RESEARCH PAPER
Correlations between the physical properties of silver fir seeds
 
More details
Hide details
1
Katedra Maszyn Roboczych i Metodologii Badań, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie ul. Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn
2
Instytut Użytkowania Lasu i Techniki Leśnej Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków
3
Katedra Inżynierii Mechanicznej i Automatyki, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin
Publish date: 2018-07-04
Acceptance date: 2018-07-03
 
Acta Agroph. 2018, 25(2), 197–212
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
According to published research findings, germination rate and efficiency are largely determined by seed mass. However, it is difficult to calibrate seeds based on their mass on a large scale. Therefore, other traits strongly correlated with mass should be identified and used in the seed separation process. The aim of this study was to determine the range of variation in the basic physical properties of silver fir seeds, and the presence of correlations between these properties for the needs of the seed sorting process. The experiment was performed on 5 batches of seeds harvested from Polish tree stands in seed zone Jd62. The terminal velocity, thickness, width, length, angle of external friction and mass of every seed were measured. The values of these parameters were used to calculate the geometric mean diameter, aspect ratio, sphericity index and the density of seeds. Silver fir seeds can be divided into mass fractions based on the following parameters correlated with mass, arranged in decreasing order: thickness, length, terminal velocity, width, density and angle of external friction. To improve their quality, the analysed seeds should be sorted with the use of sieve separators with longitudinal openings, equipped with at least two sieves with working mesh dimensions of ≠3.5 mm and ≠2.25 mm. Such a set of sieves can support the separation of worthless seeds from the plumpest seeds characterised by potentially the highest germination capacity, which could be used for single-seed sowing or sown in single boxes and Styrofoam blocks in the production of seedlings with root balls.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Współzależności między cechami fizycznymi nasion jodły pospolitej
Abies alba, nasiona, wymiary, masa, cechy rozdzielcze, korelacja, sortowanie, frakcje
Z doniesień literaturowych wynika, że na tempo i efektywność kiełkowania nasion w dużym stopniu wpływa ich masa. Jednak ze względu na trudność przeprowadzenia na dużą skalę kalibracji nasion pod względem ich masy poszukuje się cech silnie z nią powiązanych, które w zastępstwie można wykorzystać przy separacji materiału nasiennego. W związku z tym celem pracy jest wyznaczenie zakresu zmienności podstawowych cech fizycznych nasion jodły pospolitej oraz określenie współzależności między tymi cechami w aspekcie wykorzystania uzyskanych informacji przy planowaniu i realizacji procesów sortowania nasion tego gatunku. Badaniami objęto 5 partii nasion, które pozyskano z polskich drzewostanów w regionie nasiennym Jd62. Dokonano pomiarów prędkości krytycznej unoszenia, grubości, szerokości, długości, kąta tarcia zewnętrznego i masy każdego nasiona. Na podstawie tych cech obliczono geometryczną średnicę zastępczą, wskaźnik proporcji wymiarów, wskaźnik sferyczności oraz gęstość nasion. Stwierdzono, że cechami rozdzielczymi, które można wykorzystać przy kalibracji nasion jodły pospolitej pod względem ich masy w kolejności malejącego związku korelacyjnego są: grubość, długość, prędkość krytyczna unoszenia, szerokość, gęstość oraz kąt tarcia zewnętrznego. W procesie uszlachetniania analizowanego materiału nasiennego powinno się stosować przede wszystkim separatory sitowe z sitami o otworach podłużnych, wyposażone w przynajmniej dwa sita: o wymiarze roboczym ≠3,5 mm i ≠2,25 mm. Dzięki takiemu zestawowi sit z materiału nasiennego będzie można wyodrębnić nasiona bezwartościowe oraz wydzielić frakcję nasion najbardziej dorodnych, którą ze względu na potencjalnie najwyższą zdolność kiełkowania można przeznaczyć do prowadzenia siewu punktowego lub obsiewania pojedynczych kaset i bloków styropianowych przy produkcji tzw. sadzonek z bryłką.
 
REFERENCES (61)
1.
Aguinagalde I., Hampe A., Mohanty A., Martin J.P., Duminil J., Petit R.J., 2005. Effects of life-history traits and species distribution on genetic structure at maternally inherited markers in European trees and shrubs. J. Biogeog., 32, 329-339, doi:10.1111/j.1365-2699.2004.01178.x.
 
2.
Ahmadi R., Kalbasi-Ashtari A., Gharibzahedi S.M.T., 2012. Physical properties of psyllium seed. Int. Agrophys., 26, 91-93, doi:10.2478/v10247-012-0013-y.
 
3.
Aniszewska M., Bluszkowska U., 2016. Variability of silver fir (Abies alba Mill.) cones – variability of cone parameters. Leśne Prace Badawcze, 77(3), 221-229, doi:10.1515/frp-2016-0024.
 
4.
Aniszewska M., Gendek A., Śliwińka J., 2017. Variability of silver fir (Abies alba Mill.) cones – variability structure of scale surface area. Leśne Prace Badawcze, 78(1), 5-13, doi:10.1515/frp-2017-0001.
 
5.
Aydin C., 2002. Physical properties of hazel nuts. Biosyst. Eng., 82(3), 297-303, doi:10.1006/bioe.2002.0065.
 
6.
Ballian D., 2013. Genetic overload of silver fir (Abies alba Mill.) from five populations from central Bosnia and Herzegovina. Folia Forestalia Polonica, series A, 55(2), 49-57, doi:10.2478/ffp-2013-0006.
 
7.
Ballian D., Halilović V., 2016. Variability of the silver fir (Abies alba Mill.) in Bosnia and Herze-govina. Wyd. Silva Slovenica, Sarajewo.
 
8.
Barbour J.R., Carvaiho J.P.F., 2009. Response of Rocky Mountain juniper (Juniperus scopulorum) seeds to seed conditioning and germination treatments. Seed Tech., 31(1), 43-54.
 
9.
Brus D.J., Hengeveld G.M., Walvoort D.J.J., Goedhart P.W., Heidema A.H., Nabuurs G.J., Gunia K., 2011. Statistical mapping of tree species over Europe. E. J. For. Res., 131, 145-157, doi:10.1007/s10342-011-0513-5.
 
10.
Carcaillet C., Muller S.D., 2005. Holocene tree-limit and distribution of Abies alba in the inner French Alps: anthropogenic or climatic changes? Boreas, 34, 468-476, doi:10.1080/03009480500231377.
 
11.
Carrillo-Gavilán A., Espelta J.M., Vilà M., 2012. Establishment constraints of an alien and a native conifer in different habitats. Biol. Invasions, 14(6), 1279-1289, doi:10.1007/s10530-011-0155-z.
 
12.
Castro J., 1999. Seed mass versus seedling performance in Scots pine: a maternally dependent trait. New Phytol., 144, 153-161, doi:10.1046/j.1469-8137.1999.00495.x.
 
13.
Castro J., Reich P.B., Sánchez-Miranda Á., Guerrero J.D., 2008. Evidence that the negative relationship between seed mass and relative growth rate is not physiological but linked to species identity: a within-family analysis of Scots pine. Tree Physiol., 28, 1077-1082, doi:10.1093/treephys/28.7.1077.
 
14.
Cescatti A., Zorer R. 2003. Structural acclimation and radiation regime of silver fir (Abies alba Mill.) shoots along a light gradient. Plant Cell Environ., 26, 429-442, doi:10.1046/ j.1365-3040.2003.00974.x.
 
15.
Czernik Z., 1993. Badania właściwości geometrycznych nasion jodły. Sylwan, 8, 57-64.
 
16.
Gradečki-Poštenjak M., Ćelepirović N., 2015. The influence of crown defoliation on the variability of some physiological and morphological properties of silver fir (Abies alba) seeds in the seed zone of Dinaric beech-fir forests in Croatia. Period. Biol., 117(4), 479-492, doi:10.18054/pb.2015.117.4.3428.
 
17.
Grochowicz J., 1994. Maszyny do czyszczenia i sortowania nasion. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Lublin.
 
18.
Häsler H., Senn J., 2012. Ungulate browsing on European silver fir Abies alba: the role ofoccasions, food shortage and diet preferences. Wildlife Biol., 18, 67-74, doi:10.2981/09-013.
 
19.
Huth F., Wehnert A., Tiebel K., Wagner S., 2017. Direct seeding of silver fir (Abies alba Mill.) to convert Norway spruce (Picea Abies L.) forests in Europe: A review. Forest Ecol. Manag., 403, 61-78, doi:10.1016/j.foreco.2017.08.017.
 
20.
Jalilian Tabar F., Lorestani A.N., Gholami R., Behzadi A., Fereidoni M., 2011. Physical and mechanical properties of Oak (Quercus Persica) fruits. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 13(4), 1-4.
 
21.
Jaworski A., 2011. Hodowla lasu. Tom III. Charakterystyka hodowlana drzew i krzewów leśnych. Wyd. PWRiL, Warszawa.
 
22.
Kaliniewicz Z., Anders A., Markowski P., Jadwisieńczak K., Krzysiak Z., 2017. Analiza cech fi-zycznych nasion wybranych gatunków jałowców. Acta Agroph., 24(3), 443-454.
 
23.
Kaliniewicz Z., Anders A., Markowski P., Jadwisieńczak K., Rawa T., 2016a. Influence of cereal seed orientation on external friction coefficients. T. ASABE, 59(3), 1073-1081, doi:10.13031/trans.59.11628.
 
24.
Kaliniewicz Z., Markowski P., Anders A., Jadwisieńczak B., Rawa T., Szczechowicz D., 2016b. Basic physical properties of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) seed. Technical Sciences, 19(2), 103-115.
 
25.
Kaliniewicz Z., Poznański A., 2013. Zmienności i wzajemna korelacja wybranych cech fizycznych nasion lipy drobnolistnej (Tilia cordata Mill.). Sylwan, 157(1), 39-46.
 
26.
Kaliniewicz Z., Tylek P., Markowski P., Anders A., Rawa T., Liedtke M., 2015. Selected physical parameters of common hornbeam (Carpinus betulus L.) nuts. Technical Sciences, 18(4), 247-259.
 
27.
Kaliniewicz Z., Tylek P., Markowski P., Anders A., Rawa T., Zadrożny M., 2012. Determination of shape factors and volume coefficients of seeds from selected coniferous trees. Technical Sci-ences, 15(2), 217-228.
 
28.
Kara M., Bastaban S., Öztürl I., Kalkan F., Yildiz C., 2012. Moisture-dependent frictional and aerodynamic properties of safflower seeds. Int. Agrophys., 26, 203-205, doi:10.2478/v10247-012-0029-3.
 
29.
Khan M.L., 2004. Effects of seed mass on seedling success in Artocarpus heterophyllus L., a tropical tree species of north-east India. Acta Oecol., 25, 103-110, doi:10.1016/j.actao.2003.11.007.
 
30.
Kim K.H., Shin S.H., Park S., Park J.C., Kang C.S., Park C.S., 2014. Relationship between pre-harvest sprouting and functional markers associated with grain weight, TaSUS2-2B, TaGW2-6A, and TaCWI-A1, in Korean wheat cultivars. SABRAO J. Breed. Genet., 46(2), 319-328.
 
31.
Linares J.C., 2011. Biogeography and evolution of Abies (Pinaceae) in the Mediterranean Basin: the roles of long-term climatic change and glacial refugia. J. Biogeog., 38, 619-630, doi:10.1111/j.1365-2699.2010.02458.x.
 
32.
Mabille F., Abecassis J., 2003. Parametric modelling of wheat grain morphology: a new perspective. J. Cereal Sci., 37, 43-53, doi:10.1006/jcrs.2002.0474.
 
33.
Markowski M., Majewska K., Kwiatkowski D., Malkowski M., Burdylo G., 2010. Selected geomet-ric and mechanical properties of barley (Hordeum vulgare L.) grain. Int. J. Food Prop., 13, 890-903, doi:10.1080/10942910902908888.
 
34.
Markowski M., Żuk-Gołaszewska K., Kwiatkowski D., 2013. Influence of variety on selected physical and mechanical properties of wheat. Ind. Crop. Prod., 47, 113-117, doi:10.1016/j.indcrop.2013.02.024.
 
35.
Matziris D., 1998. Genetic variation in cone and seed characteristics in a clonal seed orchard of Aleppo pine grown in Greece. Silvae Genetica, 47(1), 37-41.
 
36.
Mauri A., de Rigo D., Caudullo G., 2016. Abies alba in Europe: distribution, habitat, usage and threats. In: European Atlas of Forest Tree Species (Eds J. San-Miguel-Ayanz, D. de Rigo, G. Caudullo, T. Houston Durrant, A. Mauri). Publ. Off. EU, Luxembourg, pp. e01493b+.
 
37.
Mikola J., 1980. The effect of seed size and duration of growth on the height of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) provenances and progenies at the nursery stage. Silva Fenn., 14(1), 84-94, doi:10.14214/sf.a15010.
 
38.
Mohsenin N.N., 1986. Physical properties of plant and animal materials. Gordon and Breach Science Public, New York.
 
39.
Muller S., Nakagawa T., de Beaulieu J.-L., Court-Picon M., Carcaillet Ch., Miramont C., Roiron P., Boutterin C., Ali A.A., Bruneton H., 2007. Post-glacial migration of silver fir (Abies alba Mill.) in the south-western Alps. J. Biogeog., 34, 876-899, doi:10.1111/j.1365-2699.2006.01665.x.
 
40.
Norden N., Daws M.I., Antoine C., Gonzalez M.A., Garwood N.C., Chave J., 2009. The relationship between seed mass and mean time to germination for 1037 tree species across five tropical forests. Func. Ecol., 23(1), 203-210, doi:10.1111/j.1365-2435.2008.01477.x.
 
41.
Omobuwajo T.O., Sanni L.A., Balami Y.A., 2000. Physical properties of sorrel (Hibiscus sabdariffa) seeds. J. Food Eng., 45, 37-41, doi:10.1016/S0260-8774(00)00039-X.
 
42.
Parker W.C., Noland T.L., Morneault A.E., 2006. The effects of seed mass on germination, seedling emergence, and early seedling growth of eastern white pine (Pinus strobus L.). New Forests, 32, 33-49, doi:10.1007/s11056-005-3391-1.
 
43.
Rabiej M., 2012. Statystyka z programem Statistica. Wyd. Helion, Gliwice.
 
44.
Sabor J., 1984. Zależność między ciężarem a zdolnością kiełkowania nasion jodły pospolitej, Sylwan, 4, 59-69.
 
45.
Sevik H., Ayan S., Turna I., Yahyaoglu Z., 2010. Genetic diversity among populations in Scotch pine (Pinus silvestris L.) seed stand of Western Black Sea Region in Turkey. Afr. J. Biotechnol., 9(43), 7266-7272.
 
46.
Sevik H., Tapaçoğlu O., 2015. Variation and inheritance pattern in cone and seed characteristics of Scots pine (Pinus sylvestris L.) for evaluation of genetic diversity. J. Environ. Biol., 36, 1125-1130.
 
47.
Sivacioğlu A., 2010. Genetic variation in seed cone characteristics in a clonal seed orchard of Scots pine (Pinus sylvestris L.) grown in Kastamonu-Turkey. Rom. Biotechnol. Letters, 15(6), 5695-5701.
 
48.
Sologubik C.A., Campañone L.A., Pagano A.M., Gely M.C., 2013. Effect of moisture content on some physical properties of barley. Ind. Crop. Prod., 43, 762-767, doi:10.1016/j.indcrop.2012.08.019.
 
49.
Tracz M., Barzdajn W., 2007. The morphological traits of cones and seeds of Abies alba in the Middle Sudeten. Dendrobiology, 58, 59-65.
 
50.
Tylek P., 1998. Cechy planimetryczne nasion drzew liściastych. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 1, 22-24.
 
51.
Tylek P., 1999a. Problemy selekcji pneumatycznej nasion drzew leśnych, Sylwan, 12, 65-72.
 
52.
Tylek P., 1999b. Selekcja wagowa nasion jodły, modrzewia i świerka. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 3, 17-19.
 
53.
Tylek P., 2000. Układ optyczny do wspomagania pomiarów planimetrycznych nasion metodą analizy obrazu. Inżynieria Rolnicza, 7, 175-181.
 
54.
Tylek P., 2003. Efektywność podstawowych kryteriów sortowania nasion jodły pospolitej. Acta Agroph., 2(4), 857-866.
 
55.
Tylek P., 2006. Tarcie i sprężystość jako cechy rozdzielcze bukwi, Sylwan, 5, 51-58.
 
56.
Tylek P., 2011. Analiza cech aerodynamicznych nasion jodły pospolitej i buka zwyczajnego. Inży-nieria Rolnicza, 6(131), 247-253.
 
57.
Tylek P., Walczyk J., Sabor J., 2001. Czyszczenie i sortowanie nasion jodły pospolitej w pionowym strumieniu powietrza. Prace Komisji Nauk Rolniczych, 3, 153-160.
 
58.
Upadhaya K., Pandey H.N., Law P.S., 2007. The effect of seed mass on germination, seedling sur-vival and growth in Prunus jenkinsii Hook.f. & Thoms. Turk. J. Bot., 31, 31-36.
 
59.
Walczyk J., Tylek P., 1999. Analiza kryteriów sortowania i siew punktowy nasion jodły pospolitej. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie, 339(61), 209-220.
 
60.
Wu G., Du G., 2007. Germination is related to seed mass in grasses (Poaceae) of the eastern Qinghai-Tibetan Plateau, China. Nord. J. Bot., 25(5-6), 361-365, doi:10.1111/j.0107-055X.2007.00179.x.
 
61.
Załęski A. (red.), 1995. Nasiennictwo leśnych drzew i krzewów iglastych. Wyd. Oficyna Edytorska “Wydawnictwo Świat”, Warszawa.
 
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125