СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2015 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для обработки семян любых сельскохозяйственных культур на стадии предпосевной обработки для повышения качественных показателей, таких как всхожесть и энергия прорастания.

Для активизации процессов жизнедеятельности каждой сельскохозяйственной культуры с учетом ее исходного состояния важно бывает подобрать тот вид электромагнитного воздействия, вид спектра, интенсивность, которые наиболее оптимально подходили бы для него.

На замену способов обработки сельскохозяйственных культур, по которым каждую культуру обрабатывали одним наиболее подходящим (подобранным) для нее видом излучения с жестко заданными параметрами воздействия (длина волны, частота импульсов, время и периодичность воздействия), пришли способы комплексного (смешанного) воздействия.

Так, известен «Способ предпосевной обработки семян» (Патент РФ 2090031, МПК⁶ А01С 1/00, 25.07.95), по которому предусматривается одновременное воздействие на семена излучением в инфракрасной и красной областях спектра с определенным их соотношением, объемной плотности излучения и временем воздействия. Причем потоки излучений формируют посредством светодиодов или диодных лазеров.

Однако этот способ, также как и его предшественники, применим только для ограниченного вида сельскохозяйственных культур. В данном способе клетки облучаемых объектов, являющиеся своеобразными резонаторами, под действием облучения с заданной длиной волны и направления излучения, входят в резонанс с волнами, длина волны которых соизмерима или кратна размерам клетки. При этом в клетках формируются «стоячие волны», блокирующие межклеточные процессы метаболизма.

Наиболее близким аналогом к способу, предложенному в изобретении, является «Способ предпосевной обработки зернобобовых культур» (Патент РФ 2433584, МПК А01С 1/00, 20.11.11), включающий одновременное воздействие на слой семян несколькими видами излучений, в том числе излучения в инфракрасной области спектра. При этом на слой семян толщиной в пределах 1-2 среднего размера зерна одновременно с инфракрасным лазерным излучением с длиной волны 890 нм и уровнем плотности дозы 6-7 Дж/см² воздействуют импульсным излучением ультрафиолетового диапазона с длиной волны 255 нм и мощностью 6 Дж/см, а также импульсным магнитным полем с частотой 1-2 Гц и амплитудой магнитной индукции поля, равной 20 мТл. Воздействие на слой семян осуществляют таким образом, чтобы амплитуды частотно-фазовых модуляций ультрафиолетового и инфракрасного лазерного излучений изменялись синхронно с амплитудой импульсного магнитного поля во всех временных интервалах.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для обработки зерна и крупы, содержащая стол для размещения на нем обрабатываемого зернопродукта, над которым установлены блоки источников инфракрасного излучения, согласно изобретению стол снабжен вибратором (Патент 2004969, МПК А23К 1/14, 30.12.1993). Стол и блоки снабжены единым механизмом изменения угла наклона по отношению к горизонтали, а каждый блок источников инфракрасного излучения имеет фиксированную длину волны излучения и независимую от других блоков схему управления. Описанное устройство позволяет осуществить лишь сушку и обеззараживание продукта, но не обеспечить предпосевную обработку.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем: согласно изобретению обработку семян осуществляют в течение пяти циклов, первый из которых проводят горячим воздухом температурой t_возд=70^°С в течение 1-2 с, второй и третий циклы - импульсным инфракрасным излучением длиной волны λ₁=3,0-4,0 мкм и плотностью потока P₁=5-10 кВт на 1 м² в течение 1-2 с, четвертый цикл - инфракрасным излучением длиной волны λ₂=1-1,4 мкм и плотностью потока Р₂=25-30 кВт на 1 м² в течение 1-2 с, а пятый - ультрафиолетовым излучением с длиной волны λ₃=0,25-0,3 мкм в течение 1-2 с. Для семян сельскохозяйственных культур в процессе стимуляции посевных качеств скорость температурного режима должна варьироваться в пределах от 1 до 5^°С/с.

Сущность предлагаемой установки состоит в том, что в установке для предпосевной обработки сельскохозяйственных культур, содержащей наклонный желоб для транспортировки на нем обрабатываемых семян, над которым установлены источники ИК-излучения и УФ-излучения, согласно изобретению на выходе семян из бункера установлен воздуховод, через который подается горячий воздух. Наклонный желоб снабжен регулятором изменения угла наклона по отношению к горизонтали, а каждый источник ИК-излучения и УФ-излучения имеет фиксированную длину волны излучения и независимую от других источников схему управления. Принцип работы наклонного желоба основан на свойстве сыпучести семян сельскохозяйственных культур, перемещающихся по лотку желоба сплошным потоком в один слой под действием гравитационных сил.

На фигуре схематически изображена предлагаемая установка. Она содержит наклонный желоб 1 для транспортировки семян (на фиг. не показано). Над желобом 1 установлены источники инфракрасного излучения 2-3 и ультрафиолетового излучения 4, оснащенные отражателями, предназначенными для повышения равномерности распределения лучистого потока по всему желобу 1. Источники излучения 2-4 установлены с возможностью изменения расстояния от желоба до источников излучения. Для этого каждый источник излучения снабжен винтовым механизмом. Желоб 1 и источники излучения 2-4 жестко соединены между собой при помощи общей рамы 6. На раме имеется регулятор 10 изменения угла наклона по отношению к горизонтали в виде винтового механизма. Регулятор 10 изменяет угол наклона совместно желоба 1 и источников излучения 2-4 по отношению плоскости основания. Источниками инфракрасного излучения 2 являются ИК-генераторы типа ESC-1, максимум излучательной способности которого приходится на длину волны λ₁=3,6 мкм, источником инфракрасного излучения 3 - ИК-генератор КГ500, максимум излучательной способности которого приходится на длину волны λ₂=1,2. Источником ультрафиолетового излучения 4 является облучатель марки ДБ15, максимум излучения которого приходится на длину волны λ₃=0,256 мкм. Каждый источник излучения 2-4 имеет независимую схему электроуправления, находящуюся в щите управления 11. Установка снабжена калорифером 5 для подачи горячего воздуха температурой 70^°С через воздуховод 7. В установке имеется загрузочный бункер 9, из которого семена подаются на желоб 1. Доза подаваемых семян осуществляется заслонкой 8.

Установка работает следующим образом. Семена (пшеница, ячмень, рожь и т.д.) поступают в загрузочный бункер 9. При помощи регулятора 10 задается угол наклона желоба 1 и источников излучения 2-4 по отношению плоскости основания. Угол наклона выбирается примерно 21-24 градусов относительно поверхности пола. Средняя скорость истечения семян для данного значения угла наклона равна 0,45... 0,55 м/с. Заслонка 8 выполнена так, что может плавно увеличивать или уменьшать количество семян, подающихся для термообработки. Включаются инфракрасные излучатели 2 и 3, ультрафиолетовый излучатель 4 и калорифер 5.

После разогрева всех источников тепла до оптимальных параметров открывается заслонка 8 загрузочного бункера 9. Семена подаются на желоб в один слой. При отекании семян из загрузочного бункера происходит первый цикл обработки подогретым воздухом 1_возд=70^°С, происходит так называемый процесс «пробуждения». Данная температура воздуха позволяет произвести процесс пробуждения семян, не нанеся термического ожога. Термический порог семян составляет t_тп=90^°С. Этот цикл необходим потому, что не пробужденное зерно не качественно обрабатывается в дальнейшем, что в конечном итоге приведет к отрицательным результатам.

После обработки горячим воздухом семена стекают в один слой по желобу, попадая в зону действия излучателей 2, в которых источником излучения являются генераторы типа ESC-1, максимум излучательной способности которого приходится на длину волны λ₁=3,6 мкм. Происходит основной процесс стимулирования посевных качеств семян. При данной длине волны семена зерновых культур имеют наименьшую отражательную способность 15-18%, что способствует проникнуть излучению вглубь семян и активизировать внутренний потенциал семени.

В излучателе 3 установлен генератор типа КГ500, максимум излучательной способности которого приходится на длину волны λ₂=1,2. При данной длине волны отражательная способность семян увеличивается вдвое. Происходит стимулирование оболочек семян, которые впервые дни после посадки активно впитывают влагу, тем самым ускоряя процесс развития растения.

Конечный цикл обработки семян осуществляется ультрафиолетовым излучателем 4. При воздействии ультрафиолетового излучения 4 происходит обеззараживание семян от болезнетворных грибков, пор и т.п., которые пагубно влияют на дальнейшее развитие растения в целом.

В результате взаимодействия потока горячего воздуха, ИК-излучения и УФ-излучения и потока семенного материала осуществляется процесс биостимуляции. После завершения биостимуляции семена закладывают на процесс отлежки, который составляет 5-10 дней.

Способ осуществляли следующим образом. По желобу пропускали в один слой семена, которое последовательно подвергалось термообработке. Сначала для обработки в первом цикле, семена подвергали обработке горячим воздухом температурой 70^°С, затем во втором и третьем цикле подвергали облучению генератором инфракрасного излучения (типа ESC-1) длиной волны λ₁=3,0-4,0 мкм и плотностью потока P₁=5-10 кВт на 1 м², далее в четвертом цикле облучение проводилось генератором инфракрасного излучения (типа КГ500) длиной волны λ₂=1-1,4 мкм и плотностью потока Р₂=25-30 кВт на 1 м², а пятый цикл осуществляли в зоне, снабженной ультрафиолетовым излучателем (типа ДБ15) λ₃=0,25-0,3 мкм. В процессе осуществления способа производили регулирование скорости потока семян путем изменения угла наклона желоба относительно поверхности пола.

Для проверки эффективности предлагаемого способа проводили обработку семян пшеницы «Тулунская 12» в сравнении с контролем. В качестве контроля брали семена, не подвергшиеся предпосевной обработке.

Обработанные предлагаемым способом и контрольные семена высеивались на делянки в поле. В течение всего периода вегетации за ними велось наблюдение. Результаты наблюдения приведены в таблицах 1, 2 и 3.

Таблица 1 Лабораторная всхожесть семян пшеницы «Тулунская 12», шт., % № Варианты Повторность общее число 1 2 3 4 Среднее значение 1 Контроль 100 28 34 78 83 55,75 4 Предлагаемый способ 100 71 72 81 81 76,25

Таблица 2 Сила роста семян пшеницы «Тулунская 12», гр. № Варианты Повторность общее число 1 2 3 4 Среднее значение 1 Контроль 100 3,31 3,65 7,28 5,52 4,94 2 Предлагаемый способ 100 5,63 6,13 7,13 7,41 6,575

Таблица 3 Урожайность семян пшеницы «Тулунская 12», ц/га № Варианты Урожайность, ц/га 1 Контроль 20 2 Предлагаемый способ 53,4

Способ заключается в обработке семян в течение пяти циклов. В первом цикле семена обрабатывают горячим воздухом температурой 70°С. Во втором и третьем циклах - импульсным инфракрасным излучением с длиной волны 3,0-4,0 мкм и плотностью потока 5-10 кВт/м². В четвертом цикле - инфракрасным излучением с длиной волны 1-1,4 мкм и плотностью потока 25-30 кВт/м². В пятом цикле - ультрафиолетовым излучением длиной волны 0,25-0,3 мкм. Интервал каждого цикла в отдельности друг от друга составляет 1-2 с. Скорость температурного режима варьируется в пределах от 1 до 5°С/с. Изобретение позволит повысить качественные показатели семян - всхожесть и энергию прорастания. 1 ил., 3 табл.

1. Способ предпосевной обработки зернобобовых культур, включающий одновременное воздействие на слой семян инфракрасного лазерного излучения и импульсного излучения ультрафиолетового диапазона, а также импульсного магнитного поля, отличающийся тем, что воздействие осуществляют в течение пяти следующих друг за другом этапов, первый из которых осуществляют горячим воздухом температурой 70°С, второй и третий - импульсным инфракрасным излучением длиной волны 3,0-4,0 мкм, плотностью потока 5-10 кВт/м² и экспозицией 1-2 с, четвертый - инфракрасным излучением длиной волны 1-1,4 мкм, плотность потока 25-30 кВт/м² и экспозицией 1-2 с, пятый - ультрафиолетовым излучением длиной волны 0,25-0,3 мкм и экспозицией 1-2 с.

2. Устройство для обработки зерна и крупы, содержащее стол для размещения на нем обрабатываемого зернопродукта, над которым установлены блоки источников инфракрасного излучения, снабженное вибратором, отличающееся тем, что над наклонным желобом для транспортировки семян установлены источники инфракрасного и ультрафиолетового излучения, воздуховодом, установленным на выходе из бункера, через который подается горячий воздух температурой 70°С.