m do 647 n.m. Vliv ročníku na časový termín dosažení zralosti ječmene (graf 1) pouze potvrzuje známé skutečnosti, vyplývající z geografické polohy ČR. Z grafu rovněž vyplývá vliv stanoviště (zpravidla nadmořské výšky) na výrazné diference v časovém termínu zralosti. V závislosti na ročníku kolísá v každé nadmořské výšce časový termín zralosti mezi 21 dny až 33 kalendářními dny (graf 2). Z fenologických sledování rovněž vyplývá, že s nadmořskou výškou je termín zralosti ječmene na ročníku více závislý.

Ročníková variabilita termínu zralosti porostu ječmene je velmi významná a znamená, že dozrávání plodiny na různých lokalitách přichází do značně odlišných teplotních a zpravidla i srážkových podmínek. Ty se pak v závislosti na dalších faktorech (výživný stav půdy, LAI, choroby aj.) podílejí na variabilitě délky celého období tvorby semen a zrání (graf 3). Průměrná délka období metání - zralost ječmene je 47,9 dne, avšak v závislosti na podmínkách prostředí kolísá mezi 34 - 69 dny. Prokazatelný vliv na průměrnou délku období metání-zralost má stanoviště a částečně nadmořská výška. Závislost délky tohoto období na povětrnostních podmínkách ročníku je velmi vysoká ve všech lokalitách, tj. včetně všech nížinných poloh.

Časové posuny fáze plné zralosti ječmene a velká proměnlivost délky celého období metání-zralost jsou objektivní příčinou značné vyrovnanosti teplotních podmínek závěrečné fáze zrání (graf 4, tab.1). Budeme-li teoreticky považovat za rozhodující období vlivu teplot na semenářskou a biologickou hodnotu osiva posledních 5-10 dnů dozrávání (vysychání obilek), zjistíme průkazný vliv ročníku, ale neprůkazný vliv stanoviště, s výjimkou lokality v nadmořské výšce nad 600 n.m. Prakticky pozdější termín zralosti ječmene v bramborářském výrobním typu znamená časový posun závěrečné fenofáze zrání do pozdějšího teplejšího období letních měsíců.

Vezmeme-li v úvahu, že významná je nejen průměrná teplota, ale rovněž frekvence teplot optimálních a extremních, pak podle tab.1 vyplynou z patnáctileté řady průkazné rozdíly u extremní polohy v nadmořské výšce nad 600 m.m. Konkrétní poloha může ovlivnit teplotní podmínky zrání i u lokalit řepařského výrobního typu (Chrlice, Sedlec). Z fyziologického hlediska je významný negativní vliv extremních teplot v období nalévání obilek a při dozrávání. Ve frekvenci tropických (teploty nad 30 oC) a chladných dnů (průměrná teplota pod 15 oC), které významně ovlivňují procesy tvorby a ukládání asimilátů, nebyly pro období dozrávání ječmene zjištěny významnější rozdíly u žádné lokality.

Obdobný charakter vztahů fenologie zrání a nadmořské výšky, prezentované osmi lokalitami ÚKZÚZ byl zjištěn u hrachu.

Závěrem lze konstatovat, že variabilita teplotních podmínek v období zrání a délka tohoto období ovlivňují časový posun této fáze do teplejšího letního období. Závěrečná fáze dozrávání ječmene a hrachu tak na stanovištích v nadmořské výšce 190 - 460 m.m. probíhá za poměrně stejných teplotních podmínek. V širších souvislostech to znamená, že u ranějších plodin nebudou teplotní podmínky v řepařském výrobním typu a v nižších polohách bramborářského výrobního typu ČR (přibližně do 500 m.m.) faktorem odlišnosti prostředí. Zároveň ze vztahu fenologických fází, nadmořské výšky a povětrnostních podmínek lze odvodit nárůst významu provenience (nadmořské výšky stanoviště) u plodin běžně dozrávajících až na konci letního období a na podzim. V těchto případech lze předpokládat prohlubování teplotních rozdílů mezi lokalitami v různé nadmořské výšce.

Význam původu osiva je daleko širší a nelze jej soustředit pouze na vztah vitality a teplotních podmínek. Velmi důležitý je infekční tlak chorob v různých lokalitách anebo počasí při vlastní sklizni (srážkové podmínky).

Stárnutí, deteorace a kvalita osiva

Po dosažení nejvyšší vitality semen (před anebo v období fyziologické zralosti) mohou již na mateřské rostlině nastupovat deteorační procesy s vlivem nejprve na vitalitu a dále na celkovou životaschopnost. Proces deteorace je opět závislý na podmínkách prostředí a vitalitě semen. Různé typy přírodního stresu v období vývoje semen a před fyziologickou zralostí mohou snižovat dlouhověkost semen, stejně jako deficit minerálních látek (N, K, Ca), anebo nevyzrálost semen. Jakékoliv poškození semen vede ke zrychlení pochodu deteorace. Význam mají podmínky sklizně (mechanické poškození), posklizňového ošetření (mechanické a tepelné poškození) a uskladnění (vlhkost, teplota, délka). Je zapotřebí si uvědomit, že proces deteorace je nevratný a u poškozeného osiva nelze již zlepšit kvalitu nějakým speciálním ošetřením.

K nejzávažnějším projevům deteorovaných semen náleží zvýšená citlivost na podmínky prostředí při klíčení a vzcházení a postupné odumírání semen v osivu. Poklesu klíčivosti zpravidla předchází snížená energie klíčení.

Znalost faktorů zapřičiňujících deteoraci umožnila vyvinout speciální testy pro hodnocení vitality osiva. Testem urychleného stárnutí lze za zvýšené teploty a vzdušné vlhkosti ve velmi krátké době vyvolat takové změny v semenech, které jsou běžné pro přirozené stárnutí osiva v průběhu skladování. Zásadním problémem těchto testů je jejich důsledná standardizace.

Několikaleté experimenty s testy urychleného stárnutí na katedře rostlinné výroby poskytly výsledky životních projevů semen hrachu a obilek ječmene po deteoraci. Pokusy z let 1993 a 1994 (tab.2) prokázaly vztah ke snižování klíčivosti i polní vzcházivosti osiva a k výsledkům konduktometrického testu vitality u hrachu. Při zakládání vyrovnaných porostů je však důležitá nejen celková vzešlost porostu, ale i vyrovnanost rostlin. Vyrovnanost klíčení může být v praxi vyjádřena hodnotou energie klíčení, ve výzkumu se vyjadřuje hodnotou MTG (střední doba klíčení). Deteorované osivo dává vždy základ méně vyrovnanému klíčení a tím i méně vyrovnanému porostu. Na rozdíl od možnosti regulace porostu počtem vysévaných semen, vyrovnanost klíčení nemůžeme ovlivnit.

Další studium deteorace potvrzuje snižování vitality osiva, projevující se větší citlivostí na faktory prostředí při klíčení a vzcházení (např. větší poškození při bobtnání, tvorba inhibičních látek, pomalejší a nevyrovnané klíčení).

Tato práce vznikla za podpory grantů GA ČR č. 503/93/0213 a č. 521/96/0616.

Tab.1 Teplotní podmínky dozrávání jarního ječmene

(zpracováno dle fenologických pozorování ÚKZÚZ v letech 1980 - 1994)

Tab.2 Klíčivost a polní vzcházivost ječmene a hrachu v závislosti na deteoraci osiva(osivo ze sklizně 1993 a 1994)

MTG = průměrná doba klíčení

ISTA m S = konduktometrická hodnota exsudátu semen při testu vitality