RU2109429C1 - Presowing seed treatment method - Google Patents
Presowing seed treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109429C1 RU2109429C1 RU97101376A RU97101376A RU2109429C1 RU 2109429 C1 RU2109429 C1 RU 2109429C1 RU 97101376 A RU97101376 A RU 97101376A RU 97101376 A RU97101376 A RU 97101376A RU 2109429 C1 RU2109429 C1 RU 2109429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- seeds
- discharge
- seed treatment
- irradiated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к предпосевной обработке семян. The invention relates to agriculture, namely to pre-sowing seed treatment.
Известны различные способы предпосевной обработки семян как с помощью воздействия одного из факторов, например, магнитного поля, концентрированного солнечного или электрического света, лазерного излучения и других, так и комплексного воздействия двух и более факторов. Например, известны способы, основанные на одновременном воздействии на семена магнитного поля и лазерного излучения, концентрированного солнечного света и вибрации и т.п. There are various methods of presowing treatment of seeds using either one of the factors, for example, magnetic field, concentrated sunlight or electric light, laser radiation and others, or the complex effect of two or more factors. For example, methods are known based on the simultaneous exposure of seeds to a magnetic field and laser radiation, concentrated sunlight and vibration, and the like.
Известен способ предпосевной обработки семян (а.с. СССР N 1782384, кл. A 01 C 1/00, опублик. 1992). Способ заключается в комплексном воздействии на семена лазерным излучением, красным светом некогерентного излучения и циклической вибрацией при определенных режимах воздействия каждого из этих факторов. A known method of presowing treatment of seeds (as USSR USSR N 1782384, class A 01 C 1/00, published. 1992). The method consists in a complex effect on seeds with laser radiation, red light of incoherent radiation and cyclic vibration under certain modes of exposure to each of these factors.
Недостатками данного способа являются ограниченное количество одновременно обрабатываемых семян, связанное с малыми размерами облучаемой площади, определяемой размером фокусного пятна лазерного излучения, большое время обработки семян и ограничение области применения способа, связанное с использованием дорогостоящего оборудования. The disadvantages of this method are the limited number of simultaneously processed seeds associated with the small size of the irradiated area, determined by the size of the focal spot of laser radiation, the long time of seed treatment and the limitation of the scope of the method associated with the use of expensive equipment.
Наиболее близким к заявляемому является способ предпосевной обработки семян путем воздействия импульсным светом [1]. Closest to the claimed is a method of presowing treatment of seeds by exposure to pulsed light [1].
Семена облучали алюминиевым рефлектором - концентратором, увеличивающим мощность солнечного и искусственного света в 10-12 раз. Источником искусственного света была лампа накаливания мощностью 1 кВт. Средний диаметр фокального пятна составлял 28 мм. Облучение семян проводили в центрифуге со специальными вентиляционными устройствами для охлаждения, вращающейся со скоростью 120 об/мин. Расчетная длительность импульса света составляла 0,012 с. Продолжительность времени обработки семян составляла 20-40 мин. Seeds were irradiated with an aluminum reflector - concentrator, increasing the power of sunlight and artificial light by 10-12 times. The source of artificial light was a 1 kW incandescent lamp. The average diameter of the focal spot was 28 mm. The seeds were irradiated in a centrifuge with special ventilation devices for cooling, rotating at a speed of 120 rpm. The calculated light pulse duration was 0.012 s. The duration of the seed treatment was 20-40 minutes.
Недостатками способа предпосевной обработки семян по прототипу являются ограничения в его практическом применении, например географические, а также связанные с малыми количествами одновременно обрабатываемых семян, помещаемых на площади с диаметром фокального пятна рефлектора-концентратора, большой продолжительностью во времени процесса облучения, а также необходимостью принятия мер, исключающих тепловой перегрев обрабатываемых семян. The disadvantages of the method of presowing seed treatment according to the prototype are limitations in its practical application, for example, geographical, as well as associated with small quantities of simultaneously processed seeds placed on an area with a focal spot diameter of the reflector-concentrator, a long duration of the irradiation process, and the need to take measures excluding thermal overheating of the treated seeds.
При создании изобретения решалась задача создания высокопроизводительного способа, который мог бы найти широкое применение в сельском хозяйстве. When creating the invention, the task of creating a high-performance method that could be widely used in agriculture was solved.
Техническим результатом при решении данной задачи является расширение области применения, увеличение объема одновременно обрабатываемых семян, сокращение продолжительности во времени процесса предпосевной обработки семян, исключение возможности теплового перегрева семян. The technical result in solving this problem is to expand the scope, increase the volume of simultaneously processed seeds, reduce the time duration of the pre-sowing treatment of seeds, eliminate the possibility of thermal overheating of seeds.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным способом предпосевной обработки семян путем воздействия импульсным светом, новым является то, что обработку ведут мощным импульсным светом электрического разряда микросекундного диапазона длительностей (от единиц микросекунд и более), а разряд осуществляют в воздухе при атмосферном давлении. The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known method of pre-sowing seed treatment by exposure to pulsed light, it is new that the treatment is carried out by powerful pulsed light of an electric discharge in the microsecond range of durations (from units of microseconds or more), and the discharge is carried out in air at atmospheric pressure.
В основу теории, описывающей влияние импульсного света на растения, положено электронное взаимодействие света и вещества. Это взаимодействие, как известно, сводится к действию переменного электрического поля световой длины волны на атомы и молекулы вещества. Первичный механизм, связанный с поглощением молекулами фотонов импульсного света, также реализуется на электронном уровне. Растительный объект: семя, лист, пыльца и т. д., облученный высокоэнергетичным импульсным светом, является системой с большим запасом электронной энергии. В ней сумма кинетической и потенциальной энергий взаимодействия электронов с электронами, электронов с ядрами становится больше. При сильном светоимпульсном облучении и высокой плотности возбужденных состояний происходит частичное высвечивание энергии, интенсивность которого определяется величиной импульсной нагрузки, что приводит к увеличению скорости фотохимической реакции. The theory that describes the effect of pulsed light on plants is based on the electronic interaction of light and matter. This interaction, as you know, comes down to the action of an alternating electric field of light wavelength on atoms and molecules of matter. The primary mechanism associated with the absorption of pulsed light by the photon molecules is also implemented at the electronic level. A plant object: seed, leaf, pollen, etc., irradiated with high-energy pulsed light, is a system with a large supply of electronic energy. In it, the sum of the kinetic and potential energies of the interaction of electrons with electrons, electrons with nuclei becomes larger. With strong light-pulse irradiation and a high density of excited states, partial emission of energy occurs, the intensity of which is determined by the magnitude of the pulse load, which leads to an increase in the rate of the photochemical reaction.
Предполагается также, что при светоимпульсном облучении в результате высокой плотности энергии в облучающем световом пучке могут возникнуть двухступенчатые процессы последовательного поглощения двух фотонов, приводящие к высоким энергетическим состояниям и реакциям, недоступным однократно фотоактивированным молекулам. Фотореакции такого типа отличаются от обычных тем, что их начальная скорость пропорциональна квадрату интенсивности действующего света. Для осуществления двухфотонных процессов необходимо, чтобы промежуточный продукт действия первого фотона имел длительность существования, достаточную для восприятия второго фотона. Суммирование разновременно подведенных порций энергии приводит к аномальной пропорциональности скорости фотохимической реакции квадрату интенсивности света вместо обычной линейной зависимости. Под влиянием предпосевного облучения семян импульсным светом происходит перестройка фотосинтетического аппарата, изменяется отношение растений к свету. It is also assumed that during light-pulse irradiation as a result of a high energy density in the irradiating light beam, two-stage processes of sequential absorption of two photons can occur, leading to high energy states and reactions inaccessible to once photoactivated molecules. Photoreactions of this type differ from ordinary ones in that their initial speed is proportional to the square of the intensity of the acting light. For the implementation of two-photon processes, it is necessary that the intermediate product of the action of the first photon has a duration of existence sufficient for the perception of the second photon. The summation of portions of energy supplied simultaneously leads to an abnormal proportionality of the speed of the photochemical reaction to the square of the light intensity instead of the usual linear dependence. Under the influence of presowing seed irradiation with pulsed light, the photosynthetic apparatus is rearranged, and the attitude of plants to light changes.
Таким образом, в настоящее время имеются теоретические предпосылки и накоплены некоторые экспериментальные данные, свидетельствующие о влиянии светоимпульсного облучения семян на ускорение всхожести и темпов роста растений, сокращение сроков их созревания и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Thus, at present there are theoretical prerequisites and some experimental data have been accumulated that testify to the effect of light-pulse irradiation of seeds on accelerating germination and growth rates of plants, reducing the time of their ripening and increasing crop yields.
Отличительной особенностью заявляемого способа является светоимпульсное воздействие на обрабатываемые семена мощных электрических разрядов, осуществляемых в воздухе при атмосферном давлении. При инициировании разрядного воздушного промежутка и последующем вводе в него электрической энергии генерируется световой импульс в видимой части спектрального диапазона длин волн, сопровождаемый акустическим импульсом. A distinctive feature of the proposed method is the light-pulse effect on the treated seeds of powerful electric discharges carried out in air at atmospheric pressure. When a discharge air gap is initiated and electric energy is subsequently introduced into it, a light pulse is generated in the visible part of the spectral wavelength range, accompanied by an acoustic pulse.
При реально существующих источниках электрической энергии (единицы кДж и выше) и временах ее преобразования в световую (единицы мкс и более) реализуются возможности формирования высокоинтенсивных световых потоков и облучения больших площадей по сравнению с известными способами светоимпульсного облучения. With really existing sources of electric energy (units of kJ and above) and the times of its conversion into light (units of microseconds and more), the possibilities of forming high-intensity light fluxes and irradiating large areas are realized in comparison with the known methods of light-pulse irradiation.
Формирование электрических разрядов в воздухе при атмосферном давлении позволяет создавать протяженные многоканальные источники светового излучения, что также способствует увеличению размеров облучаемых площадей с заданной интенсивностью в телесном угле 4 π стерадиан. The formation of electric discharges in air at atmospheric pressure makes it possible to create extended multichannel sources of light radiation, which also contributes to an increase in the size of the irradiated areas with a given intensity in a solid angle of 4 π steradians.
Высокая скважность следования и ограниченное число воздействующих световых импульсов исключают тепловой перегрев обрабатываемых семян. High duty cycle and a limited number of light pulses acting exclude thermal overheating of the treated seeds.
Обработка семян проводится одиночными импульсами или последовательностью импульсов, генерируемых в частотном режиме. Оптимальный режим обработки (мощность источника, количество импульсов и расстояние от источника до обрабатываемого образца) выбираются в зависимости от ботанической и сортовой принадлежности культуры, качества семян и т.п. Seed treatment is carried out by single pulses or a sequence of pulses generated in the frequency mode. The optimal processing mode (source power, number of pulses and the distance from the source to the sample being processed) is selected depending on the botanical and varietal affiliation of the crop, seed quality, etc.
При обработке семян данным способом достигается благотворное биологическое воздействие на семена растений, приводящее к увеличению всхожести семян, повышению темпов роста, развития и урожайности растений, а использование заявляемого способа позволяет расширить область его применения, сократить продолжительность обработки и увеличить количество одновременно облучаемых семян. When treating seeds with this method, a beneficial biological effect on plant seeds is achieved, leading to an increase in seed germination, an increase in the growth, development and yield of plants, and the use of the proposed method allows to expand its scope, reduce the processing time and increase the number of seeds irradiated simultaneously.
Заявляемый способ предпосевной обработки семян осуществляют следующим образом. The inventive method of presowing treatment of seeds is as follows.
Обработку семян ведут импульсным светом электрического разряда микросекундного диапазона длительностей (от единиц микросекунд и выше). Разряд осуществляется в воздухе при атмосферном давлении. К электродам разрядного промежутка подводится импульсное напряжение от емкостного или индуктивного накопителя энергии. При инициировании электрического разряда воздушный промежуток пробивается и энергия от накопителя электрической энергии вводится в канал разряда. Последний по мере нарастания тока разряда нагревается до высоких температур (десятки тысяч К) и газоразрядная плазма начинает светиться. Для инициирования каналов разряда в атмосфере воздуха могут использоваться явления электрического взрыва проводников, формирования скользящего разряда вдоль диэлектрической подложки и т. п. Seed treatment is carried out by pulsed light of an electric discharge in the microsecond range of durations (from units of microseconds and above). The discharge is carried out in air at atmospheric pressure. An impulse voltage from a capacitive or inductive energy storage device is applied to the electrodes of the discharge gap. When initiating an electric discharge, the air gap breaks through and energy from the electric energy storage device is introduced into the discharge channel. The latter, as the discharge current increases, heats up to high temperatures (tens of thousands of K) and the gas-discharge plasma begins to glow. To initiate discharge channels in an air atmosphere, the phenomena of an electric explosion of conductors, the formation of a sliding discharge along a dielectric substrate, etc. can be used.
Влияние мощного светоимпульсного облучения на развитие некоторых сельскохозяйственных культур проверялось экспериментально путем сравнения растений, выращиваемых из контрольных (не подверженных какому-либо воздействию) и обработанных различными дозами света семян. Экспериментальная информация вносилась в таблицу, включающую:
- название исследуемой культуры растений;
- режимы проведения обработки (N - число импульсов, W - суммарная электрическая энергия, введенная в каналы разрядов при обработке партии семян);
- результаты наблюдений за развитием растений (приведены в процентах по отношению к контрольным образцам);
- вес биомассы (для салата и кабачков) и плода (для томатов), выраженный в процентах по отношению к контрольным
На фиг. 1 приведен фотоснимок растений салата, где 1 - контрольный образец; 2 - образец, выращенный из семян, облученных 20 импульсами света; 3 - образец, выращенный из семян, облученных 40 импульсами света.The effect of powerful light-pulse irradiation on the development of some crops was tested experimentally by comparing plants grown from control (not exposed to any impact) and treated with various doses of seed light. The experimental information was entered into a table including:
- name of the studied plant culture;
- processing modes (N is the number of pulses, W is the total electric energy introduced into the discharge channels during seed batch processing);
- the results of observations of plant development (given as a percentage in relation to control samples);
- weight of biomass (for lettuce and zucchini) and fruit (for tomatoes), expressed as a percentage in relation to the control
In FIG. 1 is a photograph of lettuce plants, where 1 is a control sample; 2 - a sample grown from seeds irradiated with 20 pulses of light; 3 - a sample grown from seeds irradiated with 40 pulses of light.
Как видно из таблицы, вес биомассы растений, выращенных из обработанных семян, по сравнению с контрольными увеличен на 26 и 102% соответственно для образцов 2 и 3,
В результате облучения семян кабачков 20 и 40 импульсами света имел место прирост биомассы их проростков соответственно на 15 и 37% по сравнению с проростками, выращенными из необлученных семян (см. таблицу).As can be seen from the table, the weight of the biomass of plants grown from treated seeds, compared with the control increased by 26 and 102%, respectively, for
As a result of irradiation of zucchini seeds with 20 and 40 pulses of light, there was an increase in the biomass of their seedlings by 15 and 37%, respectively, compared with seedlings grown from unirradiated seeds (see table).
На фиг. 2 представлен фотоснимок рассады томатов перед высадкой в теплицу, где 1 - контрольный образец; 2 - образец, выращенный из семян после обработки 10 импульсами света; 3 - образец, выращенный из семян после обработки 20 импульсами света. In FIG. 2 is a photograph of tomato seedlings before planting in a greenhouse, where 1 is a control sample; 2 - sample grown from seeds after processing with 10 pulses of light; 3 - sample grown from seeds after processing with 20 pulses of light.
При сравнении данных, приведенных в таблице и на фиг. 2, видно, что темпы роста и развития рассады томатов зависят от величины дозы светоимпульсного облучения. Образцы, выращенные из семян, облученных светом с большей дозой, опережали в своем развитии растения, выращенные из семян, обработанных светом с меньшей дозой. Рассада томатов, выращенная из обработанных светом семян, опережает в развитии растения, выращенные из контрольных семян. Тенденция опережающего развития растений, выращенных из семян с большей дозой облучения, сохранялась вплоть до сбора раннего урожая плодов. When comparing the data given in the table and in FIG. 2, it can be seen that the growth and development rates of tomato seedlings depend on the dose of light-pulse irradiation. Samples grown from seeds irradiated with a higher dose of light were ahead in their development of plants grown from seeds treated with a lower dose of light. Tomato seedlings grown from light-treated seeds are ahead of plants grown from control seeds in development. The trend of the accelerated development of plants grown from seeds with a higher radiation dose continued until the early harvest of the fruits.
Отличительной особенностью заявляемого способа обработки семян является то, что воздействие является "короткоимпульсным", поскольку минимальная длительность световых импульсов, для которых обнаружен положительный эффект, составляет единицы микросекунд. При запасенной электрической энергии, равной 4,5 кДж, и коэффициенте преобразования электрической энергии в световую, близком к 30%, мощность светового импульса достигает 150 МВт. Обрабатываемая площадь семян, рассыпанных в один слой, занимала около 3 м2. В процессе обработки расстояние от источника светового излучения до облучаемых семян составляло 100 см. Количество световых воздействий в каждой серии составляло 10, 20, 40 импульсов, генерируемых с интервалами через 10 с.A distinctive feature of the proposed method of seed treatment is that the effect is "short pulse", since the minimum duration of light pulses for which a positive effect is detected is a few microseconds. With the stored electric energy equal to 4.5 kJ, and the coefficient of conversion of electric energy into light, close to 30%, the power of the light pulse reaches 150 MW. The cultivated area of seeds scattered in one layer occupied about 3 m 2 . During processing, the distance from the light source to the irradiated seeds was 100 cm. The number of light effects in each series was 10, 20, 40 pulses generated at intervals of 10 s.
По прототипу для принятых допущений расчетная мощность светового импульса при использовании ламп накаливания мощностью 1 кВт составляла 300 Вт, облучаемая площадь занимала 6•10-4 м2, время облучения одной партии зерна 20 - 40 мин.According to the prototype for the accepted assumptions, the calculated power of the light pulse when using incandescent lamps with a power of 1 kW was 300 W, the irradiated area occupied 6 • 10 -4 m 2 , the irradiation time of one batch of grain was 20 - 40 minutes.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ предпосевной обработки семян позволяет расширить область его применения, сократить продолжительность обработки семян и увеличить количество одновременно облучаемых семян. Thus, compared with the prototype of the inventive method of presowing treatment of seeds allows you to expand the scope of its application, reduce the duration of seed treatment and increase the number of simultaneously irradiated seeds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101376A RU2109429C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Presowing seed treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101376A RU2109429C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Presowing seed treatment method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2109429C1 true RU2109429C1 (en) | 1998-04-27 |
| RU97101376A RU97101376A (en) | 1998-09-20 |
Family
ID=20189460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101376A RU2109429C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Presowing seed treatment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2109429C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6615538B2 (en) * | 1999-03-15 | 2003-09-09 | Seed-Tech Temed Ltd | Process and apparatus for promoting the germination of plant seeds and the production of agricultural crops |
| RU2565822C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Method of presowing stimulation of seeds and device for its implementation |
-
1997
- 1997-01-28 RU RU97101376A patent/RU2109429C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Кособоков Г.И., Ветлева Т.И. Влияние предпосевного облучения семян томатов импульсным концентрированным светом на продуктивность растений. Электронная обработка материалов. - 1974, N 4, с. 78 - 81. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6615538B2 (en) * | 1999-03-15 | 2003-09-09 | Seed-Tech Temed Ltd | Process and apparatus for promoting the germination of plant seeds and the production of agricultural crops |
| RU2565822C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Method of presowing stimulation of seeds and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6541924B1 (en) | Methods and systems for providing emission of incoherent radiation and uses therefor | |
| RU2016120161A (en) | SYSTEMS AND METHODS FOR INCREASING THE PRODUCTION OF VITAMIN D3 | |
| DE60003004D1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR IMPROVING THE SEEDING AND PRODUCTION OF AGRICULTURAL HARVEST | |
| RU2109429C1 (en) | Presowing seed treatment method | |
| Bollanti et al. | Development and characterisation of an XeCl excimer laser-generated soft-X-ray plasma source and its applications | |
| FR2913888A1 (en) | Infrared irradiation carrying out method for e.g. stimulating cellular response of bacteria, involves modulating transmission of photon radiation by radio frequency cutting and by low frequency cutting | |
| EP0152072A2 (en) | Pulsed light selective photolysis process for treatment of biological media and products made thereby | |
| US20030044311A1 (en) | Applications for use of pulsed light | |
| RU2732590C1 (en) | Method of treating seeds of agricultural plants | |
| RU2340165C1 (en) | Method for preplanting teratment of seeds | |
| RU2262834C1 (en) | Method for light-pulse processing of plants | |
| O'Neill et al. | A repetitive laser-plasma X-ray source for radiobiology research | |
| CN101862507B (en) | High-power purple-green-red LED light diagnosis and treatment instrument | |
| RU2001629C1 (en) | Method for disinfecting and sterilizing open surfaces of objects, liquids and air | |
| US8008640B2 (en) | Maxim electron scatter chamber | |
| Kunapareddy et al. | Evaluation of dielectric barrier discharge sterilization of Escherichia coli with a swept-wavelength resonance-Raman device | |
| RU2116089C1 (en) | Method for treating biological objects | |
| RU2413551C2 (en) | Device for influence on bioobject | |
| Kar et al. | First results on cell irradiation with laser-driven protons on the TARANIS system | |
| Verhoef et al. | Time-and-energy resolved measurement of the cascaded Auger decay in krypton | |
| Ogino et al. | The surface modification of tooth dentine with a free electron laser (FEL) | |
| SU961582A1 (en) | Method of presow treatment of cotton seeds | |
| RU2279202C1 (en) | Method and apparatus for commercial presowing treatment of seeds | |
| RU103668U1 (en) | GAS DISCHARGE PULSE SOURCE OF HIGH-INTENSITY UV RADIATION | |
| Tarasenko et al. | Excilamps and atmospheric pressure plasma and their applications in biology and medicine |