WO2024086907A1 - Método de tratamento de sementes com gases para extração do potencial genético gerando aumento de produtividade e equipamento - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
- A01C1/02—Germinating apparatus; Determining germination capacity of seeds or the like
Definitions
- the present invention refers to a technology for treating seeds with a mixture of different gases for extracting genetic potential, generating improvements that increase productivity in different types of crops.
- State of the art [002] Over the years, several seed treatment methods have been developed by the agricultural industry, aimed at different purposes. [003] There were improvements in seed storage, through refrigerated warehouses with temperature and humidity control. Seed cooling systems are used to increase storage potential, helping to maintain seed physiological quality indices. Another method of seed processing is using phosphine gas, to control storage pests.
- the treatment proposed by the present invention comprises one or more cylinders (1) where gases or gas mixtures are stored in a pressurized manner.
- the flow is controlled by a pressure regulator (2) which is coupled to a high pressure hose (3) directing the gases or gas mixture to a distribution strip (4).
- the distribution strip (4) is made up of other pressure regulators (5) that individually control the flow of gases or gas mixtures, directing them, through a high pressure hose (6), to the diffusers ( 7), which are inserted into the bags or sacks (8).
- Rods (9) are also inserted inside the bags or sacks, which have one or more sets of sensors (10) that are connected, by means of wires, to a transmitter (11) located in the upper part of the rod (9 ). The transmitter (11) in turn collects and transmits the data to a device (12) that will interpret said data.
- the cylinders (1) are filled with a mixture of the gases CO2 (carbon dioxide), O2 (oxygen) and N2 (nitrogen), and their concentrations can vary according to temperature, air humidity and compaction of the seeds inside the bags or sacks.
- the proportions of gases are 55 to 75% CO2, 10 to 20% O2 and 15 to 45% N2.
- the concentration of gases or gas mixtures in the seed storage structure varies from 100 ppm to 100,000 ppm.
- the pressure regulators (2) work in a pressure range between 0.5 Kgf/cm 2 and 15.9 Kgf/cm 2 .
- the high pressure hoses (3, 6) used can withstand pressure from 1 bar to 1100 bar.
- the distribution ruler (4) is filled with the gases or gas mixture coming from the cylinder (1) which are uniformly distributed between the individual outlet pressure regulators (5).
- the pressure is maintained between 0.3 bar and 20 bar for a period in accordance with Table 1 below. TABLE 1 [0019] Treatment begins in the final phase of storage, after the entire seed processing process has been completed. [0020] More specifically, the present invention can be carried out up to 180 days before planting, a period in which the seed is in a pre-dormant state.
- the state of pre-dormancy is understood as the state in which the seed has its metabolic capacity active, but without germination capacity.
- the application of gases can be carried out in the Seed Processing Units (UBS) sheds or in storage sheds within the farms.
- UBS Seed Processing Units
- the process begins by filling out a form with the technical data of the seeds, including: type of culture, variety, batch, validity, quantity, whether any type of previous chemical treatment has been used and the presence of inoculant. Such technical information is registered and stored in proprietary software.
- the Software calculates the concentration ranges and distribution time of the gases or gas compounds.
- the release of gases takes place over a period of 15 to 120 minutes, varying according to the classification of plants as shown in Table 2 below.
- C3 and C4 plants are due to the difference in photosynthetic cycles. Plants classified as C3 (e.g. soybeans, beans, cotton and wheat) receive this nomenclature because after the carbon dioxide fixation process, an acid with 3 carbon molecules is formed. C4 plants (e.g. corn and sorghum) have 1 more carbon molecule after the CO2 fixation process.
- C3 plants e.g. corn and sorghum
- the application of gases or gas mixtures in the treatment of seeds inside the bags or sacks (8) occurs in such a way that the concentration of O2 decreases, changing the environment/atmosphere around the seeds as the concentration increases. of CO2 and N2 increases.
- the seed which is a living organism with metabolism and positive respiratory rate, finds it difficult to continue its metabolic activity due to the absence of O2.
- a defense mechanism for the seed to adapt to an environment with low levels of O 2 its rate breathing is reduced.
- This process causes the seed to absorb CO2 and N2, releasing O2 and fixing and increasing the concentration of carbon in the seed's energy matrix.
- the energy matrix is understood as the storage location of energy and nutrients responsible for keeping the seed viable and guaranteeing its germination potential.
- the seed fully activates its metabolism, initiating physiological processes.
- the activity of the enzyme PEP Carboxylase stands out, which is responsible for carbon fixation in plant cells.
- the activity of the enzyme PEP Carboxylase stands out, which is responsible for carbon fixation in plant cells.
- the activity of the PEP Carboxylase enzyme increases by up to 14 times.
- the greater concentration of carbon in the plant's cells will make a greater volume of CO2 available for the Calvin cycle (the Calvin cycle consists of a series of reactions that fix and reduce carbon and synthesize sugars). With the arrival of a greater concentration of CO 2 in the Calvin cycle, the result will be greater energy production.
- the plant with an intensified energy production has a greater rooting capacity, increasing its contact surface for absorbing water and macro and micro nutrients from the soil, which will be transported to the plant's leaf structure. With the arrival of more nutrients, the plant has a greater capacity to develop reproductive structures, which will lead to an increase in productivity.
- the proposed technology it is possible to observe a significant increase in the leaf surface and increased branch formation potential. In the case of plants classified as oilseeds, it is possible to observe other benefits such as an increase in the number of nodes, pods, grains per plant and better grain filling yield.
- the rods (9) are inserted into the bags or sacks to monitor temperature, humidity, gas concentration and internal pressure, among other indicators used.
- the rods (9) can be made of stainless steel, aluminum, carbon fiber, PVC, steel, galvanized steel, or any other metallic or plastic alloy, among other variations of materials.
- the rods (9) have an external diameter ranging from 9mm to 200mm, internal diameter from 7mm to 140mm, length from 10cm to 250cm.
- Each of the rods (9) comprises five rows of holes at its lower end, close to the tip, two rows of holes in the central part and two rows of holes at its other end. Other hole configuration variations can be used to better adapt to variations in rod types.
- a transmission plate and battery are positioned to power sensors, which have the characteristics of reading data on gas concentration, humidity, temperature and pressure, among other indicators used. The collected data is sent to the proprietary software in real time and is stored. [0037] The collected data is used to calculate the concentration and distribution ranges of gases or gas mixtures inside the seed storage location, that is, in bags, sacks or any other seed storage structure.
- the diffusers (7) are inserted into the bags or bags (8) to distribute the gases or gas mixture.
- the diffusers (7) can be made of stainless steel, aluminum, carbon fiber, PVC, steel, galvanized steel, or any other metallic or plastic alloy, among other variations of materials.
- the diffusers (7) have an external diameter ranging from 9mm to 200mm, an internal diameter from 7mm to 140mm, and a length from 10cm to 250cm.
- Each of the diffusers (7) comprises successive rows of holes along its length axis, and these holes can have any configuration, in order to better adapt to variations in the types of diffusers.
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Abstract
A presente invenção se refere a um método para tratamento de sementes com mistura de diferentes gases para extração do potencial genético gerando melhorias que aumentam a produtividade em diferentes tipos de cultura e seu equipamento para a realização do método.
Description
“MÉTODO DE TRATAMENTO DE SEMENTES COM GASES PARA EXTRAÇÃO DO POTENCIAL GENÉTICO GERANDO AUMENTO DE PRODUTIVIDADE E EQUIPAMENTO” Campo da Invenção [001] A presente invenção se refere a uma tecnologia para tratamento de sementes com mistura de diferentes gases para extração do potencial genético, gerando melhorias que aumentam a produtividade em diferentes tipos de cultura. Estado da técnica [002] Ao longo dos anos, diversos métodos de tratamento de sementes foram desenvolvidos pela indústria agrícola, sendo eles voltados para diferentes finalidades. [003] Ocorreram melhorias no armazenamento das sementes, por meio de armazéns refrigerados com controle de temperatura e umidade. Sistemas de resfriamento de sementes são utilizados para aumentar o potencial de armazenamento, auxiliando na manutenção dos índices de qualidade fisiológica da semente. Outro método de beneficiamento de sementes é feito através do gás fosfina, para controle de pragas de armazenamento. [004] Adicionalmente, diferentes técnicas de manejo são constantemente implementadas para reduzir danos às sementes. Sementes com menos danos representam maior taxa de vigor e germinação. Dentre as tais técnicas de manejo, destacam-se a aplicação de fertilizantes, manejo do solo, e uso de inseticidas, fungicidas, herbicidas e nematicidas. Mais uma técnica utilizada é fazer a velocidade de colheita mais lenta de sementes para causar menos danos mecânicos. Três níveis de manejo – nível econômico, nível de controle e nível equilíbrio.
[005] Também é feita a aplicação de produtos químicos líquidos que protegem as sementes contra ataques de insetos, fungos e doenças de início de ciclo. [006] A utilização de fertilizantes líquidos ou granulados, podendo ser químicos ou orgânicos aplicados no sulco de plantio ou foliar (ou pulverização aérea). [007] Mais recentemente, foram desenvolvidos alguns métodos de tratamento que consistem na aplicação de gases em sementes, no intuito de aumentar a produtividade das mesmas. [008] Entretanto, todos os métodos de tratamento citados possuem diversas complicações e inconvenientes para serem executados. Os principais problemas encontrados ocorrem devido aos métodos serem dispendiosos, demorados, terem sua execução complexa, e ainda, serem danosos ao meio ambiente. [009] Portanto, existe um problema na técnica a ser solucionado, que consiste em encontrar uma forma de obter sementes de alta qualidade, com elevado potencial genético, gerando aumento de produtividade, em que o método não seja custoso, lento e cause baixos impactos ambientais. Resumo da Invenção [0010] Tendo em vista o cenário apresentado, a presente invenção tem como solução tecnológica a aplicação de um composto de gases em período de pré-plantio, alterando a atmosfera da semente para extrair o melhor potencial genético das sementes em campo após a quebra da dormência, melhorando o desenvolvimento da planta em cada estádio fenológico, obtendo como resultado final o ganho de produtividade. Descrição detalhada da Invenção [0011] O tratamento proposto pela presente invenção compreende um ou mais cilindros (1) onde ficam armazenados gases ou mistura de gases de forma pressurizada. Na saída
superior do cilindro (1), o fluxo é controlado por um regulador de pressão (2) que é acoplado a uma mangueira de alta pressão (3) direcionando os gases ou mistura de gases para uma régua de distribuição (4). [0012] A régua de distribuição (4) é composta por outros reguladores de pressão (5) que controlam individualmente o fluxo dos gases ou mistura de gases encaminhando-os, através de uma mangueira de alta pressão (6), para os difusores (7), os quais são inseridos nos bags ou sacarias (8). [0013] Dentro dos bags ou sacarias, também são inseridas hastes (9) que possuem um ou mais conjuntos de sensores (10) que são conectados, por meio de fios, a um transmissor (11) existente na parte superior da haste (9). O transmissor (11) por sua vez coleta e transmite os dados para um dispositivo (12) que fará a interpretação dos referidos dados. [0014] Os cilindros (1) são abastecidos com uma mistura dos gases CO2 (dióxido de carbono), O2 (oxigênio) e N2 (nitrogênio), sendo que suas concentrações podem variar de acordo com a temperatura, umidade do ar e compactação das sementes no interior dos bags ou sacarias. Preferencialmente, as proporções dos gases são de 55 a 75% de CO2, 10 a 20% de O2 e 15 a 45% de N2. Entretanto, outras proporções podem ser utilizadas, dependendo dos valores obtidos no cruzamento dos dados captados pelos sensores. [0015] A concentração dos gases ou mistura de gases na estrutura de armazenamento das sementes varia de 100 ppm a 100.000 ppm. [0016] Na presente invenção, os reguladores de pressão (2) trabalham em uma faixa de pressão entre 0,5 Kgf/cm2 e 15,9 Kgf/cm2. As mangueiras de alta pressão (3, 6) utilizadas suportam uma pressão de 1 bar até 1100 bar.
[0017] A régua de distribuição (4) é preenchida com os gases ou mistura de gases vindos do cilindro (1) que são distribuídos uniformemente entre os reguladores de pressão de saída individual (5). [0018] Nos reguladores de pressão de saída individual (5), a pressão é mantida entre 0,3 bar e 20 bar por um período de acordo com a Tabela 1 abaixo. TABELA 1
[0019] O início do tratamento acontece na fase final do armazenamento, após a realização de todo o processo de beneficiamento das sementes. [0020] Mais especificamente, a presente invenção pode ser realizada com até 180 dias de antecedência ao plantio, período em que a semente se encontra em estado de pré- dormência. Entende-se como estado de pré-dormência, o estado em que a semente está com sua capacidade metabólica ativa, porém sem capacidade germinativa. A aplicação dos gases pode ser realizada nos galpões de Unidades de Beneficiamento de Sementes (UBS) ou nos galpões de armazenamento dentro das fazendas. [0021] O processo se inicia com o preenchimento de um formulário com os dados técnicos das sementes, entre eles:
tipo de cultura, variedade, lote, validade, quantidade, se já foi utilizado algum tipo de tratamento químico anterior e a presença de inoculante. Tais informações técnicas são cadastradas e armazenadas em um Software próprio. [0022] A partir do armazenamento e cadastramento dos dados, o Software calcula as faixas de concentração e o tempo de distribuição dos gases ou do composto de gases. [0023] A liberação dos gases acontece num intervalo de 15 a 120 minutos, variando de acordo com a classificação de plantas conforme a Tabela 2 abaixo. TABELA 2
[0024] A classificação de plantas C3 e C4 se dá pela diferença existente nos ciclos fotossintéticos. As plantas classificadas como C3 (ex. soja, feijão, algodão e trigo) recebem essa nomenclatura, pois após o processo de fixação de dióxido de carbono é formando um ácido com 3 moléculas de carbono. As plantas C4 (ex. milho e sorgo) apresentam 1 molécula a mais de carbono após o processo de fixação de CO2. [0025] A aplicação dos gases ou mistura de gases no tratamento de sementes no interior dos bags ou sacarias (8) acontece de tal forma que a concentração de O2 vai diminuindo, alterando o ambiente/atmosfera ao redor das sementes à medida que a concentração de CO2 e N2 aumenta. [0026] Após esse processo de alteração de ambiente/atmosfera, a semente, que é um organismo vivo com metabolismo e taxa respiratória positiva, encontra dificuldade de continuar sua atividade metabólica pela ausência de O2. Assim, como mecanismo de defesa da semente para se adaptar ao ambiente que se encontra com níveis baixos de O2, sua taxa
respiratória é diminuída. Esse processo faz com que a semente absorva o CO2 e o N2, liberando o O2 e fixando e aumentando a concentração de carbono na matriz energética da semente. Entende-se como matriz energética o local de armazenamento de energia e nutrientes responsáveis por manter a semente viável e garantir seu potencial germinativo. [0027] Após a semeadura das sementes em campo, se inicia o processo germinativo com a absorção de água pela semente, aumentando sua umidade e quebrando a pré-dormência. Nesta etapa, a semente ativa totalmente seu metabolismo, iniciando processos fisiológicos. Dentre os processos fisiológicos realizados, se destaca a atividade da enzima PEP Carboxilase que é responsável pela fixação de carbono nas células da planta. [0028] Nas sementes que passaram pelo tratamento da presente invenção há maior concentração de carbono na matriz energética, e assim a atividade da enzima PEP Carboxilase aumenta em até 14 vezes. [0029] A maior concentração de carbono nas células da planta vai disponibilizar maior volume de CO2 para o ciclo de Calvin (o ciclo de Calvin consiste em uma série de reações que fixam e reduzem o carbono e sintetizam açúcares). Com a chegada de uma concentração maior de CO2 no ciclo de Calvin, o resultado será uma maior produção de energia. [0030] A planta com uma produção intensificada de energia tem maior capacidade de enraizamento, aumentando sua superfície de contato para absorção de água e de macro e micro nutrientes do solo, que serão transportados para a estrutura foliar da planta. Com a chegada de mais nutrientes, a planta possui maior capacidade de desenvolver estruturas reprodutivas, que levará a um aumento de produtividade. [0031] Além disso, com o uso da tecnologia proposta é possível observar um aumento expressivo na superfície foliar e
aumento do potencial de formação de ramos. No caso de plantas classificadas como oleaginosas, é possível observar outros benefícios como aumento na quantidade de nós, vagens, grãos por planta e melhor rendimento no enchimento dos grãos. [0032] Desta forma, resta claro que, a presente invenção ao propor a aplicação dos gases ou mistura de gases no tratamento de sementes promove uma melhor performance de enzimas no processo fisiológico, que desencadeia maior desenvolvimento radicular e formação de estruturas reprodutivas, gerando aumento significativo na produtividade agrícola. [0033] As hastes (9) são inseridas nos bags ou sacarias para monitorar a temperatura, umidade, concentração dos gases e pressão interna, entre outros indicadores utilizados. [0034] As hastes (9) podem ser feitas de inox, alumínio, fibra de carbono, pvc, aço, aço galvanizado, ou qualquer outra liga metálica ou plástica, entre outras variações de materiais. As hastes (9) possuem diâmetro externo variando de 9mm até 200mm, diâmetro interno de 7mm até 140mm, comprimento de 10cm até 250cm. [0035] Cada uma das hastes (9) compreende cinco fileiras de furos em sua extremidade inferior, próximo da ponta, duas fileiras de furos na parte central e duas fileiras de furos na sua outra extremidade. Outras variações de configuração de furos podem ser utilizadas, para melhor adaptação a variações dos tipos de hastes. [0036] Na extremidade superior da haste (9), é posicionada uma placa de transmissão e bateria para alimentação de sensores, os quais possuem as características de leitura de dados de concentração de gases, umidade, temperatura e pressão, entre outros indicadores utilizados. Os dados coletados são enviados ao software próprio em tempo real e são armazenados.
[0037] Os dados coletados são utilizados para cálculo das faixas de concentração e distribuição de gases ou mistura de gases no interior do local de armazenamento das sementes, ou seja, nos bags, sacarias ou qualquer outra estrutura de armazenamento de sementes. [0038] Os difusores (7) são inseridos nos bags ou sacarias (8) para distribuir os gases ou mistura de gases. [0039] Os difusores (7) podem ser feitos de inox, alumínio, fibra de carbono, pvc, aço, aço galvanizado, ou qualquer outra liga metálica ou plástica, entre outras variações de materiais. Os difusores (7) possuem diâmetro externo variando de 9mm até 200mm, diâmetro interno de 7mm até 140mm, comprimento de 10cm até 250cm. [0040] Cada um dos difusores (7) compreende fileiras sucessivas de furos ao longo de seu eixo de comprimento, podendo tais furos terem quaisquer configurações, de maneira a melhor adaptação a variações dos tipos de difusores.
Claims
REIVINDICAÇÕES 1. Método de tratamento de sementes caracterizado pelo fato de utilizar gases ou mistura de gases para extrair o maior potencial genético das sementes, gerando melhorias que aumentam a produtividade.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os gases ou mistura de gases compreendem CO2, N2 e O2.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a proporção entre os gases ou mistura de gases ser de 55% a 75% de CO2, 15% a 45% de N2 e 10% a 20% de O2.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos gases ou mistura de gases é feita a uma pressão de 0,3 bar até 20 bar.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o período de aplicação dos gases ou mistura de gases é de 15 a 120 minutos.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração dos gases ou mistura de gases na estrutura de armazenamento das sementes varia de 100 ppm a 100.000 ppm.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos gases ou mistura de gases no tratamento das sementes é realizado na fase de pré-dormência das sementes.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos gases pode ser realizada nos galpões da Unidades de Beneficiamento de Sementes (UBS) ou nos galpões de armazenamento dentro das fazendas.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos gases ou mistura de gases acontece dentro de bags ou sacarias.
10. Equipamento para realização do método de tratamento de sementes, conforme definido nas reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender: um ou mais cilindros (1); um ou mais reguladores de pressão (2, 5); uma ou mais mangueiras de alta pressão (3, 6); uma ou mais réguas de distribuição de gases (4); um ou mais difusores (7); uma ou mais hastes (9); um ou mais conjuntos de sensores (10); um ou mais transmissores (11); e um ou mais dispositivos (12) para recepção dos dados.
11. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os reguladores de pressão (2) trabalham em uma faixa de pressão entre 0,5 Kgf/cm2 e 15,9 Kgf/cm2.
12. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as mangueiras de alta pressão (3, 6) utilizadas suportam uma pressão de 1 bar até 1100 bar.
13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as hastes (9) podem ser feitas de inox, alumínio, fibra de carbono, pvc, aço, aço galvanizado, ou qualquer outra liga metálica ou plástica, entre outras variações de materiais.
14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as hastes (9) possuem diâmetro externo variando de 9mm até 200mm, diâmetro interno de 7mm até 140mm e comprimento de 10cm até 250cm.
15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os difusores (7) podem ser feitos de inox, alumínio, fibra de carbono, pvc, aço, aço galvanizado, ou qualquer outra liga metálica ou plástica, entre outras variações de materiais.
16. Equipamento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os difusores (7) possuem diâmetro externo variando de 9mm até 200mm, diâmetro interno de 7mm até 140mm e comprimento de 10cm até 250cm.
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| RU2288561C1 (ru) * | 2005-07-13 | 2006-12-10 | Александр Константинович Филиппов | Устройство для предпосевной обработки семян растений |
| CN109156302A (zh) * | 2018-07-31 | 2019-01-08 | 蚌埠农兴达现代农业有限公司 | 一种大豆的种植方法 |
| KR20210026939A (ko) * | 2019-09-02 | 2021-03-10 | 주식회사 엘지화학 | 종자의 표면 처리 방법 |
-
2023
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