способ стимуляции проращивания семян сельскохозяйственных культур

Формула изобретения

Способ стимуляции проращивания семян сельскохозяйственных культур, включающий их замачивание в омагниченной водопроводной воде с последующим проращиванием, отличающийся тем, что семена замачивают в воде, обработанной в магнитном поле магнитной мешалки типа ММ, в емкости из неэлектропроводного материала, например, стакане из стекла с магнитным стержнем, при толщине слоя 40 мм, магнитное поле создается вращающимися постоянными магнитами при скорости вращения 500-600 об/мин в течение 3,5-4 ч с получением воды с рН 8,3-8,4, ОВП 150-160 мВ, из исходной воды с рН 7,7-8,2, ОВП +200-+215 мВ и общей минерализацией 200-350 мг/л, а параметры магнитной обработки - магнитная напряженность 1,0-1,3 кА/м, магнитная индукция 1,2-1,7 мТ, удельная энергия 800-900 Дж/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к способам предпосевной обработки семян сельхозкультур. Стимуляция проращивания семян сельхозкультур является важным этапом их возделывания. Пророщенные семена зерновых, зернобобовых культур применяются в качестве кормовых добавок и добавок в пищу для обогащения их витаминами, ферментами и т.п.

Описаны различные способы стимуляции проращивания семян, в том числе физические (с помощью нагревания и охлаждения), химические (с помощью химреагентов), физико-химические (обработкой в электрических и магнитных полях и др.).

Одним из эффективных является способ стимуляции проращивания семян в магнитоактивированной воде и водных растворах.

Имеются многочисленные примеры обработки воды и водных растворов в магнитном поле и использовании их для замачивания семян сельхозкультур для активации перед высевом в почву. Однако вопросы теории и механизма активации в магнитном поле развиты слабо и недостаточно, в том числе, по сравнению с электрохимической активацией (ЭХА) воды и водных растворов для замачивания семян. Это, видимо, связано с трудностями индикации магнитного воздействия на жидкости и рядом полученных негативных последствий. Предполагается, что при омагничивании жидкостей происходит ряд структурно-энергетических изменений молекул воды как растворителя, а также активации примесей воды - ионов, микрочастиц взвесей и газов.

Показано, что при использовании магнитных (электромагнитных) полей изменяются физико-химические показатели активированных жидкостей, влияющих на их биологическую активность на животных и растениях, в частности на проницаемость биологических мембран. Кроме того есть указания, что магнитные поля высокой интенсивности действуют отрицательно на биологические объекты, а положительный эффект оказывают поля низкой интенсивности при определенных параметрах обработки.

Одним из наиболее простых и доступных является магнитная обработка в поле постоянного магнита воды, водных растворов и суспензий (водных систем) и замачивание в них семян.

При обработке водных систем в сельском хозяйстве, начали применяться наиболее доступные и простые показатели их качества - по их биологической активности и по изменению рН, так как одного этого показателя недостаточно. Важен контроль за эффективностью действия магнитных установок, но до настоящего времени нет точных, быстродействующих датчиков - индикаторов изменения свойств водных сред после магнитной обработки.

Указывается, что действие постоянного магнита связано с действием электрического поля, создаваемого параллельно с магнитным аппаратом.

Эффективность магнитного поля носит экстремальный характер, поэтому необходима экспериментальная проверка процесса омагничивания конкретной жидкости [1].

Исследовано влияние импульсного электрического поля на энергию прорастания семян сои. Установлено, что наибольшее значение энергии прорастания (72%) получено при обработке семян в течение 10 минут импульсным электрическим полем в 300 Гц с последующей отлежкой обработанных семян в течение 4 суток, энергия прорастания семян без обработки - 51% [2].

Описан способ обработки семян обработкой их водными растворами микроэлементов [3]. На указанный раствор предварительно воздействовали электромагнитным полем напряженностью 1 1,5 кА/м, на которое накладывали импульсы и воздействие гидравлического удара энергией 1,5 2,5 кДж при частоте следования 5 6 импульсов в минуту.

Семена помещали в цилиндрическую ванну с раствором микроэлементов. Импульсный генератор подключен через катушку к электродам, размещенным в параболической камере, заполненной водой (для гидроудара). Импульсный генератор состоит из высоковольтного трансформатора, диода, конденсатора и воздушного разрядника. В камеру загружали 150 кг семян и раствор, содержащий соединения микроэлементов в концентрациях, %; молибдат аммония 0,04; сульфат марганца 0,5; пангамат кальция 0,08; янтарная кислота 0,001. Импульсный генератор создавал гидроудар. Обработанные семена высевали на питательную среду и через 8 дней определяли всхожесть, длину корней и проростков, параллельно определяли эти показатели у семян без обработки.

Прирост полевой всхожести перца 7%, баклажан 11% к контролю (без обработки семян).

Недостатки способа:

- сложность технологии, аппаратурного оформления;

- узкий диапазон параметров обработки (только напряженность магнитного поля;

- отсутствия показателей качества омагниченной воды (раствора).

Наиболее близкий к предлагаемому описан способ предпосевной обработки семян огурца намачиванием семян в омагниченной водопроводной воде и их проращивание [4].

Омагничивание воды осуществляли посредствам подключения к центральной оросительной магистрали установки, представляющий собой дюральалюминиевый полый цилиндр, внутренний диаметр которого - 3 см, длина - 10 м. В его корпус впрессованы по спирали магнитные вставки на расстоянии друг от друга 4 5 см. Напряженность магнитного индуцированного поля внутри цилиндра составляет 50 Э (что составляет по нашему расчету около 4 кА/м).

Семена намачивали в течение 12 часов в водопроводной воде (контроль) и омагниченной воде и проращивали. Лабораторные исследования и полевые опыты проводили в условиях ОАО «Рязанский тепличный комбинат «Солнечный». Показано, что предпосевная обработка семян огурца гибрида F1 Эстафета оказала положительное влияние на формирование корней и проростков огурца (табл.1).

Таблица 1
Влияние омагниченной воды на длину корней и проростков
Вариант	Длина корней, мм	% к контролю	Длина проростка, мм	% к контролю
Контроль (без обработки	70,0	100,0	26,1	100,0
Намачивание семян в омагниченной воде	81,1	115,9	27,9	06,9

Недостатки способа: относительно низкая эффективность и функциональные возможности в виду ограниченности данных по диапазону параметров магнитной обработки (только величина напряженности магнитного поля - 4 кА/м; их отсутствия - о скорости протока водопроводной воды, о качестве омагниченной воды, о энергии прорастания и всхожести семян.

Технический результат - повышение эффективности способа, посевных качеств и ассортимента семян, диапазона параметров магнитной обработки.

Сущность изобретения заключается в том, что магнитную обработку водопроводной воды проводят на магнитной мешалке типа ММ (например, ММ-5) в емкости из неэлектропроводного материала (например, из стекла). Магнитная мешалка согласно паспорту и инструкции (Б 63.291.00 ПС) выпускается серийно (ПО «Закарпатприбор», Украина, Ужгород, 1991 г.) и включает электродвигатель, на валу которого в верхней части запрессованы 2 постоянных магнита (стержней диаметром 6 мм, длинной 30 мм), электронагреватель, на передней стенке - панель управления, сверху крышка. В комплекте имеется магнитный стальной стержень (диаметром 8 мм, длиной 15 мм, в пластиковой оболочке). На крышку мешалки устанавливали емкость из неэлектропроводного материала, в которую заливают обрабатываемую воду и вносят магнитный стержень. По инструкции мешалка предназначена для перемешивания жидкостей в емкости. Габаритные размеры мешалки 180·188·149 мм; масса - 3,5 кг.

При включении магнитной мешалки (мы работали без электронагревателя) устанавливают число оборотов 500 600 об./мин, при этом увлекается в движение (вращение) магнитный стержень, который перемешивает жидкость с заданной оптимальной скоростью с разной линейной скоростью в центре и по кругу.

Число оборотов обеспечивает надлежащее перемешивание, при меньшем числе оборотов эффективность уменьшается, при большем числе оборотов стержень не вращается, а только вибрирует на месте. Эти условия установлены экспериментальным путем. Экспериментальным же путем установлено, что наиболее приемлем режим обработки, при котором 200 мл после отстоя водопроводной воды с толщиной слоя - 40 мм обрабатывают в течение 3,5 4-х часов с показателями качества рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, мВ отн. ХСЭ):

	рН	ОВП, мВ	Общая минерализация, мг/л
исходная вода	7,7 8,2	+200 +215	200 350
омагниченная вода	8,3 8,4	150 160	200 350
температура	20 25°С

Отклонение показателей омагниченной воды от исходной по рН 0,2 0,6 и ОВП 50 65 мВ.

Исходная вода производства АО «Волгоградводоканал» после водо-подготовки имела показатели качества:

общая минерализация	200 400 мг/л
общая жесткость	3 4 мг·экв./л
содержала основные ионы	Na+, K+ , Са2+, Mg2+, Fe2+, Cl- , SO4 2-, НСО3 -
в пределах санитарных норм и правил.

Измеренная напряженность магнитного поля мешалки на высоте 40 мм и по кругу диаметром 80 мм (по размеру стакана с водой) составила 1,0 1,3 кА/м, а магнитная индукция 1,2 1,7 mT.

Рассчитана удельная энергия - 800 900 Дж/л (при мощности электродвигателя 20 В·А). На воду в сосуде кроме вращающегося магнитного поля постоянных магнитов действовало также электрическое поле электродвигателя (обмотка) на расстоянии около 40 мм до нижних слоев воды в стакане, что подтверждено качественно по наличию электроиндукции.

Омагниченной водой замачивали семена сельхозкультур - ячменя, огурца и томата в течение 2 4 часов и проращивали согласно требованиям ГОСТ 12038-84 при температуре 20 25°С в темноте.

Энергию прорастания и всхожесть определяли для семян ячменя и огурца через 3 и 7 суток соответственно, для семян томата через 5 и 10 суток соответственно, а также длины корней и проростков.

Пример 1. Омагничивание воды.

В стакан вместимостью 0,8 л заливали водопроводную питьевую воду после отстоя в течение нескольких часов (5 6 час) с рН 8,0 и ОВП +200 мВ (ХСЭ) с минерализацией 250 мг/л, помещали магнитный стержень, включали магнитную мешалку ММ-5, при температуре 20 25°С проводили обработку в слое толщиной 40 мм при 500 600 об/мин в течение 3,5 часов, получили омагниченную воду со следующими показателями качества: рН 8,4, ОВП +150 мВ, минерализацией 250 мг/л. Напряженность магнитного поля составила на высоте 40 мм и по кругу 80 мм 1,0 1,3 кА, индукции 1,2 1,7 mT, удельный расход энергии 840 Дж/л. Отклонение рН 0,4, ОВП 50 мВ к исходной воде. Вода содержала основные ионы: Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺ , Fe²⁺, Cl^-, SO₄ ^2-, НСО₃ ^- в пределах санитарных норм и правил.

Пример 2. Проращивание семян.

Семена ячменя, огурца и томатов замачивали в омагниченной воде в течении 3,5-часов и проращивали в соответствии с требованиями ГОСТ 12038-84.

Определяли энергию прорастания, всхожесть, длину корней и проростков (табл.2).

Таблица 2
Показатели проращивания (средние значение)
Вариант опыта	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Морфологические показатели на 7 сутки
			корней, мм	проростков, мм
Ячмень
Исходная вода (контроль)	86	95	64,81	109,72
Омагниченная вода	98	100	93,5	166,0
Огурец
Исх.вода(контроль)	93	100	65,18	85,70
Омагниченная вода	97	100	83,18	104,0
Томаты
Вариант опыта	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Морфологические показатели на 10 сутки
			корней, мм	проростков, мм
Исх. вода(контроль)	90	95	29,8	42,0
Омагниченная вода	95	100	66,8	74,1

Как видно из данных таблицы 2, замачивание омагниченной водой позволяет повысить показатели энергии прорастания, всхожести и длину корней и проростков по отношению к контрольному варианту: энергия прорастания повышается на 4 12%, всхожесть на 5%, длина корней и проростков на 18 28 мм и 18 51 мм соответственно (в прототипе длина корней превышает контроль на 11,1 мм, длина проростков на 1,8 мм).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь более высокую эффективность с использованием водопроводной воды, обработанной вращающимся магнитным полем на магнитной мешалке с широким диапазоном параметров омагничивания, показателей омагниченной воды и расширения ассортимента семян.

В согласии с литературными источниками мы полагаем, что механизм стимуляции прорастания семян сельхозкультур связан с усилением проницаемости мембран клеток, повышением активности ферментов под воздействием изменений кислотности среды, ОВП, условий гидратации ионов металлов - примесей наноразмерных частиц в воде, в т.ч. гидратов ионов кальция и магния (Са²⁺ · 4Н₂О, Mg²⁺ · 6Н₂О), нарушения структуры ассоционов молекул воды.

Перечень источников информации, принятых во внимание при экспертизе:

1. Классен В.И. Омагничивание водных систем. Л. 1982., 296 с.

2. Рубцова Е.Н., Хныкина А.Х. Влияние импульсного тока на энергию прорастания семян сои // Механ. и электриф. сельского хозяйства. 2009. № 12 с.26.

3. SU 880288, 1980, А01С 1/00.

4 Таланова Л.А, Обоснование эффективности обработки семян и растений огурца омагниченной водой и гуминовыми кислотами. Автореферат дисс с.-x. наук., Москва, 2006, 27 с.