RU2740815C1

RU2740815C1 - Method for increasing yield of the medium-sow soya varieties using low-temperature argon plasma for presowing treatment of seeds

Info

Publication number: RU2740815C1
Application number: RU2020123636A
Authority: RU
Inventors: Валентина Тимофеевна Синеговская; Мария Павловна Михайлова; Михаил Михайлович Васильев; Олег Федорович Петров
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-01-21

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention is intended for use in agriculture, in particular in plant growing, to increase crop capacity of soya varieties. Method includes pre-sowing treatment of seeds for 60 with low-temperature argon microwave plasma using microwave source of electromagnetic oscillations with generation frequency of 2.45 GHz, wherein diameter of plasma jet is 16 mm at distance of up to 2 cm from edge of plasma burner. Main emission spectra of the plasma torch are in areas of 300-400, 730-850 nm, flow microwave radiation density of 1 mW/cm².

EFFECT: invention provides efficiency of balanced biologically active effect on seeds of medium-ripening soya varieties, which increases yield of seeds in beans by 0_13–0_31 t/ha as compared to the control.

1 cl, 2 ex, 2 tbl

Description

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, в частности в растениеводстве, для повышения урожайности среднеспелых сортов сои.The invention is intended for use in agriculture, in particular in plant growing, to increase the yield of mid-season soybean varieties.

Известен способ обработки семян, который заключается в воздействии на семена газовой плазмой в среде неорганического газа или смеси неорганических газов. Обработку семян проводят при частоте электрического разряда 1-40 МГц, мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³ и давлении неорганического газа в диапазоне 0,2-1,13 Торр. Семена бобовых, капусты, кабачка, свеклы, огурца, томата, моркови, календулы, бархатцев, чечевицы, тыквы, ячменя, щавеля, брюквы, вики, гороха, риса, фасоли, пшеницы, кукурузы со сроком проверки энергии прорастания и всхожести на 4-й и 10-й день обрабатывают газовой плазмой в течение 15-35 сек. (Патент РФ №2293456. Способ предпосевной обработки семян растений. МПК А01С 1/00).There is a known method of treating seeds, which consists in exposing the seeds to a gas plasma in an inorganic gas or a mixture of inorganic gases. Seed treatment is carried out at an electric discharge frequency of 1-40 MHz, an electric discharge power of 0.01-0.1 W / cm ³ and an inorganic gas pressure in the range of 0.2-1.13 Torr. Seeds of legumes, cabbage, zucchini, beetroot, cucumber, tomato, carrot, calendula, marigold, lentil, pumpkin, barley, sorrel, swede, vetch, pea, rice, beans, wheat, corn the th and 10th days are treated with gas plasma for 15-35 seconds. (RF patent No. 2293456. Method for pre-sowing treatment of plant seeds. IPC А01С 1/00).

Известный способ не позволяет определить оптимальные режимы обработки для семян среднеспелых сортов сои, так как семена этой культуры отличаются от семян овощных, зерновых, кормовых, цветочных культур по биохимическому составу, размерам и массе, прочности и толщины защитной оболочки семени.The known method does not allow to determine the optimal treatment regimes for the seeds of mid-season soybean varieties, since the seeds of this culture differ from the seeds of vegetable, grain, fodder, flower crops in biochemical composition, size and weight, strength and thickness of the protective shell of the seed.

По данным литературных источников реакция на биологическую активацию семян сельскохозяйственных культур и сортов низкотемпературной плазмой существенно различается. При этом эффективность зависит от продолжительности экспозиции и силы воздействия, расстояния от источника до семени. Поэтому для подбора области спектра требуется проведение экспериментального исследования не только в лабораторных, но и в полевых условиях для каждой культуры и сорта. (Гордеев Ю.А. Плазменные нанотехнологии - основа инновационного потенциала земледелия XXI века. // Журнал «Актуальная биотехнология», 2014 г. - №4 (11); Городецкая Е.А. Влияние плазменно-микроволновой обработки на семена. // Научный журнал «Известия КГТУ», 2016 г. - №40; Зейналов А.А. Использование неионизирующих электромагнитных излучений в сельскохозяйственном производстве / А.А. Зейналов, А.Н. Летова, A.M. Четокин // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - №2. - С. 31-32; Шмырева Н.Я., Гордеев Ю.А. Механизм действия предпосевного импульсного облучения семян ионизированным потоком плазмы / Н.Я. Шмырева, Ю.А. Гордеев // Плодородие. - 2009. - №5. - С. 26-27).According to literary sources, the response to biological activation of seeds of agricultural crops and varieties by low-temperature plasma differs significantly. In this case, the effectiveness depends on the duration of exposure and the strength of the impact, the distance from the source to the seed. Therefore, the selection of the spectrum region requires an experimental study not only in laboratory, but also in the field for each crop and variety. (Gordeev Yu.A. Plasma nanotechnology is the basis of the innovative potential of agriculture in the XXI century. // Journal "Actual biotechnology", 2014 - №4 (11); Gorodetskaya E.A. Influence of plasma-microwave treatment on seeds. // Scientific magazine "Izvestia KSTU", 2016 - No. 40; Zeynalov A.A.Use of non-ionizing electromagnetic radiation in agricultural production / A.A.Zeynalov, A.N. Letova, AM Chetokin // Bulletin of the Russian Academy of Agricultural Sciences. - 2009 - No. 2. - P. 31-32; Shmyreva N.Ya., Gordeev Yu.A. Mechanism of action of pre-sowing pulsed irradiation of seeds with ionized plasma flow / N.Ya.Shmyreva, Yu.A. Gordeev // Fertility. - 2009 . - No. 5. - S. 26-27).

Задачей настоящего изобретения является выбор оптимального режима предпосевной СВЧ (сверхвысокочастотной) плазменной обработки семян сортов сои, который обеспечивает эффективность сбалансированного биологически активного воздействия на семена среднеспелых сортов сои, что приводит к увеличению урожайности семян в бобах на 0,13…0,31 т/га. Заявленный способ заключается в следующем:The objective of the present invention is to select the optimal mode of pre-sowing microwave (ultra-high-frequency) plasma treatment of soybean seeds, which ensures the effectiveness of a balanced biologically active effect on the seeds of mid-season soybean varieties, which leads to an increase in the yield of seeds in beans by 0.13 ... 0.31 t / ha ... The claimed method is as follows:

Перед посевом семена среднеспелых сортов сои обрабатывают низкотемпературной аргоновой СВЧ плазмой. Стационарный поток плазмы при атмосферном давлении создается с помощью СВЧ источника электромагнитных колебаний с частотой генерации 2,45 ГГц. Генератор низкотемпературной аргоновой плазмы представляет собой аксиальный электрод, помещенный в заземленный металлический цилиндр, со штуцером для подачи рабочего газа аргона. При прокачке аргона через разрядный промежуток со скоростью до 5 литров в минуту и подаче от магнетрона мощности 20…200 Вт формируется поток плазмы СВЧ разряда и между концом электрода и внутренней поверхностью заземленного цилиндра образуются плазменные каналы. Диаметр плазменной струи при этом составляет 16 мм. Обработка семян сои осуществляется на расстоянии до 2 см от края плазменной горелки в течение 60 секунд. При этом среди активных компонентов плазменного факела, воздействующих на обрабатываемый материал, следует выделить поток заряженных частиц (электронов и ионов), продуктов плазмохимических реакций, а также СВЧ и ультрафиолетовое излучение. Основные спектры излучения плазменного факела находятся в областях 300-400, 730-850 нм и соответствуют линиям Ar, ОН, N₂, NO₂, O₃. На основе газохимического анализа было определено, что концентрация NO₂ в области у обрабатываемой поверхности составляет 2,5 мг/м³, а концентрация O₃ - 2,1 мг/м³. Измерения СВЧ излучения и коэффициента экранирования плазменной горелки показали, что плотность потока СВЧ излучения не превышает предельно допустимый уровень облучения и составляет 1 мВт/см².Before sowing, the seeds of mid-season soybean varieties are treated with low-temperature argon microwave plasma. A stationary plasma flow at atmospheric pressure is created using a microwave source of electromagnetic oscillations with a generation frequency of 2.45 GHz. A low-temperature argon plasma generator is an axial electrode placed in a grounded metal cylinder with a fitting for supplying argon working gas. When argon is pumped through the discharge gap at a rate of up to 5 liters per minute and a power of 20 ... 200 W is supplied from the magnetron, a microwave discharge plasma flow is formed and plasma channels are formed between the end of the electrode and the inner surface of the grounded cylinder. The diameter of the plasma jet is 16 mm. Soybean seed treatment is carried out at a distance of up to 2 cm from the edge of the plasma torch for 60 seconds. At the same time, among the active components of the plasma torch that act on the material being processed, the flow of charged particles (electrons and ions), products of plasma-chemical reactions, as well as microwave and ultraviolet radiation should be distinguished. The main emission spectra of the plasma torch are in the ranges of 300-400, 730-850 nm and correspond to the lines of Ar, OH, N ₂ , NO ₂ , O ₃ . On the basis of gas-chemical analysis, it was determined that the concentration of NO ₂ in the area near the treated surface is 2.5 mg / m ³ , and the concentration of O ₃ is 2.1 mg / m ³ . Measurements of microwave radiation and the shielding coefficient of a plasma torch showed that the microwave radiation flux density does not exceed the maximum permissible irradiation level and is 1 mW / cm ² .

Пример 1Example 1

В среднем за два года исследований обработка семян сои сорта Китросса СВЧ-аргон плазмой при экспозиции 30 сек. и 60 сек. способствовала увеличению количества бобов - на 1,4…5,4 шт., семян - на 8,4…10,1 шт. и массы семян - на 0,8…0,9 г с 1-го растения (таблица 1). Урожайность семян в бобах при предпосевной обработке семян сои низкотемпературной СВЧ-аргон плазмой в экспозиции 60 сек. была выше относительно контроля на 0,13 т/га при НСР₀₅=0,12 т/га.On average, for two years of research, treatment of soybean seeds of the Kitrossa variety with microwave argon plasma at an exposure of 30 seconds. and 60 sec. contributed to an increase in the number of beans - by 1.4 ... 5.4 pieces, seeds - by 8.4 ... 10.1 pieces. and the mass of seeds - by 0.8 ... 0.9 g from 1 plant (table 1). Seed yield in beans during pre-sowing treatment of soybean seeds with low-temperature microwave-argon plasma in 60 sec exposure. was higher relative to the control by 0.13 t / ha at NSR ₀₅ = 0.12 t / ha.

Пример 2Example 2

Эффективность воздействия на семена сои сорта Куханна излучениями СВЧ-аргон низкотемпературной плазмы несколько различалась по сравнению с сортом Китросса. В среднем за 2018-2019 гг. обработка семян сои сорта Куханна СВЧ-аргон плазмой при экспозиции 60 сек. способствовала увеличению урожайности семян на 0,31 т/га по сравнению с контролем (НСР₀₅=0,19 т/га).The effectiveness of the effect of low-temperature plasma radiation on soybean seeds of the Kukhanna variety slightly differed in comparison with the Kitrossa variety. Average for 2018-2019 treatment of soybean seeds of the Kuhanna variety with microwave argon plasma with an exposure of 60 sec. contributed to an increase in seed yield by 0.31 t / ha compared to the control (НСР ₀₅ = 0.19 t / ha).

Claims

A method for increasing the yield of seeds of mid-season soybean varieties, characterized by the fact that it includes pre-sowing treatment of seeds for 60 s with low-temperature argon microwave plasma using a microwave source of electromagnetic oscillations with a generation frequency of 2.45 GHz, while the diameter of the plasma jet is 16 mm at a distance of up to 2 cm from the edge of the plasma torch, the main radiation spectra of the plasma torch are in the regions of 300-400, 730-850 nm, the microwave flux density is up to 1 mW / cm ² , under the influence of microwave plasma, the seed yield of mid-season varieties increases by 0, 13 ... 0.31 t / ha, the productivity of 1 plant increases by the number of beans up to 27.6%, the number of seeds up to 24.5%, the mass of seeds up to 13.5%.