RU2090031C1

RU2090031C1 - Method for presowing treatment of seeds

Info

Publication number: RU2090031C1
Application number: RU95112900A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Василенко
Original assignee: Владимир Федорович Василенко
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU95112900A

Abstract

FIELD: agriculture, in particular, seed growing. SUBSTANCE: method involves exposing seeds to continuous joint action of red and infrared radiation for 60-360 sec. Infrared radiation flux has wave length of 900-980 nm (with maximum flux intensity at wave length of 940 nm) and power density of 1.0-10 W/sq m. Red radiation flux has wave length of 600-720 nm (with maximum flux intensity at 600-670 nm). Ratio of flux density of red and infrared radiation is (5-10):1, respectively. Apparatus has housing 1, frame 2, red and infrared radiation sources 3,4, respectively, power unit and platform 6 for seeds to be exposed to radiation. Seeds are discharged from hopper 7. Apparatus is further provided with column 8 and system 9 for moving frame 2 in vertical direction. Radiation sources 3,4 may be made in the form of light-emitting diodes on the basis of solid gallium-aluminum-arsenic solution, with components being used in the following ratio: As -30%, [Ga+Al] the balance. Radiation sources 3,4 may be alternatively made on the base of solid solution of gallium phosphide. Infrared light-emitting diodes may be made on the base of gallium arsenide. Diode lasers may be also used as radiation sources 3,4. EFFECT: increased germination energy, intensified plant growth force, increased efficiency in suppressing fungal infection, simplified and low-cost construction, reduced power consumption. 3 cl, 4 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области растениеводства, и может быть использовано в семеноводстве. The invention relates to agriculture, in particular to the field of crop production, and can be used in seed production.

Известен способ предпосевной обработки семян, включающий совместное воздействие на семена излучением в красной и инфракрасной областях спектра [1]
Однако данный способ не обеспечивает стабилизации показателей всхожести семян, так как при больших дозах лазерного облучения в красной области спектра происходят непредсказуемые генетические изменения, к тому же этот способ не обеспечивает подавление грибковой инфекции. Применение лазеров в большинстве случаев обеспечивает формирование потока излучения только в узком диапазоне работы лазеров без перенастройки, который в большинстве случаев не совпадает с зоной максимального поглощения пигмента излучения фитохрома растений, что ведет к низкой эффективности способа и к большему расходу энергии.A known method of presowing treatment of seeds, including the combined effect on seeds by radiation in the red and infrared spectral regions [1]
However, this method does not provide stabilization of seed germination rates, since unpredictable genetic changes occur in the red spectral region at high doses of laser irradiation, moreover, this method does not suppress fungal infection. The use of lasers in most cases ensures the formation of a radiation flux only in a narrow range of lasers without reconfiguration, which in most cases does not coincide with the zone of maximum absorption of the pigment of radiation of plant phytochrome, which leads to a low efficiency of the method and a higher energy consumption.

Цель изобретения состоит в повышении энергии прорастания, всхожести семян и силы роста растений при одновременном подавлении грибковой инфекции, а также в повышении эффективности, упрощении и удешевлении конструкции устройства для реализации способа при одновременном уменьшении энергозатрат при ее эксплуатации. The purpose of the invention is to increase the energy of germination, seed germination and growth power of plants while suppressing fungal infection, as well as to increase the efficiency, simplification and cheapening of the design of the device for implementing the method while reducing energy consumption during its operation.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе предпосевной обработки семян, включающем совместное воздействие на семена потоками излучения в красной и инфракрасной /ИК/ областях спектра воздействия потоком излучения в инфракрасном диапазоне, проводят непрерывно с длиной волны от 900 до 980 нм с объемной плотностью от 1,0 до 10 Вт/м² при соотношении плотностей потоков излучение красной и инфракрасной областях спектра соответственно 5-10:1 в течение 60-360 сек. Причем в частном случае потоки излучения в указанных областях спектра формируют посредством светодиодов или диодных лазеров, использование которых позволяет избежать нежелательного термического воздействия на семена, ухудшающего их посевные и урожайные качества.This goal is achieved due to the fact that in the method of pre-sowing seed treatment, including the joint exposure of seeds to radiation fluxes in the red and infrared / IR / regions of the spectrum of the exposure to the radiation flux in the infrared range, is carried out continuously with a wavelength of from 900 to 980 nm with a bulk density from 1.0 to 10 W / m ² with a ratio of flux densities of the radiation in the red and infrared regions of the spectrum, respectively, 5-10: 1 for 60-360 sec. Moreover, in a particular case, radiation fluxes in the indicated spectral regions are formed by means of LEDs or diode lasers, the use of which avoids undesirable thermal effects on the seeds, which worsens their sowing and yield qualities.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства для реализации способа предпосевной обработки семян, на фиг. 2 вид А, поясняющий размещение источников излучения в красной и инфракрасной областях спектра на раме, на фиг. 3 приведены гистограммы распределения поглощения интенсивности падающего потока излучения пигмента фитохромом в зависимости от длины волны, падающего потока, а также распределения интенсивности излучения в зависимости от длины волны для светодиодов в красной области спектра и гелия неонового лазера, на фиг. 4 представлена гистограмма распределения интенсивности излучения в зависимости от длины для инфракрасного светодиода. In FIG. 1 shows the design of a device for implementing the method of presowing treatment of seeds, FIG. 2 is a view A illustrating the arrangement of radiation sources in the red and infrared regions of the spectrum on the frame; FIG. Figure 3 shows histograms of the distribution of the absorption intensity of the incident pigment radiation flux by the phytochrome as a function of the wavelength, the incident flux, as well as the distribution of the radiation intensity as a function of the wavelength for LEDs in the red spectral region and helium of a neon laser, FIG. Figure 4 shows a histogram of the distribution of radiation intensity versus length for an infrared LED.

Устройство для осуществления способа предпосевной обработки семян включает корпус 1, раму 2, источники излучения в красной области спектра, источники 4 излучения в инфракрасной области спектра с блоком питания 5 и площадку 6 для размещения облучаемых семян. Для засыпки семян применен бункер 7. Площадка 6 при обработке небольшого количества семян может быть выполнена в виде соединенного с бункером наклонного желоба. При обработке большого количества семян площадка 6 для размещения облучаемых семян может быть выполнена в виде конвейера. Устройство имеет стойку 8, с которой соединена рама 2. На стойке размещена система 9 для перемещения рамы в вертикальном направлении, которая нужна для регулирования интенсивности потока облучения. A device for implementing the method of presowing treatment of seeds includes a housing 1, frame 2, radiation sources in the red region of the spectrum, radiation sources 4 in the infrared region of the spectrum with a power supply 5 and a platform 6 for placing irradiated seeds. A hopper 7 was used to fill the seeds. Platform 6, when processing a small amount of seeds, can be made in the form of an inclined trough connected to the hopper. When processing a large number of seeds, the platform 6 for placing irradiated seeds can be made in the form of a conveyor. The device has a rack 8, which is connected to the frame 2. On the rack there is a system 9 for moving the frame in the vertical direction, which is needed to control the intensity of the irradiation stream.

Система 9 для перемещения рамы может быть выполнена в виде, например, винтового домкрата или цилиндров. Источники 3, 4 излучения размещены на раме 2 в несколько рядов с чередованием между собой. Источники 3, 4 излучения могут быть размещены между собой в шахматном порядке. The system 9 for moving the frame can be made in the form of, for example, a screw jack or cylinders. Sources 3, 4 of radiation are placed on the frame 2 in several rows with alternating between them. Sources 3, 4 radiation can be placed among themselves in a checkerboard pattern.

В качестве источников 3, 4 могут быть использованы светодиоды. Причем светодиоды для излучения в красной области спектра выполняют на основе твердого раствора галий-алюминий-мышьяк, при соотношении компонентов в твердом растворе As 30% а [Ga+Al] остальное, либо выполняют на основе твердого раствора фосфида галия. As sources 3, 4, LEDs can be used. Moreover, the LEDs for radiation in the red region of the spectrum are based on a solid solution of galium-aluminum-arsenic, while the ratio of the components in the solid solution is As 30% a [Ga + Al] the rest, or they are performed on the basis of a solid solution of galium phosphide.

Целесообразность применения таких светодиодов хорошо показана на гистрограммах фиг. 3, из которых видно, что диапазоны наиболее часто встречающихся значений интенсивностей поглощения падающего потока излучения пигментом фитохромом и излучения светодиодов в красной области спектра в зависимости от длины волны практически совпадают, что указывает на высокую эффективность применения светодиодов, то есть в данном случае излучение эффективно поглощается фитохромом. Особенно это видно в сравнении с гелий-неоновым лазером, который имеет строго постоянную длину волны излучения, не совпадающую с диапазоном наиболее часто встречаемых значений длин волн, в которых происходит максимальное поглощение потока пигментом фитохромом. The appropriateness of using such LEDs is well shown in the histograms of FIG. 3, from which it can be seen that the ranges of the most common values of the absorption intensities of the incident radiation flux by the pigment by phytochrome and the LED radiation in the red region of the spectrum depending on the wavelength practically coincide, which indicates the high efficiency of the use of LEDs, that is, in this case, the radiation is effectively absorbed phytochrome. This is especially evident in comparison with a helium-neon laser, which has a strictly constant radiation wavelength that does not coincide with the range of the most frequently encountered wavelengths, in which the pigment receives the maximum flux absorption by phytochrome.

Инфракрасные светодиоды выполняют на основе арсенида галия, и они обеспечивают излучение в диапазоне волн 900 до 980 нм /с максимумом интенсивности излучения 940 нм/, как показано на фиг. 4. Infrared LEDs are based on halium arsenide, and they provide radiation in the wavelength range 900 to 980 nm / with a maximum radiation intensity of 940 nm /, as shown in FIG. 4.

В качестве источников 3, 4 излучения могут быть применены также диодные лазеры. В качестве лазерного вещества диодных лазеров, излучающих в красном диапазоне спектра, могут быть использованы галий-алюминий-мышьяк, которые имеют диапазон излучения, совпадающий с диапазоном наиболее часто встречающихся значений интенсивностей поглощения излучения пигментом фитохромом, правда, несколько уже по сравнению с аналогичными параметрами светодиодов. As sources 3, 4 of radiation can also be applied diode lasers. As the laser substance of diode lasers emitting in the red spectrum, galium-aluminum-arsenic can be used, which have a radiation range that coincides with the range of the most common values of radiation absorption intensities by the pigment phytochrome, however, it is somewhat narrower than the similar parameters of LEDs .

В качестве лазерного вещества в инфракрасном диапазоне спектра диодных лазеров может быть применен арсенид галия, который обеспечивает максимальную интенсивность излучения в диапазоне волн около 940 нм. As a laser substance in the infrared range of the spectrum of diode lasers, halium arsenide can be used, which provides a maximum radiation intensity in the wavelength range of about 940 nm.

Указанные диодные лазеры целесообразно использовать в установках с большей производительностью, в том числе и в сочетании с упомянутыми светодиодами. It is advisable to use these diode lasers in installations with higher performance, including in combination with the aforementioned LEDs.

Семена засыпают в бункер 7, из которого они попадают на площадку 6 для размещения облучаемых семян. Затем включают устройство и производят совместное непрерывное воздействие на семена потоками излучения в красной и инфракрасной областях спектра. Воздействие потоком излучения в инфракрасной области спектра проводят с длиной волны от 900 до 980 нм /с максимумом интенсивности излучения при длине волны 940 нм/, потока излучения от 1,0 до 10 Вт/м², при этом воздействие в красной области спектра осуществляют с длиной волны 600-720 нм /с максимумом интенсивности излучения 660-670 нм/ при соотношении плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной областях спектра соответственно 5 - 10:1 в течение 60-360 сек.Seeds are poured into the hopper 7, from which they fall on the platform 6 to accommodate the irradiated seeds. Then turn on the device and produce a joint continuous exposure of the seeds to the radiation fluxes in the red and infrared regions of the spectrum. The exposure to the radiation flux in the infrared region of the spectrum is carried out with a wavelength from 900 to 980 nm / s with a maximum radiation intensity at a wavelength of 940 nm /, the radiation flux from 1.0 to 10 W / m ² , while the exposure in the red region of the spectrum is carried out with a wavelength of 600-720 nm / with a maximum radiation intensity of 660-670 nm / with a ratio of radiation flux densities in the red and infrared spectral regions, respectively, 5 - 10: 1 for 60-360 sec.

Примеры осуществления способа. Examples of the method.

Облучение проводили красными светодиодами с максимумом интенсивности излучения при длине волны 660-670 нм и инфракрасными максимум излучения при длине волны интенсивности 935 945. Светодиоды для излучения в красной части спектра выполнены на основе твердого раствора галий-алюминий-мышьяк, а светодиоды для излучения в инфракрасной области соответственно на основе арсенида галия. Плотность потока излучения в инфракрасной области спектра выбрана от 1,0-10 Вт/м² при соотношении плотностей потоков излучения в красной и инфракрасной областях спектра, соответственно 5 10:1. Семена разделяли по группам всхожести. Облучение сухих семян проводили за 1-2 часа до начала проращивания с экспозициями 60-360 сек.Irradiation was carried out with red LEDs with a maximum radiation intensity at a wavelength of 660-670 nm and infrared maximum radiation at a wavelength of intensity 935 945. The LEDs for radiation in the red part of the spectrum are based on a solid solution of galium-aluminum-arsenic, and the LEDs for radiation in infrared areas respectively based on gallium arsenide. The radiation flux density in the infrared region of the spectrum is selected from 1.0-10 W / m ² with a ratio of radiation flux densities in the red and infrared spectral regions, respectively, 5 10: 1. Seeds were divided into germination groups. Dry seeds were irradiated 1-2 hours before germination with exposures of 60-360 sec.

Пример 1. Example 1

Семена томатов сортов Белый налив, Викторина, Подарок Молдовы, Ступике разной всхожести были подвергнуты облучению. Всхожесть семян и сырую массу проростков контрольного /без облучения/ и опытного вариантов определяли через 9 суток. Усредненные показатели результатов испытаний представлены в таблицах 1 и 2. Tomato seeds of varieties White Bulk, Quiz, Gift of Moldova, Stupike of different germination were irradiated. Seed germination and the wet weight of the seedlings of the control / without irradiation / and experimental variants were determined after 9 days. The average values of the test results are presented in tables 1 and 2.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице 1, 2, стабильно повышается всхожесть семян и масса проростков, особенно в группах семян с низкой всхожестью. As follows from the test results shown in table 1, 2, seed germination and mass of seedlings are steadily increasing, especially in groups of seeds with low germination.

Пример 2. Example 2

Облучение семян огурцов сорта Либелла комбинированным излучением в красной и инфракрасной областях спектра стимулировало их прорастание, абсолютное увеличение всхожести облученных семян по отношению к контрольным составило 15-18% то есть всхожесть возросла с 65% в контроле до 75-78% в опыте. Сырая масса проростков /на 10 сутки/, выросших из облученных семян, была на 15-20% выше контрольных. Irradiation of the seeds of Libella cucumbers with combined radiation in the red and infrared spectral regions stimulated their germination, the absolute increase in germination of irradiated seeds relative to the control was 15-18%, i.e. germination increased from 65% in the control to 75-78% in the experiment. The fresh mass of seedlings (on day 10) / grown from irradiated seeds was 15-20% higher than the control.

Пример 3. Example 3

Семена 4 видов астр /Веснянка, Павлина, Голландская сортовая, Пионовидная/ разной всхожести были подвергнуты облучению в красной и совместно в красной и в инфракрасной областях спектра. Всхожесть семян и сырую массу проростков контрольного /без облучения/ и опытного вариантов определяли через 5 суток. Усредненные показатели результатов испытаний представлены в таблицах 3 и 4. The seeds of 4 species of asters / Vesnyanka, Pavlina, Holland cultivar, Pion-shaped / of different germination were irradiated in the red and together in the red and infrared regions of the spectrum. Seed germination and the wet weight of the seedlings of the control / without irradiation / and experimental variants were determined after 5 days. The average values of the test results are presented in tables 3 and 4.

Облучение семян увеличивает их всхожесть и сырую массу проростков по сравнению с контролем. Irradiation of seeds increases their germination and wet mass of seedlings compared with the control.

Пример 4. Example 4

Облучение семян баклажанов сорта Алмаз комбинированным излучением в красной и инфракрасной областях повысило примерно в 2 раза энергию прорастания на 5 сутки /с 22,5% в контроле до 47,3% в опыте/. Всхожесть семян возросла при этом на 8 сутки с 64% контроле, соответственно до 72% и до 75-78% в опыте. Сырая масса проростков увеличилась с 21,5±0,2 мг в контроле до 28,1±1,35 мг /131%/ в опыте. Irradiation of eggplant seeds of the Almaz variety with combined radiation in the red and infrared regions increased approximately 2 times the germination energy by 5 days / from 22.5% in the control to 47.3% in the experiment /. In this case, seed germination increased on the 8th day from 64% control, respectively, to 72% and up to 75-78% in the experiment. The wet weight of the seedlings increased from 21.5 ± 0.2 mg in the control to 28.1 ± 1.35 mg / 131% / in the experiment.

Во всех опытах при облучении семян потоками излучения в красной и инфракрасной областях спектра удалось подавить развитие грибковой инфекции. In all experiments, when seeds were irradiated with radiation fluxes in the red and infrared regions of the spectrum, the development of fungal infection was suppressed.

Таким образом, данный способ предпосевной обработки семян позволяет:
повысить стабильность и процент всхожести семян,
ускорить процесс прорастания семян,
улучшить питание растений за счет увеличения степени поглощения ионов K⁺ /калия, Ca⁺⁺/ /кальция/, Mg⁺⁺/магния/,
повысить активность энергетических процессов дыхания и фотосинтеза,
ускорить протекание ростовых процессов /скорости роста клеток, органов и тканей/,
подавить развитие грибковой инфекции.Thus, this method of presowing treatment of seeds allows you to:
increase stability and seed germination rate,
accelerate the process of seed germination,
improve plant nutrition by increasing the degree of absorption of K ⁺ ions / potassium, Ca ⁺⁺ / / calcium /, Mg ⁺⁺ / magnesium /,
increase the activity of the energy processes of respiration and photosynthesis,
accelerate the course of growth processes / growth rate of cells, organs and tissues /,
suppress the development of fungal infection.

Claims

1. The method of presowing treatment of seeds, providing for the simultaneous exposure of seeds to radiation in the infrared and red spectral regions, characterized in that the radiation flux in the infrared region of the spectrum is formed continuously with a wavelength in the range of 900 980 nm and a bulk density of 1.0 to 10 W / m ² , and the ratio of the density of radiation fluxes in the red infrared regions of the spectrum, set within (5 10) 1 and carry out the impact for 60 360 s

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation fluxes in the infrared and red regions of the spectrum are formed by means of LEDs.

3. The method according to claim 1, characterized in that the radiation fluxes in the infrared and red regions of the spectrum are formed by diode lasers.