Способ предпосевной обработки семян растений

Способ предпосевной обработки семян растений

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а, более конкретно, к растениеводству, может найти применение при предпосевной обработке семян.

Для биологически активного воздействия на семена растений используют обработку их различными физическими методами.

Известен способ повышения урожайности растений (см. патент Великобритании №2145317, МПК А 01 К 29/00, опубликован 27.03.1985 г.), состоящий в том, что растения подвергают эффективному облучению магнитными импульсами переменной полярности, форма которых аналогична форме двухфазного потенциала с частотой следования 0,01-1,00 с и шириной импульсов 0,002 с.

Известный способ обеспечивает незначительное повышение всхожести семян растений. Применение известного способа не обеспечивает подсушивание семян и не оказывает бактерицидного или фунгистатического воздействия на семена.

Известен способ обработки семян (см. патент РФ №2175826, МПК А 01 С 1/00, опубликован 20.11.2001 г.), включающий воздействие перед посевом на обрабатываемые семена электромагнитным полем, амплитудно-модулированным колебаниями крайне низкочастотного диапазона, в течение 40-60 минут при напряженности поля 120-1400 А/м.

Известный способ обеспечивает увеличение всхожести семян, однако процесс обработки чрезмерно длителен, что негативно сказывается на его производительности, воздействие известным способом не оказывает бактерицидного или фунгистатического воздействия на семена.

Известен способ предпосевной обработки семян (см. патент РФ №2109429, МПК А 01 С 1/00, опубликован 27.04.1998 г.), при котором обработку ведут импульсном светом электрического разряда мощностью от 100 МВт и выше микросекундного диапазона длительностей от единиц мкс и более, а разряд осуществляют в воздухе при атмосферном давлении. Время облучения одной партии зерна составляет 20-40 минут.

Светоимпульсное облучение семян ускоряет всхожесть и темп роста растений, однако процесс обработки весьма длителен. Кроме того, такое воздействие по биологическим меркам является резким, «ударным» воздействием, что может привести к неконтролируемым биологически (генным) изменениям в семенах.

Известен способ обработки семян (см. патент РФ №2185714, МПК А 01 С 1/00, опубликован 20.10.2002 г.), заключающийся в облучении семян электромагнитным сверхвысокочастотным полем миллиметрового диапазона волн циклическими периодами во взвешенном состоянии семян при их турбулентном перемешивании в объемном резонаторе с принудительной вентиляцией в течение 10 минут.

Известный способ повышает стойкость проростков семян древесных пород к инфекционному полеганию на ранних стадиях развития, однако процесс обработки длителен и осуществляется отдельными циклами, что значительно снижает его производительность, воздействие известным способом не оказывает бактерицидного или фунгистатического воздействия на семена.

Известен способ обработки семян растений (см. патент Китая №1067350, МПК А 01 С 1/00, опубликован 30.12.1992 г.), включающий помещение семян в камеру и ее вакуумирование, создание в камере газового разряда в форме плазмы, выдержку семян в плазме 1-160 минут при температуре от -20°С до -60°С.

Недостатками известного способа обработки семян являются значительная длительность процесса обработки и необходимость создания в камере низких температур.

Известен способ обработки семян холодной плазмой импульсного газового разряда (см. патент США №6543460, МПК В 08 В 7/04, опубликован 08.04.2003 г.) частотой 3,56-13,56 МГц в течение 15-30 минут при их интенсивном перемешивании.

Известный способ обеспечивает протравливание поверхности семян для удаления с нее фунгицидов и инсектицидов, но не оказывает на семена биологически активного воздействия. В известном способе при длительном воздействии на семена плазмой может происходить разрушение наружной защитной оболочки семян, что приводит к потере посевных качеств семян, семена легко заражаются различными инфекциями, происходит загнивание семян при хранении, и сокращаются сроки сохранности семян после такой обработки.

Известен способ предпосевной обработки семян растений плазмой газового разряда (см. патент США №5281315, МПК H 05 F 3/00, опубликован 25.01.1994 г.), включающий размещение семян растений в камере между электродами, напуск в камеру неорганического газа или смеси неорганических газов до давления от 0,05 Торр до 5,0 Торр, создание в камере низкотемпературной плазмы газового разряда при приложении к электродам высокочастотного напряжения частотой 1-40 МГц и мощности электрического разряда от 0,003 Вт/см³ до 1,5 Вт/см³ и воздействие на семена плазмой газового разряда в течение 5-500 с.

Известный способ не позволяет определить оптимальные режимы обработки для семян различных растений. В то же время семена овощных, зерновых, кормовых, цветочных, декоративных, лекарственных растений, клубни, луковицы, семена древесных растений различаются размерами, массой, структурой и жесткостью (прочностью) защитной оболочки, периодом покоя. Все эти параметры влияют на выбор режимов плазменной обработки, от которых зависит эффективность биологически активного воздействия на обрабатываемые семена.

Задачей заявляемого изобретения являлась разработка такого способа предпосевной обработки семян, который бы обеспечивал эффективность сбалансированного, неразрушающего и не нарушающего генетических качеств семян биологически активного воздействия на семена самых различных растений.

Поставленная задача решается тем, что в способе предпосевной обработки семян растений, включающем воздействие газов при частоте электрического разряда в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³ и давлении неорганического газа в диапазоне 0,2-1,13 Торр, семена редиса, репы, редьки, кресс-салата, подсолнечника, срок проверки энергии прорастания и всхожести которых определяют на 3 и 5 день после посева, обрабатывают газовой плазмой в течение 10-30 с, семена бобовых, капусты, кабачка, свеклы, огурца, томата, моркови, календулы, бархатцев, чечевицы, тыквы, ячменя, щавеля, брюквы, сои, вики, гороха, риса, фасоли, циннии, пшеницы, кукурузы со сроком упомянутой проверки на 4 и 10 день после посева обрабатывают газовой плазмой в течение 15-35 с, семена перца, баклажана, петрушки, астры, лобелии, картофеля, рудбекии, хризантемы, флокса, колокольчика со сроком упомянутой проверки на 5 и 15 день после посева обрабатывают газовой плазмой в течение 20-40 с, а семена укропа, хмеля, сельдерея, лимониума, наперстянки, мелиссы, табака, древесных растений со сроком упомянутой проверки на 10 и 20 день обрабатывают газовой плазмой в течение 25-45 с.

На семена преимущественно воздействуют газовой плазмой при частоте электрического разряда в диапазоне 13-40 МГц при мощности электрического разряда 0,03-0,1 Вт/см³.

На семена можно воздействовать газовой плазмой в среде атмосферного воздуха, в среде инертного газа, в среде кислорода, в среде азота, в среде смеси кислорода и азота, при этом смесь кислорода и азота может включать азот в концентрации до 80 мас.%.

В случае обработки семян очень старых и сильно высушенных, обезвоженных семян в газовую среду целесообразно добавлять пары воды или водяной пар.

Проведенные авторами исследования показали: существует зависимость между режимами плазменной обработки семян и энергией их прорастания. Обнаруженная авторами зависимость и положена в основу заявляемого способа.

В соответствии с ГОСТ СССР 12038-84 всхожесть овощных семян (в зависимости от культуры) контролируют на 3, 5, 7, 14 и 30 день после высева семян.

Обычно энергию прорастания семян контролируют на 3, 4, 5, 7, 10, 21 и 30 день после их высевания.

Стандартами, принятыми в большинстве стран Европы и Америки, энергию прорастания и всхожесть семян контролируют на 4-14 день и 7-21 день после высева семян.

В соответствии с ГОСТ СССР 12038-84 семена различных сельскохозяйственных культур и древесных пород можно разделить по срокам проверки качества семян по энергии прорастания и по всхожести на 4 группы, для каждой из которых авторами определен интервал времени обработки плазмой газового разряда, а именно:

1 группа - семена редиса, репы, редьки, кресс-салата, подсолнечника со сроком проверки на 3 и 5 день после их высевания;

2 группа - семена бобовых, капусты, кабачка, свеклы, огурца, томата, моркови, календулы, бархатцев, чечевицы, тыквы, ячменя, щавеля, брюквы, сои, вики, гороха, риса, фасоли, циннии, пшеницы, кукурузы со сроком проверки на 4 и 10 день после их высевания;

3 группа - семена перца, баклажана, петрушки, астры, лобелии, картофеля, рудбекии, хризантемы, флоксов, колокольчика со сроком проверки на 5 и 15 день после их высевания;

4 группа - семена укропа, хмеля, сельдерея, лимониума, наперстянки, мелиссы, табака, древесных растений со сроком проверки на 10 и 20 день после их высевания.

Автором найдено, что при прочих равных параметрах холодной плазмы импульсного газового разряда оптимальное время обработки составляет для семян 1 группы - 10-30 с, для семян 2 группы - 15-35 с, для семян 3 группы - 20-40 с и для семян 4 группы - 25-45 с.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Семена, предварительно очищенные обычными известными способами от земли, посторонних включений, примесей семян других сортов, высушивают до своей естественной влажности (7-13%), разделяют на группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести и загружают по отдельности семена разных культур каждой группы в загрузочный бункер установки для плазменной обработки, из которого подают в технологическую камеру установки. В технологической камере создают необходимую среду неорганического газа или смеси неорганических газов при давлении в диапазоне 0,2-1,13 Торр и с помощью источника электропитания создают плазменный разряд неизотермической неравновесной холодной плазмы между электродами с частотой электрического разряда в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³. Семена подают в технологическую камеру непрерывным слоем толщиной не более 2-3 средних размеров обрабатываемых семян. При среднемассовой (газовой) температуре в технологической камере 20-40°С производят плазменную обработку семян. Воздействие газовой плазмой на семена со сроком проверки энергии прорастания и всхожести на 3 и 5 день осуществляют в течение 10-30 с, на семена со сроком проверки на 4 и 10 день осуществляют в течение 15-35 с, на семена со сроком упомянутой проверки на 5 и 15 день осуществляют в течение 20-40 с, а на семена со сроком упомянутой проверки на 10 и 20 день осуществляют в течение 25-45 с.

Были проведены сравнительные испытания эффективности заявляемого способа предпосевной обработки семян и способа-прототипа.

Для испытаний использовались семена различных культур первого класса с фактической всхожестью 74-77%. Семена каждой культуры были разделены на 3 партии. Первая контрольная партия высевалась без плазменной обработки. Вторая партия семян обрабатывалась способом-прототипом без разделения на группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести. Третья партия семян различных культур была разделена на группы по срокам проверки энергии прорастания и всхожести и обрабатывалась заявляемым способом.

Фактическая всхожесть семян первой контрольной партии и полученный из них урожай были приняты за 100%. Обработанные способом-прототипом семена второй партии имели всхожесть, на 3-7% большую, чем семена контрольной партии, а урожай был получен большим на 10-15% по сравнению с урожаем, полученным из семян первой контрольной партии.

Режимы плазменной обработки и результаты, полученные после обработки различных семян первой и второй групп, приведены в таблице 1, а режимы плазменной обработки и результаты, полученные после обработки различных семян третьей и четвертой групп, приведены в таблице 2. В графе 7 приведено повышение всхожести и увеличение урожая по сравнению с результатами, полученными при обработке семян способом-прототипом, которые приняты за 100%.

Многолетний опыт работы и проверок влияния плазменной обработки семян на рост, развитие растений и на урожай, получаемый из семян, прошедших плазменную обработку заявляемым способом, показал его высокую эффективность для семян самых различных сельскохозяйственных культур и древесных пород растений.

Таблица 1
Вид семян	Частота электрического разряда, МГц	Мощность электрического разряда, Вт/см3	Давление газовой среды, Торр	Газовая среда, содержания компонентов, %	Время обработки, с	Увеличение всхожести, % / Прибавка урожая, %
1	2	3	4	5	6	7
1 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
Редис	1	0,10	0,2	O2	10	7/15
Редис	13	0,05	0,5	N2	20	6/8
Редис	40	0,01	1,13	(O2+N2)	30	11/23
Репа	20	0,02	0,2	N2	10	10/18
Репа	13	0,10	0,5	Воздух	20	8/15
Репа	40	0,05	1,13	О2	30	7/14
Редька	2	0,1	0,2	N2	10	5/7
Редька	15	0,05	0,5	O2	20	10/13
Редька	40	0,01	1,13	(O2+N2)	30	8/23
2 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
Горох	5	0,10	0,5	Воздух	15	9/23
Горох	10	0,05	0,2	O2	20	8/15
Горох	30	0,01	1,13	N2	35	10/13
Свекла	5	0,10	0,5	Воздух	15	5/18
Свекла	10	0,05	0,2	O2	20	8/19
Свекла	30	0,01	1,13	N2	35	11/12
Капуста	2	0,1	0,2	N2	15	9/15
Капуста	15	0,05	0,5	O2	20	10/19
Капуста	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	8/12
Томат	1	0,10	0,2	O2	15	8/16
Томат	13	0,05	0,5	N2	20	10/19
Томат	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	10/22
Ячмень	5	0,10	0,5	Воздух	15	8/12
Ячмень	10	0,05	0,2	O2	20	7/17
Ячмень	30	0,01	1,13	N2	35	10/10
Чечевица	1	0,10	0,2	O2	15	9/14
Чечевица	13	0,05	0,5	N2	20	5/8
Чечевица	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	10/23
Тыква	2	0,1	0,2	N2	15	6/7
Тыква	15	0,05	0,5	O2	20	10/19
Тыква	40	0,01	1,13	(O2+N2)	30	11/23
Кукуруза	2	0,1	0,2	N2	15	4/7
Кукуруза	15	0,05	0,5	O2	20	12/23
Кукуруза	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	8/19
Пшеница	2	0,1	0,2	N2	15	4/7
Пшеница	15	0,05	0,5	O2	20	10/22
Пшеница	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	9/18

Таблица 2
Вид семян	Частота электрического разряда, МГц	Мощность электрического разряда, Вт/см3	Давление газовой среды, Торр	Газовая среда, содержания компонентов, %	Время обработки, с	Увеличение всхожести, %/ Прибавка урожая, %
1	2	3	4	5	6	7
3 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
Перец	1	0,10	0,2	O2	20	7/19
Перец	13	0,05	0,5	N2	30	6/15
Перец	40	0,01	1,13	(O2+N2)	40	11/25
Петрушка	20	0,02	0,2	N2	20	10/15
Петрушка	13	0,10	0,5	Воздух	30	8/20
Петрушка	40	0,05	1,13	O2	40	7/14
Картофель	2	0,1	0,2	N2	20	10/17
Картофель	15	0,05	0,5	O2	30	10/23
Картофель	40	0,01	1,13	(O2+N2)	40	8/18
Астра	5	0,10	0,2	Воздух	20	9/
Астра	15	0,05	0,5	O2	30	6/
Астра	40	0,01	1,13	N2	40	8/
Хризантема	3	0,10	0,2	O2	20	8/
Хризантема	20	0,05	0,5	N2	30	7/
Хризантема	40	0,01	1,13	(O2+N2)	40	9/
4 группа по срокам проверки энергии прорастания и всхожести
Укроп	5	0,10	0,5	Воздух	25	5/17
Укроп	10	0,05	0,2	O2	35	8/10
Укроп	30	0,01	1,13	N2	45	10/13
Сельдерей	5	0,10	0,5	Воздух	25	7/18
Сельдерей	13	0,05	0,2	O2	35	9/17
Сельдерей	40	0,01	1,3	N2	45	12/11
Табак	13	0,05	0,2	O2	25	8/19
Табак	30	0,01	1,13	N2	35	10/12
Табак	2	0,1	0,2	N2	45	9/15
Мелисса	15	0,05	0,5	O2	25	5/18
Мелисса	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	8/21
Мелисса	1	0,10	0,2	O2	45	4/16
Сосна	13	0,05	0,5	N2	25	7/
Сосна	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	12/
Сосна	5	0,10	0,5	Воздух	45	15/
Клен	10	0,05	0,2	O2	25	7/
Клен	30	0,01	1,13	N2	35	10/
Клен	5	0,10	0,2	O2	45	15/
Хмель	13	0,05	0,5	N2	25	5/8
Хмель	40	0,01	1,13	(O2+N2)	35	9/23
Хмель	2	0,1	0,2	N2	45	7/15

1. Способ предпосевной обработки семян растений, включающий воздействие на семена перед посевом газовой плазмой в среде неорганического газа или смеси неорганических газов при частоте электрического разряда в диапазоне 1-40 МГц при мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³ и давлении неорганического газа в диапазоне 0,2-1,13 Торр, отличающийся тем, что семена редиса, репы, редьки, кресс-салата, подсолнечника, срок проверки энергии прорастания и всхожести которых определяют на 3 и 5 день после посева, обрабатывают газовой плазмой в течение 10-30 с, семена бобовых, капусты, кабачка, свеклы, огурца, томата, моркови, календулы, бархатцев, чечевицы, тыквы, ячменя, щавеля, брюквы, сои, вики, гороха, риса, фасоли, циннии, пшеницы, кукурузы со сроком упомянутой проверки на 4 и 10 день после посева обрабатывают газовой плазмой в течение 15-35 с, семена перца, баклажана, петрушки, астры, лобелии, картофеля, рудбекии, хризантемы, флокса, колокольчика со сроком упомянутой проверки на 5 и 15 день после посева обрабатывают газовой плазмой в течение 20-40 с, а семена укропа, хмеля, сельдерея, лимониума, наперстянки, мелиссы, табака, древесных растений со сроком упомянутой проверки на 10 и 20 день обрабатывают газовой плазмой в течение 25-45 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой при частоте электрического разряда в диапазоне 13-40 МГц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой при мощности электрического разряда 0,03-0,1 Вт/см³.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой в среде атмосферного воздуха.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой в среде инертного газа.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой в среде кислорода.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой в среде азота.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что преимущественно воздействуют на семена газовой плазмой в среде смеси кислорода и азота.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что смесь кислорода и азота включает азот в концентрации до 80 мас.%.