Скарификация в ботанике подразумевает ослабление, открытие или иное изменение оболочки семени для стимуляции прорастания . Скарификация часто выполняется механически, термически и химически. Семена многих видов растений часто непроницаемы для воды и газов, что предотвращает или задерживает прорастание. Любой процесс, направленный на то, чтобы сделать тесту ( семенную оболочку) более проницаемой для воды и газов, известен как скарификация.
Скарификация, независимо от типа, работает за счет ускорения естественных процессов, которые обычно делают оболочки семян проницаемыми для воды и воздуха. Для костянок (косточковых плодов) скарификация также распространяется на ослабление или удаление твердой оболочки эндокарпия вокруг семени.
Независимо от метода, скарифицированные семена плохо хранятся и их необходимо быстро высаживать, чтобы они не стали нежизнеспособными.
Наиболее распространенным типом скарификации является механическая скарификация .
При механической скарификации семенная кожура физически открывается, чтобы впустить влагу и воздух. [1] Семенную оболочку можно надпилить металлическим напильником, потереть наждачной бумагой, надрезать ножом, осторожно расколоть молотком или ослабить или открыть любым другим способом.
На впитывание воды через мембрану оболочки семени влияет температура воды. Виды, которые могут выдерживать горячую воду, прорастут быстрее в этих условиях, чем в холодной водопроводной воде.
Университет штата Северная Каролина рекомендует помещать семена в кипящую воду и замачивать их, пока вода не остынет до комнатной температуры, а затем вынимать семена из воды и сеять. [2] Плавучесть плавающих семян должна быть компенсирована силой тяжести , чтобы погрузить их, этого можно добиться с помощью инфузора .
Скарификация горячей водой может сочетаться с химической скарификацией, но при этом могут потребоваться средства защиты от образующихся газов.
Обработка горячей водой также используется для удаления патогенов. Помещение семян в 90 °C на 90 секунд с последующим погружением в холодную воду на 30 секунд убивает человеческие патогены Escherichia coli O157:H7 и Salmonella . [3] Различные патогены растений также убиваются при обработке горячей водой. [4]
В некоторых сообществах чапараля семена некоторых видов требуют огня и/или дыма для прорастания. Исключением из этого явления является западный ядовитый дуб , чья толстая оболочка семян обеспечивает эффект отсрочки прорастания, но не требует огневой скарификации. [5]
Химическая скарификация обычно происходит в природе в ходе эндозоохории — когда животные потребляют фрукты и семена, а их желудочные кислоты размягчают и начинают разрушать яички , делая их более проницаемыми для воды. После того, как семена были выброшены через дефекацию, они не только предварительно упакованы в богатые питательными веществами фекалии растений , но и более восприимчивы к имбибиции — процессу поглощения воды, необходимому для начала прорастания . [6]
Искусственная скарификация подразумевает использование человеком одного или нескольких химикатов для имитации естественных желудочных кислот плодоядных животных для содействия прорастанию. [6] Она может включать замачивание семян в точно концентрированных кислотных или основных растворах в течение различного количества времени. Химикаты, такие как серная кислота или даже бытовая химия, могут быть использованы для воздействия на этот процесс. Химическая скарификация также может быть достигнута с помощью использования питательных солей, таких как нитрат калия .
Распространенные химические вещества, не требующие специального разрешения в форме раствора:
Чистые формы перечисленных выше химических веществ не нужны и часто требуют получения специального разрешения.
Поскольку скарифицированные семена, как правило, прорастают чаще и быстрее, чем неизмененные семена, скарификация находит применение не только в промышленности, но и в малых масштабах. Например, в домашних садах семена растений, которые в противном случае трудно вырастить из семян, можно сделать жизнеспособными с помощью скарификации. Оттаивание и замерзание воды, огня и дыма, а также химические реакции в природе — вот что позволяет семенам прорастать, но этот процесс можно ускорить, используя различные методы, описанные до сих пор. Общей целью является открытие семенной оболочки для доступа воздуха и воды в семена. В садоводстве скарификация часто используется для облегчения контролируемого и равномерного прорастания партий семян.
В новозеландском журнале экспериментального сельского хозяйства была опубликована статья , в которой авторы заявили, что семена, которые они исследовали в своем исследовании, прорастали только на 30% в предпочтительных условиях, однако, когда их обрабатывали химически концентрированной серной кислотой или механически скарифицировали, всхожесть увеличивалась до более чем 80%. [7]
Другое исследование было проведено на четырех различных типах видов люпина Большого Бассейна , чтобы увидеть эффект различных методов скарификации на указанные семена. Люпин длинношпорный , серебристый люпин , волосатый крупнолистный люпин и шелковистый люпин были четырьмя видами, с которыми проводились эксперименты на протяжении всего исследования. Виды показали различную реакцию на скарификацию. Самая высокая всхожесть шелковистого люпина была достигнута с помощью механической скарификации в 66,4%, в отличие от его 22%-ной всхожести, обнаруженной в контрольной группе. При использовании термической и химической скарификации всхожесть увеличилась до 48,8% и 44% соответственно. 68% семян люпина длинношпорного проросли в контрольной группе, в то время как все методы скарификации снизили процент успешности прорастания. У серебристого люпина проросло 52% семян контрольной группы, но при механической скарификации этот показатель вырос до 85,2%. Наконец, всхожесть контрольной группы люпина мохнатого крупнолистного составила 32%, а при обработке серной кислотой она возросла до 76,8% [10] .
