التهيئة والتنبيت بالموجات فوق الصوتية

• تهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية تقنية مفيدة تُطبَّق قبل البذر لتزويد البذور بالماء والمغذيات وتحفيز الإنبات.
• المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية فعالة لكسر سكون البذور وتحسين خصائص الإنبات.
• يمكن التحكم بدقة في معدات Hielscher للموجات فوق الصوتية للحصول على نتائج موثوقة في إنبات البذور وتهيئتها.

تهيئة البذور وإنباتها وتنبيتها بالموجات فوق الصوتية

تشير تهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية إلى عملية معالجة البذور بموجات فوق صوتية بتردد يبلغ نحو 20 kHz في الماء أو في محاليل مغذية مناسبة أخرى لتعزيز إنباتها ونموها المبكر. يُعد الإنبات السريع وظهور البادرات عاملين حاسمين لنجاح استقرار النباتات والمحاصيل. ويُعد كسر السكون وتحفيز الإنبات مهمين لتكاثر البادرات النباتية وإنتاجها المبكر. تحسّن معالجة البذور بالموجات فوق الصوتية في الماء أو في محلول مغذٍ أو وسط أسموزي معدل الإنبات وسرعته، وتؤدي إلى نسبة إنبات أعلى مقارنة بالبذور غير المعالجة.

العدس المعالج بالموجات فوق الصوتية (40Ws/g باستخدام UP200St) مقارنة بالعدس غير المعالج بالموجات فوق الصوتية: يُظهر العدس المعالج بالموجات فوق الصوتية معدل إنبات أعلى وأفرعًا أطول.

مزايا تهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية

تؤثر الموجات فوق الصوتية الشديدة بتردد يبلغ نحو 20kHz تأثيرًا ملحوظًا في غلاف البذرة، وكذلك في انتقال الكتلة والعمليات داخل الخلايا. فيما يلي تفاصيل التأثيرات الرئيسية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية في البذور والفوائد المرتبطة بها.

• زيادة معدل الإنبات: يمكن لتهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية تحسين معدلات إنبات البذور من خلال كسر سكونها، وزيادة امتصاص الماء، وتنشيط الإنزيمات التي تعزز نمو البذور. إذ يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية تنشيط الإنزيمات داخل البذرة المسؤولة عن تفكيك المغذيات المخزنة وبدء الإنبات.
• زيادة امتصاص الماء: يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية إحداث ثقوب في غلاف البذرة وجدران الخلايا، مما يتيح زيادة نفاذية البذرة للماء لاحقًا وتحسين امتصاص الماء والمغذيات. ويمنح ذلك البذور المهيأة ميزة، خصوصًا في التربة الجافة أو المستنزفة المغذيات.
• تسريع ظهور البادرات: يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية المستخدمة لتهيئة البذور تقليل الوقت الذي تستغرقه البادرات للظهور من التربة، وهو ما قد يكون مفيدًا بوجه خاص عندما يُراد تحقيق استقرار سريع للمحاصيل. ومن خلال تفكيك غلاف البذرة وتحسين نفاذية الماء وتعزيز انتفاخ البذور وإنباتها، يمكن للموجات فوق الصوتية كسر سكون البذور.
• تعزيز نمو البادرات: يمكن لتهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية تحفيز نمو البادرات من خلال تعزيز تطور الجذور والسيقان والأوراق. وقد يؤدي ذلك إلى نباتات أقوى وأكثر صحة ذات إنتاجية أفضل.
• تحسين تحمّل البادرات للإجهاد: تزيد تهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية قدرة البادرات على تحمّل عوامل الإجهاد البيئي، مثل الجفاف والملوحة ودرجات الحرارة المرتفعة.
• تقليل موت البادرات: يمكن لتهيئة البذور بالموجات فوق الصوتية خفض معدلات موت البادرات من خلال تعزيز تجانس الإنبات والنمو المبكر، مما قد يساعد على منع فقدان البادرات بسبب عدم تجانس ظهورها أو ضعف نموها.

بفضل هذه التأثيرات الإيجابية، تحسّن تهيئة البذور وإنباتها بفعل الموجات فوق الصوتية جودة المحاصيل وكميتها، مما يؤدي إلى زيادة نجاح الإنبات وخفض تكاليف الإنتاج وتعزيز الاستدامة في الزراعة.

صور لبذور Arabidopsis بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM).
a–c بذرة خضعت للمعالجة بالموجات فوق الصوتية عند 24°C لمدة 30sec.
d, e بذرة جافة، f, g بذرة وُضعت في الماء لمدة 4 أيام عند 4°C،
h, i، بذور منبتة.
الصور والدراسة: ©Lopez-Ribera et al. 2017

التهيئة بالموجات فوق الصوتية

يمكن بسهولة تحسين تهيئة البذور في أوساط أسموزية مثل المانيتول والبولي إيثيلين غليكول (التهيئة الأسموزية)، والمحاليل الملحية (مثل CaCl₂، NaCl أو CaSO₄) (التهيئة الملحية)، وفي الماء (التهيئة المائية)، باستخدام الموجات فوق الصوتية. يؤدي تفتت أغلفة البذور وتثقيبها وزيادة حجم مسامها بفعل الموجات فوق الصوتية إلى زيادة قدرة البذور والحبوب على الاحتفاظ بالماء والمغذيات، مما يحسّن الإماهة. وتحسّن المعالجة بالموجات فوق الصوتية انتقال الكتلة بين البذرة والمحلول المحيط بها، مما يؤدي إلى زيادة امتصاص المحلول (أي الماء والمغذيات وغيرها) داخل البذرة. وتُعد التهيئة بمساعدة الموجات فوق الصوتية تقنية اقتصادية وبسيطة وآمنة لزيادة قدرة البذور على التكيف الأسموزي وتعزيز إنبات البذور واستقرار البادرات وإنتاج المحاصيل في ظروف الإجهاد.
علاوة على ذلك، تؤدي المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تعديل السويداء، مثل تحلل النشا بفعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مما يزيد معدل تفاعلات التحلل المائي المحفَّزة بالإنزيمات داخل البذور. وتؤدي زيادة النشاط الإنزيمي والتحلل المائي إلى تسريع الإنبات ونمو الجنين نتيجة المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
اقرأ المزيد عن التهيئة بالموجات فوق الصوتية هنا!
تعرّف على كيفية تحسين إنتاج لفائف العشب بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية!

أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لتهيئة البذور وإنباتها

توفر Hielscher Ultrasonics معدات موجات فوق صوتية لتحسين تهيئة البذور، بما في ذلك التهيئة المائية والتهيئة الأسموزية والتهيئة الملحية. تتيح أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية المدمجة لأعمال البحث والتطوير والعمل المخبري اختبار معاملات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية المثلى وتحديدها، بينما تُستخدم معدات الموجات فوق الصوتية الصناعية في المعالجة واسعة النطاق للبذور المتداولة تجاريًا، ضمن عملية تهيئة بالموجات فوق الصوتية ذات تدفق مستمر تتسم بسهولة التشغيل والكفاءة العالية.
لتحسين إنبات البذور بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية، يلزم استخدام أنظمة موجات فوق صوتية يمكن التحكم فيها وضبطها بدقة. ونظرًا إلى استخدام الموجات فوق الصوتية لتحفيز الأنشطة الفسيولوجية للخلايا النباتية، يجب تكييف شدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية مع نوع البذور والصنف المزروع المحددين. ويمكن ضبط أنظمة Hielscher للموجات فوق الصوتية على سعات اهتزاز منخفضة توفر التجويف و/أو التذبذب اللازمين لتهيئة البذور لتحقيق الإنبات والحيوية المثلى. ويمكن تطبيق معالجة البذور على دفعات أو في نمط التدفق المستمر. وتتيح المجموعة الواسعة من الملحقات دمج الموجات فوق الصوتية بسهولة في المنشآت القائمة.
تزيد أنظمة Hielscher للموجات فوق الصوتية إمكانية تحقيق أداء عالٍ للبادرات بعد البذر.

المؤلفات/المراجع

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): استخدام الموجات فوق الصوتية كتقنية لتهيئة البذور بهدف تسريع إنبات بذور الشعير وتعزيزه: تحسين الطريقة باستخدام نهج Taguchi. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): تأثير المستخلصات النباتية المتحصل عليها بالاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية في بادرات الملفوف الأبيض ذي الرؤوس (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) المزروعة في ظروف مضبوطة. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): تأثير المعالجة المسبقة بالموجات فوق الصوتية في خصائص امتصاص الماء لدى الحمص (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): تأثيرات الموجات فوق الصوتية في البذور: مراجعة موجزة. Agri Res & Tech المجلد 6 العدد 3 – أبريل 2017.