СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН Российский патент 1997 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области растениеводства, и может быть использовано в семеноводстве.

Известен способ предпосевной обработки семян, включающий совместное воздействие на семена излучением в красной и инфракрасной областях спектра [1]
Однако данный способ не обеспечивает стабилизации показателей всхожести семян, так как при больших дозах лазерного облучения в красной области спектра происходят непредсказуемые генетические изменения, к тому же этот способ не обеспечивает подавление грибковой инфекции. Применение лазеров в большинстве случаев обеспечивает формирование потока излучения только в узком диапазоне работы лазеров без перенастройки, который в большинстве случаев не совпадает с зоной максимального поглощения пигмента излучения фитохрома растений, что ведет к низкой эффективности способа и к большему расходу энергии.

Цель изобретения состоит в повышении энергии прорастания, всхожести семян и силы роста растений при одновременном подавлении грибковой инфекции, а также в повышении эффективности, упрощении и удешевлении конструкции устройства для реализации способа при одновременном уменьшении энергозатрат при ее эксплуатации.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе предпосевной обработки семян, включающем совместное воздействие на семена потоками излучения в красной и инфракрасной /ИК/ областях спектра воздействия потоком излучения в инфракрасном диапазоне, проводят непрерывно с длиной волны от 900 до 980 нм с объемной плотностью от 1,0 до 10 Вт/м² при соотношении плотностей потоков излучение красной и инфракрасной областях спектра соответственно 5-10:1 в течение 60-360 сек. Причем в частном случае потоки излучения в указанных областях спектра формируют посредством светодиодов или диодных лазеров, использование которых позволяет избежать нежелательного термического воздействия на семена, ухудшающего их посевные и урожайные качества.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства для реализации способа предпосевной обработки семян, на фиг. 2 вид А, поясняющий размещение источников излучения в красной и инфракрасной областях спектра на раме, на фиг. 3 приведены гистограммы распределения поглощения интенсивности падающего потока излучения пигмента фитохромом в зависимости от длины волны, падающего потока, а также распределения интенсивности излучения в зависимости от длины волны для светодиодов в красной области спектра и гелия неонового лазера, на фиг. 4 представлена гистограмма распределения интенсивности излучения в зависимости от длины для инфракрасного светодиода.

Устройство для осуществления способа предпосевной обработки семян включает корпус 1, раму 2, источники излучения в красной области спектра, источники 4 излучения в инфракрасной области спектра с блоком питания 5 и площадку 6 для размещения облучаемых семян. Для засыпки семян применен бункер 7. Площадка 6 при обработке небольшого количества семян может быть выполнена в виде соединенного с бункером наклонного желоба. При обработке большого количества семян площадка 6 для размещения облучаемых семян может быть выполнена в виде конвейера. Устройство имеет стойку 8, с которой соединена рама 2. На стойке размещена система 9 для перемещения рамы в вертикальном направлении, которая нужна для регулирования интенсивности потока облучения.

Система 9 для перемещения рамы может быть выполнена в виде, например, винтового домкрата или цилиндров. Источники 3, 4 излучения размещены на раме 2 в несколько рядов с чередованием между собой. Источники 3, 4 излучения могут быть размещены между собой в шахматном порядке.

В качестве источников 3, 4 могут быть использованы светодиоды. Причем светодиоды для излучения в красной области спектра выполняют на основе твердого раствора галий-алюминий-мышьяк, при соотношении компонентов в твердом растворе As 30% а [Ga+Al] остальное, либо выполняют на основе твердого раствора фосфида галия.

Целесообразность применения таких светодиодов хорошо показана на гистрограммах фиг. 3, из которых видно, что диапазоны наиболее часто встречающихся значений интенсивностей поглощения падающего потока излучения пигментом фитохромом и излучения светодиодов в красной области спектра в зависимости от длины волны практически совпадают, что указывает на высокую эффективность применения светодиодов, то есть в данном случае излучение эффективно поглощается фитохромом. Особенно это видно в сравнении с гелий-неоновым лазером, который имеет строго постоянную длину волны излучения, не совпадающую с диапазоном наиболее часто встречаемых значений длин волн, в которых происходит максимальное поглощение потока пигментом фитохромом.

Инфракрасные светодиоды выполняют на основе арсенида галия, и они обеспечивают излучение в диапазоне волн 900 до 980 нм /с максимумом интенсивности излучения 940 нм/, как показано на фиг. 4.

В качестве источников 3, 4 излучения могут быть применены также диодные лазеры. В качестве лазерного вещества диодных лазеров, излучающих в красном диапазоне спектра, могут быть использованы галий-алюминий-мышьяк, которые имеют диапазон излучения, совпадающий с диапазоном наиболее часто встречающихся значений интенсивностей поглощения излучения пигментом фитохромом, правда, несколько уже по сравнению с аналогичными параметрами светодиодов.

В качестве лазерного вещества в инфракрасном диапазоне спектра диодных лазеров может быть применен арсенид галия, который обеспечивает максимальную интенсивность излучения в диапазоне волн около 940 нм.

Указанные диодные лазеры целесообразно использовать в установках с большей производительностью, в том числе и в сочетании с упомянутыми светодиодами.

Семена засыпают в бункер 7, из которого они попадают на площадку 6 для размещения облучаемых семян. Затем включают устройство и производят совместное непрерывное воздействие на семена потоками излучения в красной и инфракрасной областях спектра. Воздействие потоком излучения в инфракрасной области спектра проводят с длиной волны от 900 до 980 нм /с максимумом интенсивности излучения при длине волны 940 нм/, потока излучения от 1,0 до 10 Вт/м², при этом воздействие в красной области спектра осуществляют с длиной волны 600-720 нм /с максимумом интенсивности излучения 660-670 нм/ при соотношении плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной областях спектра соответственно 5 - 10:1 в течение 60-360 сек.

Примеры осуществления способа.

Облучение проводили красными светодиодами с максимумом интенсивности излучения при длине волны 660-670 нм и инфракрасными максимум излучения при длине волны интенсивности 935 945. Светодиоды для излучения в красной части спектра выполнены на основе твердого раствора галий-алюминий-мышьяк, а светодиоды для излучения в инфракрасной области соответственно на основе арсенида галия. Плотность потока излучения в инфракрасной области спектра выбрана от 1,0-10 Вт/м² при соотношении плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной областях спектра, соответственно 5 10:1. Семена разделяли по группам всхожести. Облучение сухих семян проводили за 1-2 часа до начала проращивания с экспозициями 60-360 сек.

Пример 1.

Семена томатов сортов Белый налив, Викторина, Подарок Молдовы, Ступике разной всхожести были подвергнуты облучению. Всхожесть семян и сырую массу проростков контрольного /без облучения/ и опытного вариантов определяли через 9 суток. Усредненные показатели результатов испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице 1, 2, стабильно повышается всхожесть семян и масса проростков, особенно в группах семян с низкой всхожестью.

Пример 2.

Облучение семян огурцов сорта Либелла комбинированным излучением в красной и инфракрасной областях спектра стимулировало их прорастание, абсолютное увеличение всхожести облученных семян по отношению к контрольным составило 15-18% то есть всхожесть возросла с 65% в контроле до 75-78% в опыте. Сырая масса проростков /на 10 сутки/, выросших из облученных семян, была на 15-20% выше контрольных.

Пример 3.

Семена 4 видов астр /Веснянка, Павлина, Голландская сортовая, Пионовидная/ разной всхожести были подвергнуты облучению в красной и совместно в красной и в инфракрасной областях спектра. Всхожесть семян и сырую массу проростков контрольного /без облучения/ и опытного вариантов определяли через 5 суток. Усредненные показатели результатов испытаний представлены в таблицах 3 и 4.

Облучение семян увеличивает их всхожесть и сырую массу проростков по сравнению с контролем.

Пример 4.

Облучение семян баклажанов сорта Алмаз комбинированным излучением в красной и инфракрасной областях повысило примерно в 2 раза энергию прорастания на 5 сутки /с 22,5% в контроле до 47,3% в опыте/. Всхожесть семян возросла при этом на 8 сутки с 64% контроле, соответственно до 72% и до 75-78% в опыте. Сырая масса проростков увеличилась с 21,5±0,2 мг в контроле до 28,1±1,35 мг /131%/ в опыте.

Во всех опытах при облучении семян потоками излучения в красной и инфракрасной областях спектра удалось подавить развитие грибковой инфекции.

Таким образом, данный способ предпосевной обработки семян позволяет:
повысить стабильность и процент всхожести семян,
ускорить процесс прорастания семян,
улучшить питание растений за счет увеличения степени поглощения ионов K⁺ /калия, Ca⁺⁺/ /кальция/, Mg⁺⁺/магния/,
повысить активность энергетических процессов дыхания и фотосинтеза,
ускорить протекание ростовых процессов /скорости роста клеток, органов и тканей/,
подавить развитие грибковой инфекции.

\\1 Использование: сельское хозяйство в области растениеводства и может быть применено в семеноводстве. Сущность изобретения: способ предусматривает совместное непрерывное воздействие на семена потоками излучения в красной и инфракрасной областях спектра. Поток излучения в инфракрасном диапазоне формируют с длиной волны от 900 до 980 нм (с максимумом интенсивности потока излучения при длине волны 940 нм) с объемной плотностью от 1,0 до 10 Вт/м². А воздействие в красной области осуществляют с длиной волны 600-720 нм (с максимумом интенсивности потока излучения при длине волны 600-670 нм) и при соотношении плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной областях, соответственно, (5-10):1 в течение 60-360 сек. Устройство, реализующее способ предпосевной обработки семян, включает корпус 1, раму 2, источники излучения 3, 4, соответственно, в красной и инфракрасной областях спектра, блок питания и площадку 6 для размещения облучаемых семян. Для засыпки семян применен бункер 7. Устройство имеет стойку 8 и систему 9 для перемещения рамы 2 в вертикальном направлении. В качестве излучателей 3, 4 могут быть применены светодиоды, изготовленные на основе твердого раствора галий-алюминий-мышьяк, со следующим соотношением компонентов: As - 30%, а [Ga+Al] - остальное либо выполнены на основе твердого раствора фосфида галия. Инфракрасные светодиоды могут быть изготовлены на основе арсенида галия. В качестве источников 3, 4 излучения могут быть использованы также диодные лазеры. Применение изобретения обеспечивает повышение энергии прорастания, всхожести семян и силы роста растений при одновременном подавлении грибной инфекции, а также позволяет повысить эффективность, упростить и удешевить конструкции при одновременном уменьшении энергозатрат при ее эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 4 табл. 4 ил.

1. Способ предпосевной обработки семян, предусматривающий одновременное воздействие на семена излучением в инфракрасной и красной областях спектра, отличающийся тем, что поток излучения в инфракрасной области спектра формируют непрерывно с длиной волны в диапазоне 900 980 нм и с объемной плотностью 1,0 10 Вт/м², а соотношение плотностей потоков излучения в красной инфракрасной областях спектра, устанавливают в пределах (5 10) 1 и осуществляют воздействие в течение 60 360 с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоки излучения в инфракрасной и красной областях спектра формируют посредством светодиодов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоки излучения в инфракрасной и красной областях спектра формируют посредством диодных лазеров.