Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ ПРОРАЩИВАНИЯ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к способам предпосевной обработки семян сельхозкультур. Стимуляция проращивания семян сельхозкультур является важным этапом их возделывания. Пророщенные семена зерновых, зернобобовых культур применяются в качестве кормовых добавок и добавок в пищу для обогащения их витаминами, ферментами и т.п.

Описаны различные способы стимуляции проращивания семян, в том числе физические (с помощью нагревания и охлаждения), химические (с помощью химреагентов), физико-химические (обработкой в электрических и магнитных полях и др.).

Одним из эффективных является способ стимуляции проращивания семян в магнитоактивированной воде и водных растворах.

Имеются многочисленные примеры обработки воды и водных растворов в магнитном поле и использовании их для замачивания семян сельхозкультур для активации перед высевом в почву. Однако вопросы теории и механизма активации в магнитном поле развиты слабо и недостаточно, в том числе, по сравнению с электрохимической активацией (ЭХА) воды и водных растворов для замачивания семян. Это, видимо, связано с трудностями индикации магнитного воздействия на жидкости и рядом полученных негативных последствий. Предполагается, что при омагничивании жидкостей происходит ряд структурно-энергетических изменений молекул воды как растворителя, а также активации примесей воды - ионов, микрочастиц взвесей и газов.

Показано, что при использовании магнитных (электромагнитных) полей изменяются физико-химические показатели активированных жидкостей, влияющих на их биологическую активность на животных и растениях, в частности на проницаемость биологических мембран. Кроме того есть указания, что магнитные поля высокой интенсивности действуют отрицательно на биологические объекты, а положительный эффект оказывают поля низкой интенсивности при определенных параметрах обработки.

Одним из наиболее простых и доступных является магнитная обработка в поле постоянного магнита воды, водных растворов и суспензий (водных систем) и замачивание в них семян.

При обработке водных систем в сельском хозяйстве, начали применяться наиболее доступные и простые показатели их качества - по их биологической активности и по изменению рН, так как одного этого показателя недостаточно. Важен контроль за эффективностью действия магнитных установок, но до настоящего времени нет точных, быстродействующих датчиков - индикаторов изменения свойств водных сред после магнитной обработки.

Указывается, что действие постоянного магнита связано с действием электрического поля, создаваемого параллельно с магнитным аппаратом.

Эффективность магнитного поля носит экстремальный характер, поэтому необходима экспериментальная проверка процесса омагничивания конкретной жидкости [1].

Исследовано влияние импульсного электрического поля на энергию прорастания семян сои. Установлено, что наибольшее значение энергии прорастания (72%) получено при обработке семян в течение 10 минут импульсным электрическим полем в 300 Гц с последующей отлежкой обработанных семян в течение 4 суток, энергия прорастания семян без обработки - 51% [2].

Описан способ обработки семян обработкой их водными растворами микроэлементов [3]. На указанный раствор предварительно воздействовали электромагнитным полем напряженностью 1…1,5 кА/м, на которое накладывали импульсы и воздействие гидравлического удара энергией 1,5…2,5 кДж при частоте следования 5…6 импульсов в минуту.

Семена помещали в цилиндрическую ванну с раствором микроэлементов. Импульсный генератор подключен через катушку к электродам, размещенным в параболической камере, заполненной водой (для гидроудара). Импульсный генератор состоит из высоковольтного трансформатора, диода, конденсатора и воздушного разрядника. В камеру загружали 150 кг семян и раствор, содержащий соединения микроэлементов в концентрациях, %; молибдат аммония 0,04; сульфат марганца 0,5; пангамат кальция 0,08; янтарная кислота 0,001. Импульсный генератор создавал гидроудар. Обработанные семена высевали на питательную среду и через 8 дней определяли всхожесть, длину корней и проростков, параллельно определяли эти показатели у семян без обработки.

Прирост полевой всхожести перца 7%, баклажан 11% к контролю (без обработки семян).

Недостатки способа:

- сложность технологии, аппаратурного оформления;

- узкий диапазон параметров обработки (только напряженность магнитного поля;

- отсутствия показателей качества омагниченной воды (раствора).

Наиболее близкий к предлагаемому описан способ предпосевной обработки семян огурца намачиванием семян в омагниченной водопроводной воде и их проращивание [4].

Омагничивание воды осуществляли посредствам подключения к центральной оросительной магистрали установки, представляющий собой дюральалюминиевый полый цилиндр, внутренний диаметр которого - 3 см, длина - 10 м. В его корпус впрессованы по спирали магнитные вставки на расстоянии друг от друга 4…5 см. Напряженность магнитного индуцированного поля внутри цилиндра составляет 50 Э (что составляет по нашему расчету около 4 кА/м).

Семена намачивали в течение 12 часов в водопроводной воде (контроль) и омагниченной воде и проращивали. Лабораторные исследования и полевые опыты проводили в условиях ОАО «Рязанский тепличный комбинат «Солнечный». Показано, что предпосевная обработка семян огурца гибрида F1 Эстафета оказала положительное влияние на формирование корней и проростков огурца (табл.1).

Недостатки способа: относительно низкая эффективность и функциональные возможности в виду ограниченности данных по диапазону параметров магнитной обработки (только величина напряженности магнитного поля - 4 кА/м; их отсутствия - о скорости протока водопроводной воды, о качестве омагниченной воды, о энергии прорастания и всхожести семян.

Технический результат - повышение эффективности способа, посевных качеств и ассортимента семян, диапазона параметров магнитной обработки.

Сущность изобретения заключается в том, что магнитную обработку водопроводной воды проводят на магнитной мешалке типа ММ (например, ММ-5) в емкости из неэлектропроводного материала (например, из стекла). Магнитная мешалка согласно паспорту и инструкции (Б 63.291.00 ПС) выпускается серийно (ПО «Закарпатприбор», Украина, Ужгород, 1991 г.) и включает электродвигатель, на валу которого в верхней части запрессованы 2 постоянных магнита (стержней диаметром 6 мм, длинной 30 мм), электронагреватель, на передней стенке - панель управления, сверху крышка. В комплекте имеется магнитный стальной стержень (диаметром 8 мм, длиной 15 мм, в пластиковой оболочке). На крышку мешалки устанавливали емкость из неэлектропроводного материала, в которую заливают обрабатываемую воду и вносят магнитный стержень. По инструкции мешалка предназначена для перемешивания жидкостей в емкости. Габаритные размеры мешалки 180·188·149 мм; масса - 3,5 кг.

При включении магнитной мешалки (мы работали без электронагревателя) устанавливают число оборотов 500…600 об./мин, при этом увлекается в движение (вращение) магнитный стержень, который перемешивает жидкость с заданной оптимальной скоростью с разной линейной скоростью в центре и по кругу.

Число оборотов обеспечивает надлежащее перемешивание, при меньшем числе оборотов эффективность уменьшается, при большем числе оборотов стержень не вращается, а только вибрирует на месте. Эти условия установлены экспериментальным путем. Экспериментальным же путем установлено, что наиболее приемлем режим обработки, при котором 200 мл после отстоя водопроводной воды с толщиной слоя - 40 мм обрабатывают в течение 3,5…4-х часов с показателями качества рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, мВ отн. ХСЭ):

Отклонение показателей омагниченной воды от исходной по рН 0,2…0,6 и ОВП 50…65 мВ.

Исходная вода производства АО «Волгоградводоканал» после водо-подготовки имела показатели качества:

Измеренная напряженность магнитного поля мешалки на высоте 40 мм и по кругу диаметром 80 мм (по размеру стакана с водой) составила 1,0…1,3 кА/м, а магнитная индукция 1,2…1,7 mT.

Рассчитана удельная энергия - 800…900 Дж/л (при мощности электродвигателя 20 В·А). На воду в сосуде кроме вращающегося магнитного поля постоянных магнитов действовало также электрическое поле электродвигателя (обмотка) на расстоянии около 40 мм до нижних слоев воды в стакане, что подтверждено качественно по наличию электроиндукции.

Омагниченной водой замачивали семена сельхозкультур - ячменя, огурца и томата в течение 2…4 часов и проращивали согласно требованиям ГОСТ 12038-84 при температуре 20…25°С в темноте.

Энергию прорастания и всхожесть определяли для семян ячменя и огурца через 3 и 7 суток соответственно, для семян томата через 5 и 10 суток соответственно, а также длины корней и проростков.

Пример 1. Омагничивание воды.

В стакан вместимостью 0,8 л заливали водопроводную питьевую воду после отстоя в течение нескольких часов (5…6 час) с рН 8,0 и ОВП +200 мВ (ХСЭ) с минерализацией 250 мг/л, помещали магнитный стержень, включали магнитную мешалку ММ-5, при температуре 20…25°С проводили обработку в слое толщиной 40 мм при 500…600 об/мин в течение 3,5 часов, получили омагниченную воду со следующими показателями качества: рН 8,4, ОВП +150 мВ, минерализацией 250 мг/л. Напряженность магнитного поля составила на высоте 40 мм и по кругу 80 мм 1,0…1,3 кА, индукции 1,2…1,7 mT, удельный расход энергии 840 Дж/л. Отклонение рН 0,4, ОВП 50 мВ к исходной воде. Вода содержала основные ионы: Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Cl^-, SO₄ ^2-, НСО₃ ^- в пределах санитарных норм и правил.

Пример 2. Проращивание семян.

Семена ячменя, огурца и томатов замачивали в омагниченной воде в течении 3,5-часов и проращивали в соответствии с требованиями ГОСТ 12038-84.

Определяли энергию прорастания, всхожесть, длину корней и проростков (табл.2).

Как видно из данных таблицы 2, замачивание омагниченной водой позволяет повысить показатели энергии прорастания, всхожести и длину корней и проростков по отношению к контрольному варианту: энергия прорастания повышается на 4…12%, всхожесть на 5%, длина корней и проростков на 18…28 мм и 18…51 мм соответственно (в прототипе длина корней превышает контроль на 11,1 мм, длина проростков на 1,8 мм).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь более высокую эффективность с использованием водопроводной воды, обработанной вращающимся магнитным полем на магнитной мешалке с широким диапазоном параметров омагничивания, показателей омагниченной воды и расширения ассортимента семян.

В согласии с литературными источниками мы полагаем, что механизм стимуляции прорастания семян сельхозкультур связан с усилением проницаемости мембран клеток, повышением активности ферментов под воздействием изменений кислотности среды, ОВП, условий гидратации ионов металлов - примесей наноразмерных частиц в воде, в т.ч. гидратов ионов кальция и магния (Са²⁺ · 4Н₂О, Mg²⁺ · 6Н₂О), нарушения структуры ассоционов молекул воды.

Перечень источников информации, принятых во внимание при экспертизе:

1. Классен В.И. Омагничивание водных систем. Л. 1982., 296 с.

2. Рубцова Е.Н., Хныкина А.Х. Влияние импульсного тока на энергию прорастания семян сои // Механ. и электриф. сельского хозяйства. 2009. №12 с.26.

3. SU 880288, 1980, А01С 1/00.

4 Таланова Л.А, Обоснование эффективности обработки семян и растений огурца омагниченной водой и гуминовыми кислотами. Автореферат дисс…с.-x. наук., Москва, 2006, 27 с.