СПОСОБ СВЧ-ОБРАБОТКИ СЕМЯН Российский патент 2009 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности и может быть использовано с целью увеличения урожайности, улучшения качества хранящихся кормов, борьбы с вредителями культурных растений и предпосевной обработки семян. В пищевой промышленности может быть применено при производстве БАД и для оптимизации процесса получения солода в пивоварении.

Известны несколько способов обработки семян электромагнитным излучением СВЧ-диапазона: способ подготовки семян к посеву (Авт. свид. №1695841 A1, A01C 1/00,1991), получения солодового экстракта (Авт. свид. №1759865 А1, С12С 1/18, 1992), обеззараживания семян томата от вируса табачной мозаики (патент РФ №2053620 С1, 6 А01С 1/00, 1996), дезинсекции семян сельскохозяйственных растений (патент РФ №2061350 С1, 6 А01С 1/00, 1996).

Все вышеперечисленные способы обработки электромагнитным полем являются по своей сути термическим воздействием, которое приводит к нарушению биологической структуры живой ткани, при этом применяют громоздкую аппаратуру, потребляющую значительное количество электроэнергии, кроме того, воздействие СВЧ-излучения в указанных способах не исключает совместного применения экологически вредных протравителей, используемых в качестве пестицидов в сельском хозяйстве.

Наиболее близким к заявляемому способу СВЧ-обработки биологических объектов является способ предпосевной обработки семян посредством воздействия на семена электромагнитного СВЧ-поля (Авт. свид. №1762775 A1, A01C 1/00, 1992).

Указанный способ предпосевной обработки семян ограничен в применении, т.к. СВЧ-излучением достигается только обеззараживание семян перед посевом. В прототипе используется очень мощное электромагнитное СВЧ-поле: нагрев ведется до температуры 105°С, затем, используя криогенную установку, температуру снижают до 0°С. Данные способы воздействия не только уничтожают вредную микрофлору семян, но оказывают разрушающее действие на жизненно важные биологические структуры и молекулярную организацию семян, т.к. температура нагрева вдвое превышает значение температуры коагуляции белка. Как термическое воздействие мощного СВЧ-поля, так и криогенное воздействие носят характер абиотического фактора, т.е. не существующего в природе. Используемая в способе аппаратура сложна и громоздка и не может с легкостью использоваться как в лабораторных, так и в полевых условиях, требует дополнительных энергозатрат.

Задачей заявляемого изобретения является создание универсального, простого и экологически безвредного способа повышения урожайности растений и оптимизации различных биопромышленных производств. Солнечная радиация (включая СВЧ-диапазон сверхнизкой интенсивности) является важнейшим экологическим фактором и оказывает естественное регулирующее влияние на биоритмы животных, растений и микроорганизмов, а следовательно, на физиолого-биохимические обменные процессы в организме (Б.Н.Орлов, Д.С.Борисов, 2004; Б.Н.Орлов, Д.С.Борисов, Диплом на открытие №230, рег. №273, 2003). Поэтому с помощью СВЧ-воздействий нетепловой интенсивности можно управлять развитием биосистем в нужном для человека направлении для получения максимального полезного эффекта (например, в отношении растений это повышение урожайности растений, увеличение биомассы, энергии прорастания, всхожести т.п.).

Предлагаемый способ СВЧ-обработки семян включает воздействие электромагнитным полем СВЧ, которое проводят при частоте излучения 2400-2580 МГц природной нетепловой интенсивности (10^-8-10^-10 Вт/м²), что не требует значительных энергетических затрат и громоздкой аппаратуры. Время облучения семян варьируют от 6 до 12 ч в зависимости от вида растений. Полезный результат - повышение всхожести и энергии прорастания достигается путем регуляции физиологических процессов в прорастающих семенах растений с помощью СВЧ-излучения нетепловой интенсивности.

Предлагаемый способ является надежным, экономичным, простым в осуществлении и может применяться как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Важными показателями посевных качеств семян, характеризующих потенциальную способность семян к прорастанию, являются энергия прорастания и всхожесть. В качестве пускового показателя прорастания семян, характеризующего выход семян из состояния покоя, выбрана энергия прорастания.

Биологический эффект (БЭ) СВЧ-воздействия, совпадающий с процентом отклонения от контроля после СВЧ-облучения оценивался общепринятым методом (достоверность полученных результатов при Р>0,95). Численное значение биологического эффекта рассчитывали по формуле:

где О - величина показателя прорастания семян в опыте,

К - величина показателя в контроле.

Влияние СВЧ-излучения низкой интенсивности на показатели прорастания семян проводили на семенах ячменя сорта «Эльф» (1200 семян урожая 2002 г.) и гороха сорта «Глориоза» (600 семян урожая 2004 г.). Семена замачивали в дистиллированной воде в течение 12-24 ч, после чего их подвергали действию СВЧ-излучения низкой нетепловой интенсивности в течение двух дней. Было выбрано 4 режима облучения: 1) 12ДО:12НП (12-тичасовое дневное СВЧ-облучение (ДО), 12-тичасовой ночной перерыв (отсутствие воздействия) (НП); 2) 12НО:12ДП (12-тичасовое ночное облучение, 12-тичасовой дневной перерыв); 3) 6ДО:18НП (6-тичасовое дневное облучение, 18-тичасовой ночной перерыв); 4) 3ДО:6ДП:3ДО:12НП (облучение в течение 3 часов, перерыв 6 ч, снова облучение в течение 3 ч, затем ночной покой 12 ч). В условиях постановки настоящих экспериментов исключался фотосинтез - прорастание проводили в темноте. Проращивание прекращали на пятый день.

Пример 1. Семена ячменя сорта «Эльф» и гороха сорта «Глориоза» подвергали действию СВЧ-излучения низкой интенсивности (10^-8 Вт/м²) при оптимальной частоте СВЧ-излучения 2451 МГц в течение 6 ч (режим 3). Проращивание семян и обработку результатов проводили согласно методике, указанной выше.

В результате проведенных исследований было установлено, что непрерывный дневной режим облучения в течение 6 ч приводит к увеличению всхожести у гороха на 20,2±10,1%, у семян ячменя - на 9,8±6,1%.

Пример 2. Семена ячменя сорта «Эльф» облучали низкоинтенсивным СВЧ-излучением (10^-8 Вт/м²) с частотой излучения 2451 МГц в течение 12 ч (режим 2).

По окончании эксперимента было установлено, что биологический эффект всхожести семян ячменя при непрерывном ночном режиме облучения в течение 12 ч соответствует 16,6±8,8%.

Таким образом, проведенные исследования показали, что предлагаемый способ низкоинтенсивного СВЧ-излучения является весьма эффективным и путем регуляции физиологических процессов в процессе прорастания ведет к достижению максимального полезного эффекта - увеличению всхожести и энергии прорастания.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности и может быть использовано с целью повышения урожайности растений и оптимизации различных биопромышленных производств. Способ СВЧ-обработки семян включает низкоинтенсивное (10^-8-10^-10 Вт/м²) СВЧ-воздействие на семена растений, которое проводят при частоте излучения 2400-2580 МГц, что соответствует природной нетепловой интенсивности. Время облучения варьируется от 6 до 12 ч в зависимости от вида растений. Режим облучения может быть прерывистым или сплошным, проводиться в ночное или дневное время суток. Осуществление изобретения позволяет повысить всхожесть и энергию прорастания семян.

Способ СВЧ-обработки семян, отличающийся тем, что семена облучаются СВЧ-излучением сверхнизкой интенсивности 10^-8-10^-10 Вт/м² с диапазоном частот 2400-2580 МГц, а время облучения варьирует от 6 до 12 ч.