PL236377B1 - Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, w szczególności tych istotnych gospodarczo - Google Patents
Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, w szczególności tych istotnych gospodarczo Download PDFInfo
- Publication number
- PL236377B1 PL236377B1 PL430866A PL43086619A PL236377B1 PL 236377 B1 PL236377 B1 PL 236377B1 PL 430866 A PL430866 A PL 430866A PL 43086619 A PL43086619 A PL 43086619A PL 236377 B1 PL236377 B1 PL 236377B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- apgd
- discharge
- plasma
- inorganic salt
- aqueous
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 title claims description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title description 11
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 90
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 82
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 78
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 77
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 52
- 229910000404 tripotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 235000019798 tripotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 52
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 51
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 45
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 42
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 41
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 39
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 36
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 32
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 claims description 18
- 244000211187 Lepidium sativum Species 0.000 claims description 18
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 17
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 16
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 claims description 13
- 235000003228 Lactuca sativa Nutrition 0.000 claims description 13
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 12
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 7
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000002417 atmospheric pressure glow discharge ionisation Methods 0.000 claims 7
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 16
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 16
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 235000007849 Lepidium sativum Nutrition 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000220259 Raphanus Species 0.000 description 6
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- -1 0.1% (m / v) K3PO4 Chemical class 0.000 description 4
- 235000014647 Lens culinaris subsp culinaris Nutrition 0.000 description 4
- 244000043158 Lens esculenta Species 0.000 description 4
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 244000241235 Citrullus lanatus Species 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 2
- 240000004658 Medicago sativa Species 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 2
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 1
- 235000009831 Citrullus lanatus Nutrition 0.000 description 1
- 235000012828 Citrullus lanatus var citroides Nutrition 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000208822 Lactuca Species 0.000 description 1
- 240000004322 Lens culinaris Species 0.000 description 1
- 235000010666 Lens esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 235000010624 Medicago sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000017587 Medicago sativa ssp. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 244000045930 Phaseolus coccineus Species 0.000 description 1
- 235000010632 Phaseolus coccineus Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 235000019057 Raphanus caudatus Nutrition 0.000 description 1
- 244000088415 Raphanus sativus Species 0.000 description 1
- 235000011380 Raphanus sativus Nutrition 0.000 description 1
- 235000002560 Solanum lycopersicum Nutrition 0.000 description 1
- 238000000692 Student's t-test Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000007845 reactive nitrogen species Substances 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, zwłaszcza istotnych z ekonomicznego punktu widzenia. Wynalazek dotyczy wodnych roztworów soli nieorganicznych aktywowanych za pomocą stałoprądowego wyładowania jarzeniowego generowanego pod ciśnieniem atmosferycznym w kontakcie z cieczą, czyli w tym wypadku roztworem wodnym rozpuszczalnej w tym ośrodku soli nieorganicznej. Przedmiot wynalazku wiąże się z zastosowaniem aktywowanego za pomocą stałoprądowego wyładowania jarzeniowego generowanego pod ciśnieniem atmosferycznym (ang. direct current atmospheric pressure glow discharge, dc-APGD) w kontakcie z przepływającą ciekłą katodą (ang. flowing liquid cathode, FLC), roztworu wodnego soli nieorganicznej rozpuszczonej w tym ośrodku, a otrzymanej w określonych parametrach pracy ciągłego układu przepływowego.
Znane są różne sposoby i układy generowania wyładowań barierowych (ang. dielectric barrier discharge, DBD), wyładowań jarzeniowych (ang. glow discharge, GD), ślizgających się wyładowań łukowych (ang. gliding arc discharge, GAD) czy wyładowań iskrowych generowanych w cieczy (ang. underwater spark discharge, USD), w wyniku których powstaje plazma. Stosowane w tym celu układy różnią się konstrukcją oraz parametrami generowania w nich wyładowań, tj. m.in. rodzajem zastosowanego napięcia zasilającego oraz stosowanym gazem wyładowczym.
W publikacji autorstwa L. Sivachandiran i A. Khacef pt.: „Enhanced seed germination and plant growth by atmospheric pressure cold air plasma: combined effect of seed and water treatment” (RSC Advances 2017, 7, 1822-1832) opisano dwa układy reakcyjno-wyładowcze, tj. podwójny cylindryczny układ reakcyjno-wyładowczy (ang. cylindrical double reactor) oraz reaktor w formie płytka do płytki (ang. plate-to-plate reactor), przeznaczone do produkcji wód aktywowanych za pomocą plazmy (ang. plasma activated water, PAW). Jako źródło plazmy wykorzystano wyładowania barierowe (DBD) generowane w atmosferze powietrza.
W przypadku DBD, w układzie reakcyjno-wyładowczym nie stosuje się anody i katody, ale stosuje się generatory prądu częstotliwości radiowej. Jest to też zupełnie inna konstrukcja niż w przypadku dc-APGD - elektrody zwykle są płaskie i są pokryte warstwą dielektryka.
Odnosząc się do cylindrycznego układu reakcyjno-wyładowczego, stwierdzono, że poddanie wód działaniu generowanych DBD w opracowanym cylindrycznym układzie reakcyjno-wyładowczym powoduje ich zakwaszenie (pH » 3) oraz skutkuje produkcją azotanów (NO3-), azotynów) (NO2-) oraz nadtlenku wodoru (H2O2). Ponadto, aplikacja wytworzonych w cylindrycznym układzie reakcyjno-wyładowczym wód poddanych 15 min obróbce plazmowej (PAW-15) lub wód poddanych 30 min obróbce plazmowej (PAW-30) na nasiona rzodkiewki (Raphanus sativus) inkubowane na bawełnianym materiale, powoduje zwiększenie wydajności kiełkowania nasion rzodkiewki odpowiednio do 60% oraz 100% w porównaniu z 40% efektywnością kiełkowania osiągniętą przy podlewaniu nasion wodą wodociągową nietraktowaną za pomocą plazmy. Po 3 dniach inkubacji nasion stwierdzono również szybszy wzrost kiełków rzodkiewki podlewanych PAW-30 (średnia długość kiełków - 15 mm) w stosunku do PAW-15 (średnia długość kiełków - 5 mm). Warto podkreślić, że korzystny wpływ PAW-30 i PAW-15 na wzrost kiełków rzodkiewki był widoczny przede wszystkim podczas eksperymentów laboratoryjnych, w trakcie których nasiona wykładano na wilgotnym materiale bawełnianym. Analizując efektywność podlewania za pomocą PAW roślin rzodkiewki hodowanych w ziemi, stwierdzono zwiększoną długość kiełków w porównaniu do roślin podlewanych wodą wodociągową; wzrost średnio o 45% i 28% (odpowiednio po aplikacji PAW-30 i PAW-15) w przypadku pomiaru wykonanego po 5 dniach wzrostu. Istotnym jest, że wykonanie pomiarów wzrostu roślin rzodkiewki w ziemi po dłuższym czasie inkubacji (tj. 7 i 9 dni), nie wykazało znaczących różnic pomiędzy długością kiełków roślin podlewanych PAW -15 i PAW-30 w porównaniu do próby kontrolnej. Stwierdzono, iż po 7 dniach inkubacji kiełki na które aplikowano wodę post-plazmową (PAW-15) były nawet krótsze niż te podlewane wodą wodociągową.
Analogiczne rezultaty uzyskano stosując PAW aktywowane za pomocą DBD generowanego w układzie reakcyjno-wyładowczym typu płytka do płytki. W tym przypadku aplikowano wody post-plazmowe na nasiona pomidora (Solanum lycopersicum), co skutkowało uzyskaniem dłuższych kiełków w przypadku prób traktowanych PAW-15 i PAW-30 w porównaniu do próby kontrolnej jedynie po 5 dniach od momentu rozpoczęcia eksperymentu. Pomiary wykonane w 9, 14 i 20 dniu inkubacji uwidoczniły negatywny wpływ podlewania z użyciem PAW na długość kiełków pomidora.
Opracowany system przez L. Sivachandiran i A. Khacef w pracy pt.: „ Enhanced seed germination and plant growth by atmospheric pressure cold air plasma: combined effect of seed and water treatment”
PL 236 377 B1 (RSC Adv. 2017, 7, 1822-1832) ma jednak pewne ograniczenia. Celem zwiększenia intensywności wzrostu roślin, należy zastosować zarówno roztwór PAW wytworzony w cylindrycznym układzie reakcyjno-wyładowczym, jak również poddać nasiona bezpośredniemu oddziaływaniu zimnej plazmy atmosferycznej, wytwarzanej w układzie płytka do płytki.
Z tego względu wciąż poszukuje się skuteczniejszych i mniej złożonych rozwiązań.
W publikacji autorstwa D. P. Park, K. Davis, S. Gilani, C. A. Alonzo, D. Dobrynin, G. Friedman, A. Fridman, A. Rabinovich i G. Fridman pt.: „Reactive nitrogen species produced in water by non-equilibrium plasma increase plant growth rate and nutritional yield” (Curr. Appl. Phys. 2013, 13, S19-S29) przedstawiono zastosowanie wyładowań iskrowych generowanych w cieczy (USD) oraz ślizgającego się wyładowania łukowego (GAD) do aktywacji wody wodociągowej, wody źródlanej oraz wody destylowanej, które następnie można by zastosować do podlewania roślin uprawnych. W przypadku lucerny siewnej (Medicago sativa) przedstawione dane wyraźnie wskazują na wzrost masy oraz długości zarówno korzeni, Jak i łodyg tych roślin (pomiary wykonano po 3 tygodniach), efekcie wielokrotnego zastosowania wszystkich testowanych wód aktywowanych za pomocą GAD. W przypadku roślin arbuza zwyczajnego (Citrullus lanatus) oraz fasoli wielkokwiatowej (Phaseolus coccineus) podlewanie roślin zarówno PAW aktywowanymi za pomocą USD, jak i GAD, nie skutkowało istotnym zwiększeniem masy oraz długości analizowanych roślin. Warto też wspomnieć, że stosowane do podlewania wspomnianych powyżej roślin objętości PAW były niezwykle duże, tj. o 30 cm3 aplikowano w każdy poniedziałek i środę, podczas gdy w piątek podlewano rośliny z użyciem 40 cm3 PAW przez okres ok. 3 tygodni. Istotnym jest, że po 2-3 dniach od syntezy PAW, stężenie zwartych w nich azotynów i nadtlenku wodoru spadało do zera. Wskazuje to na konieczność optymalizacji procesu produkcji wód post-plazmowych w kierunku uzyskania PAW o właściwościach wykazujących większą skuteczność i stabilność w czasie.
W publikacji autorstwa F. Judee, S. Simon, C. Bailly, T. Dufour pt.: „Plasma-activation of tap water using DBD for agronomy applications: Identification and quantification of long lifetime chemical species and production/consumption mechanisms” (Water Res. 2018, 133, 47-59) opisano wpływ wody wodociągowej aktywowanej za pomocą DBD (PATW), na wczesny wzrost kiełków soczewicy (Lens culinaris). 100 nasion soczewicy umieszczono w kiełkowniku, a następnie zanurzono na 3 h w 50 cm3 PATW uprzednio traktowanej za pomocą DBD przez 15 min. W następnych dniach nasiona nawadniano dwa razy dziennie z użyciem PATW przez 3 min, a nadmiar PATW usuwano z kiełkownika. Eksperyment prowadzono w temperaturze pokojowej (22.5 ± 0.5°C), przy względnej wilgotności 35-45%. Nasiona kiełkowano w ciemności, a następnie rośliny hodowano w następujących warunkach: 16 h światła oraz 8 h ciemności. Trzeciego dnia od momentu rozpoczęcia doświadczenia, zmierzono całkowitą długość kiełków soczewicy poddanych działaniu PATW i porównano do długości kiełków nasion podlewanych wodą wodociągową. Średnia długość roślin w próbie kontrolnej wynosiła 1.4 ± 0.7 cm versus 1.97 ± 0.81 cm w próbie traktowanej PATW, co stanowi zwiększenie długości kiełków soczewicy o około 41%. Opisany powyżej trend utrzymywał się po 6 dniach od momentu rozpoczęcia eksperymentu, rośliny mierzyły średnio 1.87 ± 0.95 cm (próba kontrolna) versus 4.28 ± 2.15 cm (próba traktowana PATW), co wskazuje na indukcję wzrostu kiełków traktowanych PATW o około 129%.
Jak dotąd badacze sugerowali możliwość wykorzystania PAW oraz PATW do unieczynniania drobnoustrojów chorobotwórczych względem człowieka, zwierząt, a także roślin. Przytoczone prace autorstwa Sivachandiran i Khacef (2017), Park i in. (2013), Judee i in. (2018) rozwijają ten kierunek badawczy, sugerując możliwe wykorzystanie PAW również do stymulacji wzrostu roślin, aczkolwiek zainteresowanie naukowców skupiało się dotąd na aktywacji (z użyciem wyładowań DBD, USD czy GAD) wód wodociągowych, destylowanych czy źródlanych. Warto podkreślić, że zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, do chwili obecnej nie zaproponowano zastosowania wodnych roztworów soli nieorganicznych (niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania roślinnych procesów metabolicznych), aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w kontakcie z katodą FLC w ciągłym układzie przepływowym, do stymulacji wzrostu roślin istotnych gospodarczo.
Według przedstawianego wynalazku, że do stymulacji wzrostu roślin stosuje się wodne roztwory soli nieorganicznych, aktywowane za pomocą wyładowania jarzeniowego typu dc-APGD generowanego w kontakcie z katodą typu FLC w ciągłym układzie przepływowym. Do uzyskania roztworów post-plazmowych wykorzystuje się wyładowanie jarzeniowe typu dc-APGD, generowane w kontakcie z ciekłą katodą w ciągłym układzie przepływowym. Istotnym jest, że jako ciekłą katodę stosuje się roztwór wodny nieorganicznej soli. Według wynalazku aktywuje się sole nieorganiczne, ale tylko te, które rozpuszczalne są w wodzie. Stosuje się wodne roztwory soli o stężeniu od 0,1% do 0,5% (m/v). Jako układ stosuje się: przepływającą ciekłą katodę FLC - roztwór soli przepływający przez reaktor, zawierający
PL 236 377 B1 jeden rodzaj soli nieorganicznej w stężeniu od 0,1 do 0,5% (m/v); anodę - stała elektroda metaliczna, źródło prądu - generator wysokonapięciowy prądu stałego (dc-HV). Plazma jest generowana w przerwie pomiędzy FLC a elektrodą stałą.
Korzystnie jest, aby jako wodny roztwór soli nieorganicznej zastosować roztwór wodny powstały w wyniku rozpuszczenia soli mineralnej w wodzie, zawierającej jeden rodzaj kationu: Mg2+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, i jeden rodzaj anionu: SO42-, NO3-, Cl-, PO43-, Br-, I-, NO3-, PO43-, Możliwe jest jednakże występowanie w cząsteczce soli więcej niż jednego rodzaju kationu/anionu.
Korzystnie jest, aby jako wodny roztwór soli nieorganicznej rozpuszczalnej w wodzie zastosować roztwór K3PO4 lub KNO3 lub MgSO4 lub NaCl lub NH4NO3 lub NH4Cl lub MgNO3. W szczególności, według wynalazku, stosuje się sole rozpuszczalne w wodzie: zawierające po jednym rodzaju kationu i anionu spośród podanych: kationy: NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, aniony: SO42-, NO3-, Cl-, PO43-, Br-, I-, NO3-, PO43- - ale tylko te kombinacje, które są rozpuszczalne w wodzie, przykładowo K3PO4 lub KNO3 lub MgSO4 lub NaCl lub NH4NO3 lub NH4Cl lub MgNO3.
Korzystnie, wyładowanie typu dc-APGD generowane jest pomiędzy stałą metaliczną anodą, najkorzystniej wolframową, umieszczoną w odległości od 2,0 do 10,00 mm, najkorzystniej 5 mm, względem katody - FLC. Wyładowanie typu dc-APGD jest inicjowane w wyniku przyłożenia do elektrod napięcia stałego w zakresie od 800 do 2000 V, najkorzystniej 1100 V, oraz natężenia prądu w zakresie od 30 do 60 mA, najkorzystniej 45 mA. Można jeszcze stosować elektrody mosiężne, z miedzi, stalowe, żelazne i wolframowe. Ze względu na odporność chemiczną i termiczną najbardziej korzystna jest elektroda wolframowa.
Korzystnie, wodne roztwory soli nieorganicznych wprowadza się do przepływowego układu reakcyjnowyładowczego z szybkością przepływu w zakresie od 3,0 do 5,0 cm3/min, najkorzystniej 3,0 cm3 /min.
Korzystnie wodne roztwory soli nieorganicznych wprowadza się do przepływowego układu reakcyjno-wyładowczego w temperaturze pokojowej.
Temperatura plazmy jest pochodną warunków prądowo-napięciowych (m.in. mocy wyładowania) oraz stosowanego gazu plazmotwórczego. Korzystnie temperatura kinetyczna fazy gazowej wyładowania mieści się w zakresie od 2000 do 3000 K.
Przeprowadzone badania wykazały korzystny wpływ stosowania wodnych roztworów pojedynczych soli nieorganicznych rozpuszczonych w wodzie, zawierających wybrane jony tj. kationy: Mg2+ lub K+ lub NH4+ lub Na+ oraz aniony: SO42- lub NO3- lub Cl- lub PO43-. Najkorzystniejsze wyniki uzyskano stosując następujące roztwory pojedynczych soli nieorganicznych, tj.: od 0,1% (m/v) K3PO4, od 0,1% (m/v) KNO3, od 0,1% (m/v) MgSO4, od 0,1% (m/v) NaCl oraz od 0,1% (m/v) NH4NO3. Korzystnie działanie roztworów wykazano w przypadku wszystkich badanych roślin istotnych gospodarczo tj. w szczególności tych z gatunków Lepidium sativum, Lactuca sativa oraz Daucus carota. Podobne efekty wstępnie wykazano dla innych soli zawierających rodzaje jonów wymienionych wcześniej.
Promujące wzrost roślin właściwości wytworzonych roztworów post-plazmowych zależą od dobranych warunków generowania wyładowania typu dc-APGD. Istotny jest rodzaj i główne parametry fizykochemiczne cieczy, tj. muszą to być wodne roztwory soli nieorganicznych, i dobór ich stężenia i składu jonów, aby sól rozpuszczała się w wodzie. Istotnym jest aby stężenie soli w roztworze wodnym mieściło się w zakresie od 0,1% do 0,5% (m/v, korzystnie 0,1% (m/v). Z tego względu, według wynalazku, opracowano sposób otrzymywania preparatów do stymulacji wzrostu roślin z wykorzystaniem wyładowania typu dc-APGD, przy czym stosuje się opracowaną wyżej charakterystykę metody.
Dodatkowo ważne są temperatura i skład chemiczny roztworu soli. Korzystny skład wymieniono wcześniej.
W trakcie prowadzonych badań ustalono także korzystne inne parametry, jak natężenie prądu wyładowania, napięcie prądu wyładowania, szybkość przepływu wprowadzanych wodnych roztworów soli nieorganicznych do układu reakcyjno-wyładowczego, polaryzację elektrod w ciągłym układzie przepływowym, odległość pomiędzy elektrodami, rodzaj elektrody stałej, atmosferę wyładowania.
Korzystnie w składzie chemicznym przygotowanych roztworów zawarte są sole mineralne rozpuszczalne w wodzie jak: K3PO4, KNO3, MgSO4, NaCl bądź NH4NO3, NH4CI, MgNO3.
Korzystnie, stosuje się następujące parametry fizykochemiczne wodnych roztworów soli nieorganicznych pełniących rolę płynnej katody, jak pH roztworów w zakresie od 3 do 14, przewodnictwo w zakresie od 0,1 do 10 mS/cm,
Dodatkowo określono następujące parametry sposobu:
- natężenie prądu wyładowania w zakresie od 30 do 60 mA, najkorzystniej 45 mA,
- napięcie prądu wyładowania w zakresie od 800 do 2000 V, najkorzystniej 1100 V,
PL 236 377 B1
- szybkość przepływu wprowadzanych wodnych roztworów soli nieorganicznych do układu reakcyjno-wyładowczego w zakresie od 3,0 do 5,0 cm3/min, najkorzystniej 3,0 cm3/min,
- sposób polaryzacji ciekłej przepływającej elektrody, najkorzystniej potencjał ujemny, tj. katoda (ciecz może pełnić rolę katody lub anody w zależności od sposobu jej polaryzacji, czyli przyłożonego napięcia + lub -),
- odległość pomiędzy elektrodami 2,0 do 10,00 mm, najkorzystniej 5 mm,
- rodzaj elektrody stałej: miedź lub stal lub mosiądz lub żelazo lub wolfram, najkorzystniej elektroda wolframowa,
- atmosfera wyładowania, najkorzystniej otaczające powietrze.
Wynalazek umożliwia uzyskanie korzystnych efektów związanych z wcześniejszym i efektywniejszym kiełkowaniem oraz wzrostem roślin istotnych gospodarczo.
Pomimo, że w przytoczonych przykładach wykazano działanie roztworów soli nieorganicznych zawierających sole mineralne o stężeniu 0,1%, zebrano wyniki wskazujące na jeszcze pożądaną aktywność uzyskanych według metody roztworów post-plazmowych zawierających sole mineralne w wyższym stężeniu niż 0,1%, a niższym lub równym 0,5%. Powyżej tego zakresu stężeń przewiduje się niekorzystne skutki działania roztworów, których nie obserwowano przy zakresie 0,5% i niższym.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach jego realizacji, nieograniczających ich zakresu oraz na rysunku, na którym:
- na fig. 1 przedstawiono wpływ zastosowania aktywowanych za pomocą wyładowania typu dcAPGD wodnych roztworów soli nieorganicznych, tj. 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, na stymulację wzrostu roślin rzeżuchy (Lepidium sativum), w porównaniu do wodnych roztworów soli nieorganicznych niepoddanych działaniu wyładowania typu dc-APGD;
- na fig. 2 przedstawiono wpływ zastosowania aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD wodnych roztworów soli nieorganicznych, tj. 0,1% (m/v K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, na stymulację wzrostu roślin sałaty (Lactuca sativa), w porównaniu do wodnych roztworów soli niepoddanych działaniu wyładowania typu dc-APGD;
- na fig. 3 przedstawiono wpływ zastosowania aktywowanych za pomocą wyładowania typu dcAPGD wodnych roztworów soli nieorganicznych, tj. 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, na stymulację wzrostu roślin marchwi (Daucus carota) w porównaniu do wodnych roztworów soli niepoddanych działaniu wyładowania typu dc-APGD;
- na fig. 4 - przykładowy układ do przeprowadzenia metody według wynalazku.
P r z y k ł a d 1
Sposób stymulacji wzrostu roślin z gatunku Lepidium sativum z zastosowaniem wodnych roztworów soli nieorganicznych, tj. 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD generowanego w kontakcie z FLC w przepływowym układzie reakcyjno-wyładowczym. Wodne roztwory post- plazmowe soli nieorganicznych uzyskuje się zachowując następujące parametry generowania wyładowania typu dc-APGD, tj. szybkość wprowadzania roztworu do ciągłego układu przepływowego: 3,0 cm3/min, natężenie prądu wyładowania: 45 mA, odległość między FLC a stałą elektrodą 5,0 mm, polaryzację elektrod w ciągłym układzie przepływowym: stała elektroda metaliczna wykonana z wolframu pełni funkcję anody, natomiast roztwór wprowadzany do ciągłego układu przepływowego pełni funkcję FLC, temperaturę kinetyczną fazy gazowej wyładowania: 2000 K, atmosferę wyładowania: otaczające powietrze atmosferyczne.
Badania przeprowadzono w układzie reakcyjno-wyładowczym dc-APGD, przedstawionym na fig. 4.
Na fig. 4 oznaczono:
A - roztwór wodny pojedynczej soli nieorganicznej (0,1% K3PO4, 100 cm3),
B - pompę perystaltyczną (MasterFlex L/S, Cole-Parme®, przepływ od 0,1 do 100 cm3/min),
C - reaktor szklany - zaopatrzony w otwór umożliwiający wprowadzanie roztworu soli nieorganicznej oraz w otwór umożliwiający odprowadzanie z układu roztworu aktywowanej soli nieorganicznej oraz otwór umożliwiający doprowadzenie wysokiego napięcia do elektrod,
D - kwarcową rurkę o średnicy zewnętrznej 4 mm,
E - tubę grafitową o średnicy zewnętrznej 6 mm,
F - generowane wyładowanie typu dc-APGD pomiędzy przepływającą ciekłą elektrodą a stałą metaliczną anodą,
G - elektrodę metaliczną (wolfram),
PL 236 377 B1
H - generator wysokonapięciowy stałoprądowy dc-APGD (napięcie wyjściowe od 500 do 2000 V, natężenie prądu do 200 mA, maksymalna moc wyjściowa: 200 W),
I - roztwór post-plazmowy (100 cm3).
Układ zawiera metaliczną anodę oraz FLC. Budowa FLC jest następująca: na kwarcową rurkę o średnicy zewnętrznej 4 mm jest nałożona rurka grafitowa o średnicy zewnętrznej 6 mm. Z kolei na rurkę grafitową jest nawinięty drut platynowy. Przez tak skonstruowany układ przepływa ciecz, która przelewa się przez rurkę kwarcowo-grafitową do reaktora. Zarówno FLC jak i stała elektroda są ustawione pionowo - w jednej osi. FLC jest na dole, a stała elektroda na górze.
W kolbie miarowej o pojemności 100 cm3 umieszcza się 0,1 g K3PO4 i uzupełnia do kreski wodą redestylowaną. Następnie, miesza się do całkowitego rozpuszczenia substancji stałej. Tak sporządzony 0,1% (m/v) wodny roztwór K3PO4 wprowadza się do ciągłego układu przepływowego za pomocą czterokanałowej pompy perystaltycznej z najkorzystniejszą szybkością przepływu 3,00 cm3/min, poprzez kwarcowo-grafitową kapilarę (średnica wewnętrzna = 2,0 mm). W wyniku przyłożenia do elektrod wysokiego napięcia prądu stałego o najkorzystniejszej wartości 1100 V, w 5,0 mm przerwie pomiędzy stałą metaliczną anodą (elektroda wolframowa, o średnicy = 4,0 mm), a wprowadzanym 0,1% (m/v) wodnym roztworem K3PO4, pełniącym funkcję FLC, jest generowane wyładowanie typu dc-APGD. Aby zapewnić najkorzystniejszą, stałą wartość natężenia prądu, tj. 45 mA, należy zastosować rezystor balastowy o oporności 10 kQ. Aktywowany za pomocą wyładowania typu dc-APGD wodny roztwór 0,1% (m/v) K3PO4 zbiera się do szklanych fiolek i pozostawia do dalszych analiz w celu określenia jego potencjału do stymulacji wzrostu roślin.
W analogiczny sposób otrzymano aktywowane roztwory post-plazmowe z użyciem 0,1 g KNO3; 0,1 g MgSO4, 0,1 g NaCl; 0,1 g NH4NO3,
Efektywność uzyskanych wodnych post-plazmowych roztworów zawierających w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 0,1% (m/v), KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3 analizowano względem roślin z gatunku Lepidium sativum w następujący sposób: na każdej z trzech szalek Petriego umieszczono po trzy jałowe papierowe filtry o średnicy 90 cm.
Następnie na powierzchnię filtrów umieszczonych na szalkach Petriego naniesiono po 3 ml badanego wodnego roztworu post-plazmowego soli nieorganicznej zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Następnie na każdą z tak przygotowanych szalek wyłożono 9 nasion Lepidium sativum. Nasiona, a na dalszych etapach eksperymentu wykiełkowane rośliny Lepidium sativum, hodowano w fitotronie przez 5 dni w warunkach: 16 h światło, 120 μmol m-2 s-1, temp. 20°C i 8 h ciemność temp. 18°C. W trakcie 5-cio dniowej inkubacji nasiona Lepidium sativum umieszczone na szalkach Petriego podlewano 3 ml otrzymanego wodnego roztworu post- plazmowego soli nieorganicznej zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3 co 48 h. Po 5 dniach inkubacji wykonano pomiar całkowitej długości kiełków Lepidium sativum. Uwzględniono niezbędne próby kontrolne, tj. nasiona Lepidium sativum traktowane w analogiczny sposób jak miało to miejsce w przypadku roztworów post-plazmowych, ale podlewane wodnymi roztworami soli nieorganicznych tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3, niepoddanymi wcześniej aktywacji z użyciem wyładowania typu dc-APGD. Całe doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach.
Efektywność procesu stymulacji wzrostu roślin:
Na figurze 1 przedstawiono wyniki testu stymulacji wczesnego wzrostu roślin z gatunku Lepidium sativum z użyciem otrzymanych według wynalazku wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC.
Przedstawiono średnie (± błąd standardowy) długości kiełków Lepidium sativum (w milimetrach) po 5-dniowej inkubacji nasion poddawanych co 48 h działaniu 3 ml wodnego roztworu post-plazmowego soli nieorganicznej zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3 bądź w przypadku przedstawionych prób kontrolnych odpowiedniemu wodnemu roztworowi soli nieorganicznej, tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Test przeprowadzono w trzech niezależnych powtórzeniach, każde powtórzenie obejmowało 3 szalki Petriego, na które wyłożono po 9 nasion Lepidium sativum. Statystycznie istotne różnice, uzyskane według wynalazku poprzez zastosowanie proponowanego sposobu stymulacji wzrostu roślin, pomiędzy średnimi długościami kieł
PL 236 377 B1 ków Lepidium sativum traktowanych roztworami poddanymi działaniu dc-APGD w porównaniu do Lepidium sativum podlewanych roztworami soli mineralnych niepoddanymi działaniu tego wyładowania oznaczono gwiazdką (test t-studenta, p < 0,5).
Przedstawione wyniki wskazują, że podlewanie nasion Lepidium sativum co 48 h z użyciem 3 ml wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC, skutkuje statystycznie istotnym wzrostem w długości kiełków Lepidium sativum stwierdzonym po 5 dniach inkubacji w przypadku stosowania post-plazmowych roztworów wodnych 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3 bądź 0,1% (m/v) MgSO4.
W podobny sposób wykazano promujące wzrost roślin działanie roztworów traktowanych dcAPGD zawierających w składzie 0,3% sole mineralne; aktywność wykazano również w przypadku roztworów 0,5%. Najwyższą aktywność względem stymulacji wzrostu roślin wykazały post-plazmowe roztwory zawierające 0,1% (m/v) sole mineralne. Na tej podstawie ustalono zakres stężeń roztworów soli na <0,1% - 0,5%> (m/v).
P r z y k ł a d 2
Sposób stymulacji wzrostu roślin z gatunku Lactuca sativa z zastosowaniem wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w kontakcie z FLC w ciągłym układzie przepływowym. Budowa FLC jest następująca: na kwarcową rurkę o średnicy zewnętrznej 4 mm jest nałożona tuba grafitowa o średnicy zewnętrznej 6 mm. Z kolei na rurkę grafitową jest owinięty drut platynowy. Przez tak skonstruowany układ przepływa ciecz, która przelewa się przez rurkę kwarcowo-grafitową do pojemnika. Taka konstrukcja umożliwia połączenie rurki grafitowo-kwarcowej do generatora wysokiego napięcia, oraz zapewnia elektryczny kontakt z roztworem. Zarówno FLC Jak i stała elektroda, są ustawione pionowo - w jednej osi. FLC na dole, a stała elektroda na górze. W przerwie pomiędzy elektrodami (5 mm) jest generowana plazma.
Wodne roztwory post-plazmowe soli nieorganicznych uzyskuje się, zachowując następujące parametry generowania wyładowania typu dc-APGD, tj. szybkość wprowadzania roztworu do ciągłego układu przepływowego: 3,0 cm3/min, natężenie prądu: 45 mA, odległość między FLC a stałą elektrodą: 5,0 mm, polaryzację elektrod w ciągłym układzie przepływowym: stała elektroda metaliczna wykonana z miedzi pełni funkcję anody, natomiast roztwór wprowadzany do ciągłego układu przepływowego pełni funkcję FLC, temperaturę kinetyczną fazy gazowej wyładowania: 2000 K, czas aktywacji wodnych roztworów soli nieorganicznych przy użyciu wyładowania typu dc-APGD: 30 s, atmosferę wyładowania: otaczające powietrze atmosferyczne. Układ reakcyjno-wyładowczy dc-APGD składa się z metalicznej anody oraz FLC. Budowa FLC jest następująca: na kwarcową rurkę o średnicy zewnętrznej 4 mm jest nałożona rurka grafitowa o średnicy zewnętrznej 6 mm. Z kolei na rurkę grafitową jest nawinięty drut platynowy. Przez tak skonstruowany układ przepływa ciecz, która przelewa się przez rurkę kwarcowo-grafitową do reaktora. Zarówno FLC jak i stała elektroda są ustawione pionowo - w jednej osi. FLC jest na dole, a stała elektroda na górze. Zastosowano analogiczny układ jak opisano i przedstawiono na figurze w przykładzie 1. W kolbie miarowej o pojemności 100 cm3 umieszcza się 0,1 g K3PO4 i uzupełnia do kreski wodą redestylowaną. Następnie, miesza się do całkowitego rozpuszczenia substancji stałej. Tak sporządzony 0,1% (m/v) wodny roztwór K3PO4 wprowadza się do ciągłego układu przepływowego za pomocą czterokanałowej pompy perystaltycznej z najkorzystniejszą szybkością przepływu 3,00 cm3/min, poprzez kwarcowo-grafitową kapilarę (średnica wewnętrzna = 4,0 mm). W wyniku przyłożenia do elektrod wysokiego napięcia prądu stałego o najkorzystniejszej wartości 1100 V, w 4,0-5,0 mm przerwie pomiędzy stałą metaliczną anodą (elektroda wolframowa, o średnicy = 4,0 mm), a wprowadzanym 0,1% (m/v) wodnym roztworem K3PO4, pełniącym funkcję FLC, jest generowane wyładowanie typu dc-APGD. Aby zapewnić najkorzystniejszą, stałą wartość natężenia prądu, tj. 45 mA, należy zastosować rezystor balastowy o oporności 10 kQ. Aktywowany za pomocą wyładowania typu dc-APGD wodny roztwór 0,1% (m/v) K3PO4 należy zebrać do szklanych fiolek i pozostawić do dalszych analiz w celu określenia jego potencjału do stymulacji wzrostu roślin.
W analogiczny sposób otrzymano aktywowane roztwory post-plazmowe z użyciem 0,1 g KNO3; 0,1 g MgSO4; 0,1 g NaCl; 0,1 g NH4NO3.
Efektywność uzyskanych wodnych post-plazmowych roztworów zawierających w składzie 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, analizowano względem roślin z gatunku Lactuca sativa w następujący sposób: na każdej z trzech szalek Petriego umieszczono po trzy jałowe papierowe filtry o średnicy 90 cm.
PL 236 377 B1
Następnie na powierzchnię filtrów na każdej szalce Petriego naniesiono po 3 ml badanego wodnego roztworu post-plazmowego zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Następnie na każdą z tak przygotowanych szalek wyłożono 9 nasion Lactuca sativa. Nasiona, a na dalszych etapach eksperymentu wykiełkowane rośliny Lactuca sativa, hodowano w fitotronie przez 5 dni w warunkach: 16 h światło, 120 μmol-2 s-1 μmol m-2 s-1, temp. 20°C i 8 h ciemność, temp. 18°C. W trakcie 5-cio dniowej inkubacji nasiona Lactuca sativa umieszczone na szalkach Petriego należy podlewać 3 ml badanego wodnego roztworu post-plazmowego soli nieorganicznej, zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3 H4NO3 co 48 h. Po 5 dniach inkubacji wykonano pomiar całkowitej długości kiełków Lactuca sativa. Uwzględniono niezbędne próby kontrolne i tj. nasiona Lactuca sativa traktowane w analogiczny sposób jak miało to miejsce w przypadku roztworów post-plazmowych, ale jedynie wodnymi roztworami soli nieorganicznych, tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3, niepoddanymi wcześniej aktywacji za pomocą wyładowania typu dc-APGD. Całe doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach.
Efektywność procesu stymulacji wzrostu roślin:
Na figurze 2 przedstawiono wyniki testu stymulacji wczesnego wzrostu roślin z gatunku Lactuca sativa z użyciem wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą dc-APGD i generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC.
Przedstawiono średnie ± (błąd standardowy) długości kiełków Lactuca sativa (w milimetrach) po 5-dniowej inkubacji nasion poddawanych co 48 h działaniu cm3 wodnego roztworu post-plazmowego soli nieorganicznej, zawierającemu w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3 bądź w przypadku przedstawionych prób kontrolnych odpowiedniemu wodnemu roztworowi soli nieorganicznej, tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Test przeprowadzono w trzech niezależnych powtórzeniach, każde powtórzenie obejmowało 3 szalki Petriego, na które wyłożono po 9 nasion Lactuca sativa. Statystycznie istotne różnice, uzyskane według wynalazku poprzez zastosowanie proponowanego sposobu stymulacji wzrostu roślin, pomiędzy średnimi długościami kiełków Lactuca sativa traktowanych roztworami poddanymi działaniu dc-APGD, w porównaniu do Lactuca sativa podlewanych roztworami soli mineralnych niepoddanymi działaniu tego wyładowania, oznaczono gwiazdką (test t-studenta, p < 0,5).
Przedstawione wyniki wskazują, że podlewanie nasion Lactuca sativa co 48 h z użyciem 3 ml wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3 aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC, skutkuje statystycznie istotnym wzrostem w długości kiełków NH4NO3 Lactuca sativa stwierdzonym po 5 dniach inkubacji w przypadku stosowania post- plazmowych roztworów wodnych: 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) NaCl, bądź 0,1% (m/v) NH4NO3.
W podobny sposób wykazano stymulujące wzrost roślin działanie roztworów traktowanych dcAPGD zawierających w składzie 0,3% i 0,5% sole mineralne, jednakże najkorzystniejszą aktywność względem stymulacji wzrostu roślin wykazały post-plazmowe roztwory zawierające w składzie 0,1% sole mineralne i aktywność ta stopniowo malała aż do 0,5% włącznie, gdzie jeszcze wykazano aktywność.
P r z y k ł a d 3
Sposób stymulacji wzrostu roślin z gatunku Daucus carota z zastosowaniem wodnych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w kontakcie z FLC w ciągłym układzie przepływowym. Wodne roztwory post-plazmowe soli nieorganicznych uzyskuje się, zachowując następujące parametry generowania wyładowania typu dc-APGD, tj. szybkość wprowadzania roztworu do ciągłego układu przepływowego: 3,0 cm /min, natężenie prądu: 45 mA, odległość między FLC a stała elektrodą: 5,0 mm, polaryzację elektrod w ciągłym układzie przepływowym: stała elektroda metaliczna (wykonana z wolframu) pełni funkcję anody, natomiast roztwór wprowadzany do ciągłego układu przepływowego pełni funkcję FLC, atmosferę wyładowania: otaczające powietrze atmosferyczne. Układ reakcyjno-wyładowczy dc-APGD składa się z metalicznej anody oraz FLC. Budowa FLC jest następująca: na kwarcową rurkę o średnicy zewnętrznej 4 mm jest nałożona rurka grafitowa o średnicy zewnętrznej 6 mm. Z kolei na rurkę grafitową jest nawinięty drut platynowy. Przez tak skon
PL 236 377 B1 struowany układ przepływa ciecz, która przelewa się przez rurkę kwarcowo- grafitową do reaktora. Zarówno FLC, jak i stała elektroda, są ustawione pionowo - w jednej osi. FLC jest na dole, a stała elektroda na górze. Zastosowano analogiczny układ jak opisano i przedstawiono na figurze w przykładzie 1. W kolbie miarowej pojemności 100 cm3 umieszcza się 0,1 g K3PO4 i uzupełnia do kreski wodą redestylowaną. Następnie, miesza się do całkowitego rozpuszczenia substancji stałej. Tak sporządzony 0,1% (m/v) wodny roztwór K3PO4 wprowadza się do ciągłego układu przepływowego za pomocą czterokanałowej pompy perystaltycznej z najkorzystniejszą szybkością przepływu 3,00 cm3/min, poprzez kwarcowo- grafitową kapilarę (średnica wewnętrzna = 2,0 mm). W wyniku przyłożenia do elektrod wysokiego napięcia prądu stałego o najkorzystniejszej wartości 1100 V, w 5,0 mm przerwie pomiędzy stałą metaliczną anodą (elektroda wolframowa, o średnicy = 4,0 mm), a wprowadzanym 0,1% (m/v) wodnym roztworem K3PO4, pełniącym funkcję FLC, jest generowane wyładowanie typu dc-APGD. Aby zapewnić najkorzystniejszą, stałą wartość natężenia prądu, tj. 45 mA, należy zastosować rezystor balastowy o oporności 10 kQ. Czas oddziaływania wyładowania typu dc-APGD z wprowadzanym do ciągłego układu przepływowego 0,1% (m/v) wodnym roztworem K3PO4 wynosi 30 s. Aktywowany za pomocą wyładowania typu dc-APGD wodny roztwór K3PO4 należy zebrać do szklanych fiolek i pozostawić do dalszych analiz w celu określenia jego potencjału do stymulacji wzrostu roślin.
W analogiczny sposób otrzymano aktywowane roztwory post-plazmowe z użyciem 0,1 g KNO3; 0,1 g MgSO4; 0,1 g NaCl; 0,1 g NH4NO3.
Efektywność uzyskanych wodnych post-plazmowych roztworów 0,1% (m/v) K3PO4, 0,1% (m/v) KNO3, 0,1% (m/v) MgSO4, 0,1% (m/v) NaCl oraz 0,1% (mA) NH4NO3, analizowano względem roślin z gatunku Daucus carota w następujący sposób: na każdej z trzech szalek Petriego umieszczono po trzy jałowe papierowe filtry o średnicy 90 cm. Następnie na powierzchnię filtrów na każdej szalce Petriego naniesiono po 3 ml badanego wodnego roztworu post-plazmowego zawierającego w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Następnie na każdą z tak przygotowanych szalek wyłożono 9 nasion Daucus carota. Nasiona, a na dalszych etapach eksperymentu wykiełkowane rośliny Daucus carota, hodowano w fitotronie przez 12 dni w warunkach: 16 h światło, 120 μmol m-2 s-1, temp. 20°C i 8 h ciemność, temp. 18°C. W trakcie 12-dniowej inkubacji nasiona Daucus carota na szalkach Petriego podlewano 3 ml badanego wodnego roztworu post-plazmowego zawierającego w składzie:0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/vA) KNO3 lub 0,1% (mA) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3, co 48 h. Po 12 dniach inkubacji wykonano pomiar całkowitej długości kiełków Daucus carota. Uwzględniono niezbędne próby kontrolne, tj. nasiona Daucus carota traktowane w analogiczny sposób jak miało to miejsce w przypadku roztworów postplazmowych, ale jedynie wodnymi roztworami soli nieorganicznych tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3 niepoddanymi wcześniej aktywacji dc-APGD. Całe doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach.
Efektywność procesu stymulacji wzrostu roślin:
Na figurze 3 przedstawiono wyniki testu stymulacji wczesnego wzrostu roślin z gatunku Daucus carota z użyciem wodnych roztworów: 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą dc-APGD, generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC.
Przedstawiono średnie (± błąd standardowy) długości kiełków Daucus carota (w milimetrach) po 12-dniowej inkubacji nasion poddawanych co 48 h działaniu 3 ml wodnego roztworu post-plazmowego soli nieorganicznej zawierającemu w składzie 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3, bądź w przypadku przedstawionych prób kontrolnych odpowiedniemu wodnemu roztworowi soli nieorganicznej, tj. 0,1% (m/v) K3PO4 lub 0,1% (m/v) KNO3 lub 0,1% (m/v) MgSO4 lub 0,1% (m/v) NaCl lub 0,1% (m/v) NH4NO3. Test przeprowadzono w trzech niezależnych powtórzeniach, każde powtórzenie uwzględniało 3 szalki Petriego na których kiełkowano po 9 nasion Daucus carota każda. Statystycznie istotne różnice, uzyskane według wynalazku poprzez zastosowanie proponowanego sposobu stymulacji wzrostu roślin, pomiędzy średnimi długościami kiełków Daucus carota traktowanych roztworami poddanymi działaniu dc-APGD, w porównaniu do Daucus carota podlewanych roztworami soli mineralnych niepoddanymi działaniu tego wyładowania, oznaczono gwiazdką (test t-studenta, p < 0,5).
Przedstawione wyniki wskazują, że podlewanie nasion Daucus carota co 48 h z użyciem 3 ml wodnych roztworów: 0,1% (m/v) K3PO4; 0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) MgSO4; 0,1% (m/v) NaCl; 0,1% (m/v) NH4NO3, aktywowanych za pomocą wyładowania typu dc-APGD, generowanego w ciągłym układzie przepływowym w kontakcie z FLC, skutkuje statystycznie istotnym wzrostem w długości kiełków
PL 236 377 B1
Daucus carota stwierdzonym po 12 dniach inkubacji w przypadku stosowania post-plazmowych roztworów wodnych:0,1% (m/v) KNO3; 0,1% (m/v) NaCl bądź 0,1% (m/v) NH4NO3.
W podobny sposób wykazano korzystne działanie roztworów traktowanych dc-APGD zawierających w składzie 0,3% i 0,5% sole mineralne, jednakże najwyższą zdolność do stymulacji wzrostu roślin wykazały post-plazmowe roztwory zawierające w składzie 0,1% sole mineralne i aktywność ta stopniowo malała aż do 0,5% włącznie, gdzie jeszcze wykazano aktywność.
Claims (18)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, z wykorzystaniem plazmy generowanej w ciągłym układzie przepływowym, znamienny tym, że do uzyskania roztworów post-plazmowych wykorzystuje się wyładowanie jarzeniowe typu dc-APGD generowane w kontakcie z przepływającą ciekłą katodą (FLC), przy czym jako ciekłą katodę stosuje się wodny roztwór soli nieorganicznej rozpuszczalnej w wodzie o stężeniu soli w roztworze w zakresie co najmniej 0,1% i co najwyżej 0,5%.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako sól stosuje się sól mineralną rozpuszczalną w wodzie zawierającą jeden rodzaj kationu: Mg2+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, i co najmniej jeden rodzaj anionu: SO42-, NO3-, Cl-, PO43-, Br-, I-, NO3-, PO43-.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór soli nieorganicznej rozpuszczalnej w wodzie taki jak K3PO4 lub KNO3 lub MgSO4 lub NaCl lub NH4NO3 lub NH4Cl lub MgNO3.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyładowanie typu dc-APGD generuje się pomiędzy stałą metaliczną anodą umieszczoną w odległości od 2 do 10 mm względem katody FLC.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyładowanie typu dc-APGD inicjuje się w wyniku przyłożenia do elektrody napięcia w zakresie od 800 do 2000 V oraz natężenia prądu w zakresie od 30 do 60 mA.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się elektrodę mosiężną albo miedziową albo stalową albo żelazną albo wolframową.
- 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że wodny roztwór soli nieorganicznej wprowadza się do układu przepływowego z szybkością przepływu w zakresie od 3,0 do 5,0 cm3/min.
- 8. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że wodny roztwór soli nieorganicznej poddaje się działaniu plazmy w temperaturze pokojowej.
- 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wyładowanie typu dc-APGD inicjuje się w wyniku przyłożenia do elektrod napięcia 1100 V oraz natężenia prądu 45 mA.
- 10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wodny roztwór soli nieorganicznej wprowadza się do układu przepływowego z szybkością przepływu 3,0 cm3/min.
- 11. Preparat do stymulacji wzrostu roślin, stanowiący post-plazmowy wodny roztwór soli nieorganicznej, znamienny tym, że został otrzymany poprzez przeprowadzenie wyładowania jarzeniowego typu dc-APGD generowanego w kontakcie z ciekłą katodą (FLC) w ciągłym układzie przepływowym, przy czym jako katodę ciekłą stosuje się wodny roztwór soli nieorganicznej rozpuszczalnej w wodzie o stężeniu soli w roztworze wynoszącym co najmniej 0,1%, zaś co najwyżej 0,5%.
- 12. Preparat według zastrz. 11, znamienny tym, że sól stanowi sól mineralna rozpuszczalna w wodzie zawierająca jeden rodzaj kationu: Mg2+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, i co najmniej jeden rodzaj anionu: SO42-, NO3-, Cl-, PO43-, Br-, I-, NO3-, PO43-.
- 13. Preparat według zastrz. 11, znamienny tym, że stanowi post-plazmowy wodny roztwór soli nieorganicznej rozpuszczalnej w wodzie jak K3PO4 lub KNO3 lub MgSO4 lub NaCl lub NH4NO3 lub NH4Cl lub MgNO3.
- 14. Preparat według zastrz. 11, znamienny tym, że został otrzymany podczas wyładowania typu dc-APGD, generowanego pomiędzy stałą metaliczną anodą umieszczoną w odległości od 2 do 10 mm względem katody FLC.PL 236 377 B1 11
- 15. Preparat według zastrz. 11, znamienny tym, że został otrzymany podczas wyładowania typu dc-APGD, które inicjuje się w wyniku przyłożenia do elektrod napięcia w zakresie od 800 do 2000 V oraz natężenia prądu w zakresie od 30 do 60 mA.
- 16. Preparat według zastrz. 11, znamienny tym, że został otrzymany podczas wyładowania typu dc-APGD, podczas którego wodny roztwór soli nieorganicznej wprowadza się do układu przepływowego z szybkością przepływu w zakresie od 3,0 do 5,0 cm3/min.
- 17. Zastosowanie preparatu określonego w którymkolwiek zastrzeżeniu 11-16, do stymulacji wzrostu roślin.
- 18. Zastosowanie według zastrz. 17, znamienne tym, że preparat stosuje się wobec roślin istotnych gospodarczo z gatunków Lepidium sativum lub Lactuca sativa lub Daucus carota.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430866A PL236377B1 (pl) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, w szczególności tych istotnych gospodarczo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430866A PL236377B1 (pl) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, w szczególności tych istotnych gospodarczo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430866A1 PL430866A1 (pl) | 2020-02-10 |
| PL236377B1 true PL236377B1 (pl) | 2021-01-11 |
Family
ID=69399792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430866A PL236377B1 (pl) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | Sposób otrzymywania preparatu do stymulacji wzrostu roślin, preparat otrzymany tym sposobem oraz zastosowanie preparatu do stymulacji wzrostu roślin, w szczególności tych istotnych gospodarczo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236377B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024246737A1 (en) * | 2023-05-29 | 2024-12-05 | Safari Tahereh | Plasma activated product |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL447139A1 (pl) * | 2023-12-18 | 2025-06-23 | Politechnika Wrocławska | Sposób wytwarzania preparatu o właściwościach antybakteryjnych, preparat otrzymany tym sposobem i jego zastosowanie oraz przepływowy układ reakcyjno-wyładowczy do realizacji tego sposobu |
| PL448656A1 (pl) * | 2024-05-23 | 2025-11-24 | Uniwersytet Gdański | Sposób otrzymywania preparatu o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych względem bakterii fitopatogennych, preparat otrzymany tym sposobem oraz jego zastosowanie |
-
2019
- 2019-08-13 PL PL430866A patent/PL236377B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024246737A1 (en) * | 2023-05-29 | 2024-12-05 | Safari Tahereh | Plasma activated product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430866A1 (pl) | 2020-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bradu et al. | Reactive nitrogen species in plasma-activated water: generation, chemistry and application in agriculture | |
| Zhang et al. | Promoting lentil germination and stem growth by plasma activated tap water, demineralized water and liquid fertilizer | |
| Guo et al. | Plasma‐activated water production and its application in agriculture | |
| Komtchou et al. | Removal of atrazine and its by-products from water using electrochemical advanced oxidation processes | |
| Judée et al. | Plasma-activation of tap water using DBD for agronomy applications: Identification and quantification of long lifetime chemical species and production/consumption mechanisms | |
| Sivachandiran et al. | Enhanced seed germination and plant growth by atmospheric pressure cold air plasma: combined effect of seed and water treatment | |
| Mizoi et al. | Interactions between pH, reactive species, and cells in plasma-activated water can remove algae | |
| AU2014213637B2 (en) | Method for controlling the production of a biocide | |
| Subramanian et al. | Plasma-activated water from DBD as a source of nitrogen for agriculture: Specific energy and stability studies | |
| RU2553238C2 (ru) | Способ стимуляции проращивания семян сельскохозяйственных культур | |
| US9475710B2 (en) | Very high frequency (VHF) driven atmospheric plasma sources and point of use fertigation of irrigation water utilizing plasma production of nitrogen bearing species | |
| Lee et al. | Air anions improve growth and mineral content of kale in plant factories | |
| AU598176B2 (en) | Biocide water treatment having reduced copper corrosion | |
| EP3701790B1 (en) | Plant cultivating method and plant cultivating apparatus | |
| Wang et al. | Improving the growth rate of lettuce sativa young plants via plasma-activated water generated by multitubular dielectric barrier discharge cold plasma system | |
| Padureanu et al. | Effect of non-thermal activated water on Lactuca sativa L. germination dynamic | |
| Song et al. | Estimating EC and ionic EC contribution percentage of nutrient solution based on ionic activity | |
| CN108675860B (zh) | 一种放电活化水配制改良营养液的应用 | |
| CN108623383A (zh) | 一种使用放电活化水配制改良的营养液 | |
| Kozáková et al. | Plasma treated water as a tool for sustainable applications | |
| Thana et al. | Influence of Pin-to-Plane Discharge Modes on the Physicochemical Properties of Single-Pass Flow-Through Plasma-Activated Water and Its Efficacy in Agricultural Applications | |
| RU2203861C1 (ru) | Способ активации воды | |
| Chattopadhyay et al. | Effect of different levels of water salinity on the decomposition of organic manures in a brackish water fish pond soil | |
| Malek et al. | Plasma Agriculture: A green technology to attain the sustainable agriculture goal | |
| JP2005333854A (ja) | 植物の育成方法 |