способ светоимпульсной предпосевной обработки семян

Формула изобретения

Способ светоимпульсной предпосевной обработки семян, отличающийся тем, что семена подвергают воздействию неэлектромагнитного компонента излучения, исходящего от импульсного светового излучателя, пропущенного через слой вещества, изготовленного из пенициллина, толщиной от 0,5 до 3 мм, при этом на светодиоды в излучателе подается сигнал, имеющий следующие характеристики: частота следования импульсов 3000 имп/с, частота модуляции основного сигнала 12-15 Гц, амплитуда напряжения в импульсе 50-100 В, длительность импульса 200-300 нс.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к сельскому хозяйству и может быть использован для предпосевной обработки семян путем светоимпульсного воздействия на них.

Известен способ светоимпульсной обработки растений [1], включающий последовательное воздействие на растение импульсным световым потоком в период цветения и завязи плодов. Импульсный световой поток формируют электрическими разрядами микросекундного диапазона длительности, осуществляемыми в атмосфере воздуха искровыми разрядниками, которые устанавливают на расстоянии 0,3-0,8 м от растений, причем количество воздействий составляет от двух до восьми импульсов за одну обработку с периодичностью в 5-9 дней. Разрядники равномерно размещают в пространстве, при этом плотность светового потока одного излучателя на расстоянии 0,5 м составляет 20 кВт. Указанный способ имеет ряд существенных недостатков:

1) излучение искровых разрядников имеет бесконечный спектр излучения;

2) не определена частота следования импульсов;

3) не известна плотность светового потока и мощность в импульсе;

4) ограничения накладывают также высокое энергопотребление, низкий КПД и отсутствие полных представлений о механизмах воздействия на растительный материал.

Известен способ предпосевной обработки семян, предусматривающий одновременное воздействие на семена излучением в инфракрасной и красной областях спектра [2]. При этом поток излучения инфракрасной области спектра формируют непрерывно с длиной волны в диапазоне 900-980 нм и с объемной плотностью 1,0-10 Вт/м², а соотношение плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной области спектра, устанавливают в пределах (5-10) и осуществляют воздействие в течение 60-360 с. Потоки излучения в инфракрасной области спектра формируют посредством светодиодов, а потоки излучения в красной области спектра формируют посредством диодных лазеров. Указанный способ имеет ряд существенных недостатков:

1) отсутствие объективных представлений о механизмах воздействия излучения на биологические объекты;

2) не определены данные о характере сигнала подаваемого на светодиоды;

3) применение дорогостоящих диодных лазеров, что повышает себестоимость изделия и снижает доступность в промышленном производстве.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ светоимпульсной предпосевной обработки семян, предусматривающий обработку мощным, от 100 МВт и выше, импульсным светом электрического разряда микросекундного диапазона длительности, осуществляемого в воздухе при атмосферном давлении [3].

Указанный способ имеет ряд существенных недостатков:

1) излучение искровых разрядников имеет бесконечный спектр излучения;

2) потери энергии излучения на нагрев;

3) рассеяние энергии излучения разрядников в окружающее пространство;

4) ограничения накладывают также высокое энергопотребление, низкий КПД.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении всхожести семян, ускорении последующего развития растений и роста зеленой массы за счет предпосевного светоимпульсного воздействия на семена.

Это достигается тем, что при способе светоимпульсной предпосевной обработки семян, в отличие от прототипа, семена подвергаются воздействию неэлектромагнитного компонента излучения, исходящего от импульсного светового излучателя, пропущенного через слой вещества, изготовленного из пенициллина, толщиной от 0,5 до 3 миллиметров, при этом на светодиоды в излучателе подается сигнал, имеющий следующие характеристики: частота следования импульсов 3000 имп/с, частота модуляции основного сигнала 12-15 Гц, амплитуда напряжения в импульсе - 50-100 В, длительность импульса 200-300 нс.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен излучатель, представляющий собой конструкцию в виде плотно расположенных друг к другу светодиодов. При этом светодиоды зажигаются импульсами, имеющими следующие характеристики: частота следования импульсов 3000 имп/с, частота модуляции основного сигнала 12-15 Гц, амплитуда напряжения в импульсе - 50-100 В, длительность импульса - 200-300 нс. Устанавливаемая сила света светодиодов - 150-200 мкд. Воздействие на семена осуществляют с расстояния 3-5 мм от поверхности семян. При этом между семенами и излучателем располагается слой вещества, изготовленного из пенициллина, толщиной от 0,5 до 3 миллиметров; на фиг.2 - усредненная кривая зависимости толщины слоя вещества, изготовленного из пенициллина, от интенсивности протекания ферментативной реакции; на фиг.3 - усредненная кривая послойного распределения показателя роста.

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирается контейнер таким образом, чтобы горизонтальная площадь сечения контейнера соответствовала площади излучателя на светодиодах. В контейнер засыпают слой семян толщиной до 40 см. Подготавливают вещество, а именно пенициллин, устанавливают его между контейнером с семенами и платой излучателя вдоль оси цилиндра и осуществляют воздействие в течение нескольких секунд.

Пример.

В качестве объектов воздействия использовались семена пшеницы. Излучатель состоит из набора светодиодов типа КИПД40 Ф20-Ж-П7, расположенных на плате размером 102×102 мм толщиной 2 мм, на равном расстоянии друг от друга, как показано на фиг.1. Все диоды включаются параллельно с соблюдением полярности.

Семена помещались в цилиндрический контейнер. Воздействие на семена, находящиеся в цилиндрической емкости, осуществлялось в направлении, перпендикулярном горизонтальной поверхности вдоль оси цилиндра. Между контейнером с семенами и излучателем помещалось вещество, в качестве которого использовался препарат пенициллина. Толщина используемого вещества подбиралась экспериментально, исходя из оценки биологической активности как зависимости от времени, происходящих в биологическом объекте химических и ферментативных процессов, под действием неэлектромагнитного компонента излучения. Интенсивность протекания ферментативной реакции (например, брожения) в зависимости от толщины вещества приведена на фиг.2. Из графика видно, что толщина слоя вещества, необходимая для достижения технического результата, составила от 0,5 до 3 мм, а после 3 мм возникает снижение скорости течения ферментативной реакции.

В каждом эксперименте опытные и контрольные образцы создавались в количестве 100 штук семян пшеницы. На экспериментальные образцы семян производилось светоимпульсное воздействие; контрольные образцы обработке не подвергались.

Исследуемые образцы после обработки извлекались через каждые 5 см от поверхностного слоя. Посадка осуществлялась в пластмассовые контейнеры с одинаковой площадью поверхности, содержавшие равное количество песка, предварительно смоченного одинаковым количеством воды. Выращивание образцов производилось в лабораторных условиях при одинаковых температуре, освещении и поливе для всех образцов.

В серии опытов оценивались всхожесть и показатель роста растений путем сравнения показателей всхожести семян и развития растений в образцах с различной толщиной слоя семян, подвергшихся светоимпульсной обработке, в % относительно контрольного образца. Всхожесть определяелась количеством растений, взошедших на 7-й день после посадки; показателем роста являлось увеличение зеленой массы в образце.

В результате, средняя величина показателя роста растений для образцов семян «0 см» превышает среднюю величину показателя роста растений для контрольных образцов на 4,6%; для образцов семян «35 см» превышает среднюю величину показателя роста растений для контрольных образцов на 20,6%; для образцов семян «15 см» превышает среднюю величину показателя роста растений для контрольных образцов на 24,5%. Всхожесть повышается на 10% при глубине слоя семян в 35 см. Результаты приведены на фиг.3.

Таким образом, предложенный способ предпосевной обработки семян позволяет повысить всхожесть семян, ускорить последующее развитие и рост зеленой массы растений.

Источники информации

1. Патент №2262834 РФ, МПК A01G 7/04. Способ светоимпульсной обработки растений [Текст] / Спиров Г.М., Селемир В.Д., Зайцев А.С., Тюренкова Н.В., Верхова А.Ф. - Опубл. 27.10.2005, БИ №30.

2. Патент №2090031 РФ, МПК A01C 1/00. Способ предпосевной обработки семям [Текст] / Василенко В.Ф. - Опубл. 20.09.1997.

3. Патент №2109429 РФ, МПК A01C 1/00. Способ предпосевной обработки семян [Текст] / Спиров Г.М., Селемир В.Д., Верхова А.Ф. - Опубл. 27.04.1998 - прототип.