Porovnání metod zjišťování vitality osiva sóji

08. 09. 2022 Ing. Pavel Procházka Ph.D., Ing. Antonín Procházka; Česká zemědělská univerzita v Praze Osivo a sadba Zobrazeno 1317x

Sója luštinatá je plodina s nízkou autoregulační schopností porostu, proto jeho správné založení hraje ještě významnější roli než u plodin, jako je řepka či pšenice. Pokud nevzejde adekvátní počet rostlin, už těžko docílíme kýženého výnosu. Proto je vhodné mít ucelenou představu o kvalitě osiva, vybrat si vhodnou partii a zvolit adekvátní výsevek.

Semenářské parametry osiv

Semenářské parametry certifikovaných osiv jsou dány zákonem č. 219/2003 Sb., o oběhu osiva a sadby a jeho vyhláškami. Nejdůležitějším parametrem kvality osiva je (laboratorní) klíčivost, výhodná pro svou jednoduchost, opakovatelnost a standardizovaná pravidla v mezinárodním měřítku.

Jedná se o vlastnost osiva, která vyjadřuje schopnost semen vyklíčit (vytvořit optimálního klíčence) v laboratorních podmínkách. Ty lze považovat za optimální, neboť je charakterizuje stálá teplota, přiměřená vlhkost, absence škůdců a půdních chorob či inhibičních vlivů plevelů a mikroorganizmů. Udává se v procentech vyklíčených semen ze všech semen použitých ke klíčení a vyjadřuje tedy nejvyšší teoreticky možnou míru vzcházení.

Tento parametr však u partií mnohých plodin, například obilnin, pozbývá smyslu, neboť u nich umíme volbou odrůdy a agrotechniky vyprodukovat osivo s výbornou klíčivostí splňující semenářské normy. Z pohledu laboratorní klíčivosti tak mezi danými partiemi nebude rozdíl. Ten se však prokáže v případě stresových podmínek, jako je například suboptimální množství vody. Může se klidně stát, že osivo vykazující v optimálních podmínkách výbornou klíčivost vyklíčí ve stresových podmínkách hůře než osivo, které se prokázalo horší klíčivostí v optimálním prostředí.

Vlastnost vyklíčit ve stresových podmínkách vystihuje pojem vitalita neboli životaschopnost osiva, respektive jednotlivých semen. Popisují ji míra vyrovnanosti klíčenců dané partie, schopnost semen vzcházet v nepříznivých podmínkách a schopnost zachovat si klíčivost po skladování. Partie s vysokou životaschopností má potenciál dobře se projevovat i za podmínek pro daný druh neoptimálních.

Vitalita osiva a její testování

Někteří autoři uvádějí, že vitalita je přirozená vnitřní síla semen zajišťující rychlé klíčení a jeho dokončení i za různorodých přírodních podmínek. Jinými slovy se jedná o schopnost semen kvalitně vyklíčit ve stresovém prostředí. Určuje tak kvalitu osiva a potenciál rovnoměrného klíčení a vzcházení v polních podmínkách, jež se vyznačují vysokou rozmanitostí. Je tak vhodné hodnotit semena nejen pomocí klíčivosti, ale zejména právě podle vitality. K tomu je potřeba vyvinout rychlé a jednoduché metody s malými nároky na práci, které by byly přesné, reprodukovatelné a o vitalitě dobře vypovídaly.

Literatura uvádí, že testy vitality lze rozdělit na růstové, stresové a biochemické.

Růstové testy jsou založeny na tom principu, že vitálnější semena rychleji klíčí a rostou s větší energií. Růstovým testem tak lze určit vitalitu například tak, že založíme standardní laboratorní klíčivost, ale pro daný druh je určený den, kdy se klíčivost odečte, přičemž doba, kdy k odečtení má dojít, je nízká. Partie, která v den měření prokázala nejvyšší počet vyklíčených semen, je určena jako nejvitálnější. Vitalita je tak odhadnuta pomocí rychlosti vyklíčení v optimálních podmínkách.

Další metodou je vložit semena do klíčidla mezi dvě vrstvy vlhkého papíru. Po určité době jsou změřeny délky vyklíčených rostlin. Vitalita je v tomto případě odhadnuta pomocí délek klíčků. Klíčky lze také usušit při 100 °C a následně zvážit. Má se za to, že vitálnější porost dříve utvoří chlorofyl, začne asimilovat, a tím nabyde na hmotnosti. Vitalita je tak odhadnuta pomocí hmotnosti sušiny klíčenců.

Princip stresových testů spočívá v zatížení semen nepříznivými podmínkami, jako jsou extrémní teploty, vysoká vlhkost či fyzické bariéry. Je tak možno zasypat semena štěrkem, přes která vyklíčí jen ta zdravá, silná (vitální). Podobně lze přes semena přeložit speciální papír, který vitální semena svým vzrostným vrcholem prorazí, zatímco slabá semena nikoliv. V těchto testech je vitalita odhadnuta pomocí velikosti mechanické síly, kterou jsou klíčky schopny vyvinout.

Již zmiňovaný test urychleného stárnutí vyvinutý na Mississippi State University - osivo nejprve zatíží podmínkami majícími na osivo podobný vliv jako dlouhodobé přeskladnění a následně určí klíčivost. Vitalita je tak odhadnuta pomocí laboratorní klíčivosti po dlouhé době uskladnění (ta je v tomto případě nahrazena stresovou ekvivalentní zátěží).

Mezi metody chemické patří již zmiňované měření konduktivity, kdy je vitalita odhadnuta pomocí vodivosti roztoku vylouhovaných semen. Největší význam hraje vitalita u druhů se sníženou autoregulační schopností, kterým právě sója je.

Porovnání dvou metod testů vitality

V rámci porovnání dvou metod testů vitality osiva sóji byly provedeny jak laboratorní, tak i polní pokusy. Testovacím materiálem bylo celkem sedm partií pocházejících z různých oblastí od různých množitelů. Po obdržení osiva byla v laboratoři postupně provedena 4 opakování konduktometrického měření a 3 testy urychleného stárnutí, při nichž byla také odečtena laboratorní klíčivost. Pro testování vitality osiva sóji byly vybrány dva schválené testy v rámci metodiky zkoušení osiva a sadby ÚKZÚZ. Těmi jsou test urychleného stárnutí (TUS) a test konduktivity. V obou případech bylo postupováno dle aktuální platné metodiky (verze 2017) a nedošlo k odchylkám od uvedených postupů.

Laboratorní testy

Princip konduktometrického měření spočívá ve změření vodivosti výluhu semen. Má se za to, že mezi konduktivitou elektrolytu vzniklého uvolněním iontů ze semen do vody a vitalitou těchto semen existuje negativní korelace. Čím vyšší je vodivost výluhu vzorku, tím nižší je životaschopnost dané partie osiva. Jedná se o test nepřímý, neboť neměří vitalitu (vzcházivost ve stresových podmínkách) přímo stresováním semen. Test konduktivity měří jiné, zdánlivě nesouvisející znaky osiva, u nichž se prokázalo, že jsou spojeny s projevy vitality pozorovanými u klíčních rostlin. Kromě sóji se tato metoda používá i pro zkoušku životnosti hrachu (Pisum sativum) a fazolu (Phaseolus vulgaris). Výsledkem každého konduktometrického měření potom pro danou partii byla průměrná hodnota měrných vodivostí všech čtyř výluhů.

Pro účely pokusu jsme dále použili test urychleného stárnutí (ve zkratce TUS) modifikovaný o následnou zkoušku laboratorní klíčivosti. Jedná se o test vitality přímý, neboť je v laboratoři reprodukován stres životního prostředí a zaznamenává se míra vzcházivosti. Princip tohoto testu spočívá v krátkodobém vystavení semen vysoké teplotě a relativní vlhkosti (přibližně 95 %). Semena přijmou vláhu a voda v semenech společně s teplotou způsobí rychlé stárnutí semen. Má se za to, že partie, které si i po tomto procesu zachovají klíčivost, se v polních podmínkách budou vyznačovat vysokou vzcházivostí. Zároveň budou mít tato semena vyšší skladovací potenciál.

Cílem zkoušky laboratorní klíčivosti je určit schopnost dané partie osiva vyklíčit. Podmínky pro klíčení jsou zvoleny tak, aby semena měla ideální prostředí pro vyklíčení a zároveň, aby byly tyto podmínky jednoduše reprodukovatelné.

Výsledky testů

V grafu 1 vidíme závěry jednotlivých testů (polní vzcházivost, laboratorní klíčivost, konduktivita a TUS) pohromadě. Vzhledem k tomu, že jediná konduktivita nemá percentuelní jednotku a navíc má k vitalitě nepřímou úměru, vyjádřili jsme ji jako rezistivitu neboli převrácenou hodnotu vodivosti, normovanou na maximální naměřenou hodnotu nejlepší partie. Graficky pak rezistivita bude znamenat, že čím vyšší je hodnota ve sloupečku, tím je daná partie vitálnější.

V grafu 1 tak vidíme jednotlivé trendy. Například, partie číslo 6 má v porovnání s partií 5 nižší polní vzcházivost a zároveň i nižší laboratorní klíčivost, nižší klíčivost po urychleném stárnutí i nižší rezistivitu výluhu. Naopak, například partie 3 má vůči partii 1 nižší vzcházivost, nicméně všechny ukazatele kvality osiva má lepší.

V grafu 1 je dále vidět, že i když máme k dispozici jedinou odrůdu, mohou se polní vzcházivosti jednotlivých partií velice lišit. Rozdíl mezi partiemi 1 a 6 byl dokonce 93 %, neboli že při stejném výsevku (semen na plochu) docílíme u osiva partie 1 téměř dvojnásobného počtu rostlin na plochu než u osiva od partie 6. Vidíme tedy, že na kvalitu osiva nemá vliv pouze genotyp, ale velkou roli hraje i přístup agronoma, respektive podmínky prostředí v průběhu vegetace.

Naprosto základním testem každého osiva je dle ÚKZÚZ (2017) test klíčivosti v optimálních podmínkách, typicky v přesně definované teplotě, za dostatku vláhy a případně tmy, pokud to semeno vyžaduje. Spočítáním vyklíčených semen pak získáme horní odhad toho, kolik z nich může na poli vzejít.

Právě na grafu 1 u laboratorní klíčivosti vidíme, jak málo tento údaj vypovídá o kvalitě osiva sóji. Vzhledem k tomu, že jsme partie seřadili od nejvitálnější po nejhorší, čekali bychom i u klíčivosti sestupnou tendenci hodnot. Ta se však rozhodně neprojevuje. Adekvátně tato metoda zhodnotila pouze partii 6, která dopadla nejhůře nejen na poli, ale i na laboratorním klíčidle. Naopak velmi zkreslující údaje poskytuje tato metoda o partii 5. Z pohledu klíčivosti dopadla těsně jako druhá nejlepší. Z polní vzcházivosti však víme, že tato partie je ze všech testovaných druhá nejhorší. Rozhodovat se tedy mezi danými partiemi pouze na základě laboratorní klíčivosti, mohli bychom si chybně vybrat nekvalitní partii.

Pazderů (2019) zmiňuje, že mezinárodně nejpoužívanější způsob hodnocení osiva je laboratorní klíčivost. Za její oblibu a rozšíření může zejména jednoduchost, univerzálnost a opakovatelnost této metody. Poukazuje však na to, že pro stresové podmínky, jako je například sucho, není laboratorní klíčivost vhodným parametrem. Lazarová et al. (2019) uvádějí, že testování osiva z hlediska laboratorní klíčivosti nepodává adekvátní výsledky vypovídající o kvalitě semen v přirozených podmínkách. Problém metody spočívá v tom, že na laboratorním klíčidle vyklíčí prakticky všechna živá semena, kdežto ve stresových se výrazně projeví rozdíly mezi jednotlivými partiemi, které při hodnocení laboratorní klíčivosti jsou zastřeny.

Mezi laboratorní klíčivostí a kvalitou osiva (schopností vzejít ve stresovém prostředí polních podmínek) nebyla statistickým šetřením prokázána závislost. Vybírat kvalitní osivo pouze podle klíčivosti je neadekvátní, kvalita a klíčivost spolu nesouvisí. Pazderů (2019) doporučuje používat pro test laboratorní klíčivosti písek namísto filtračního papíru, čímž dojde k vytvoření suboptimálních podmínek. Dojde tím ke zvýraznění variability v rámci měřených partií, která je z hlediska klíčivosti na filtračním papíru minimální.

V grafu 1 jsme viděli, že zdaleka nejhorších výsledků (nejvyšší vodivosti výluhu, respektive nejnižší rezistivity) dosáhla opět partie 6. V tomto testu vykázaly nejlepší hodnoty varianty 3 a 5. Zatímco u první z nich je tento výsledek v souladu s měřením polní vzcházivosti, kde tato partie dosáhla též dobrých výsledků, v případě osiva partie 5 už si výsledky tolik neodpovídají. Zatímco z pohledu vzcházivosti dopadla tato partie jako druhá nejhorší, v případě testu konduktivity se umístila na pozici druhé nejlepší.

Graf 1 dále poukazuje na to, že test urychleného stárnutí opravdu měří klíčivost starého osiva. To plyne z toho, že v tomto grafu hodnoty klíčivosti bez urychleného stárnutí kopírují hodnoty po urychleném stárnutí. Tomu odpovídá i to, že tyto veličiny jsou silně korelované. Tato souvislost je logická.

Graf 2 ukazuje, že před sklizní byl nejhustější porost osiva partie 3 s počtem rostlin na metr čtvereční 72. Naopak nejřidší byl porost partie 6, a to s méně než 30 rostlinami na stejné ploše.

V grafu 3 můžeme vidět výnosy jednotlivých partií. Nejlépe z tohoto hlediska dopadla partie 3, nejhůře partie 6, stejně jako to bylo u polní vzcházivosti. Zajímavý trend je vidět na grafu výnosů, který očividně kopíruje původní sestupnou tendenci polní vzcházivosti jednotlivých variant. Mezi těmito veličinami byla statisticky prokázána velice silná lineární závislost, korelační koeficient má hodnotu 0,91. To je v souladu s výsledkem Caverzana et al. (2018), kteří tvrdí, že mezi vitalitou osiva a výsledným dosaženým výnosem panuje silná lineární závislost o velikosti 0,88 až 0,98.

Graf 1: Souhrnné vyjádření výsledků polní vzcházivosti, laboratorní klíčivosti, testu urychleného stárnutí a konduktometrického měření (rezistivity)

Graf 2: Hustota porostu po vzejití a před sklizní

Graf 3: Výnos jednotlivých variant (při 13% vlhkosti semen)

Závěr

Smyslem výzkumu bylo porovnat dvě metody testování kvality osiva. Vyhodnocením uskutečněných testů na osivu sóji bylo zjištěno, že pro testování jejich vitality se hodí metoda test konduktivity, která pomocí hodnot vodivosti roztoku vylouhovaných semen dobře vypovídá o jejich vitalitě.

Naopak, pouze samotná metoda testu urychleného stárnutí se ukázala jako nedostatečně vypovídající o vitalitě osiva sóji. Nebylo potvrzeno, že mezi závěry tohoto testu a opravdovou vitalitou semen existuje vztah.

Stejně tak se jako nevhodná metoda projevila zkouška laboratorní klíčivosti. Nelze tvrdit, že pokud se osivo prokáže vysokou laboratorní klíčivostí, tak se vyznačuje vysokou vitalitou a naopak.

Ukázalo se však, že pokud neměříme vodivost roztoku se semeny nýbrž jeho odpor, tak tyto hodnoty sice taktéž nevypovídají o kvalitě osiva, jsou však ve velmi silném vztahu k závěrům testu urychleného stárnutí. Jinými slovy, pokud jedno osivo prokáže nízký odpor výluhu a druhé vysoký odpor, test urychleného stárnutí taktéž u prvního osiva prokáže nízkou klíčivost a u druhého klíčivost vysokou.

Dále byla prokázána velice silná závislost mezi kvalitou osiva a výnosem porostu z takového osiva založeného.

Citovaná literatura je k dispozici u autorů.
Autoři děkují za podporu společnostem Obilka s.r.o. a Prograin ZIA s.r.o.