Способ повышения урожайности среднеспелых сортов сои при использовании низкотемпературной аргоновой плазмы для предпосевной обработки семян
Владельцы патента RU 2740815:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт сои" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (RU)
Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, в частности в растениеводстве, для повышения урожайности сортов сои. Способ включает предпосевную обработку семян в течение 60 с низкотемпературной аргоновой СВЧ-плазмой с помощью СВЧ источника электромагнитных колебаний с частотой генерации 2,45 ГГц, при этом диаметр плазменной струи составляет 16 мм на расстоянии до 2 см от края плазменной горелки. Основные спектры излучения плазменного факела находятся в областях 300-400, 730-850 нм, плотность потока СВЧ излучения составляет до 1 мВт/см2. Изобретение 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 по сравнению с контролем. 2 пр., 2 табл.
Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, в частности в растениеводстве, для повышения урожайности среднеспелых сортов сои.
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).
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.
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).
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:
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.
Пример 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.
Пример 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).
Способ увеличения урожайности семян среднеспелых сортов сои, характеризующийся тем, что включает предпосевную обработку семян в течение 60 с низкотемпературной аргоновой СВЧ-плазмой с помощью СВЧ источника электромагнитных колебаний с частотой генерации 2,45 ГГц, при этом диаметр плазменной струи составляет 16 мм на расстоянии до 2 см от края плазменной горелки, основные спектры излучения плазменного факела находятся в областях 300-400, 730-850 нм, плотность потока СВЧ излучения составляет до 1 мВт/см2, под воздействием СВЧ-плазмы возрастает урожайность семян у среднеспелых сортов на 0,13…0,31 т/га, повышается продуктивность 1 растения по количеству бобов до 27,6%, количеству семян до 24,5%, массе семян до 13,5%.
