Ултразвуков прайминг на семена: как ултразвуковата обработка подобрява покълването

Ултразвуковият прайминг на семена и зърна води до по-пълно и по-бързо покълване и по-високи добиви от културите. Ултразвуковата обработка перфорира тестата на семената (семенната обвивка) и увеличава постъпването на вода, хранителни вещества и кислород в семенните зърна. Ултразвуковият прайминг на семена е прост и евтин метод за повишаване на кълняемостта и ускоряване на развитието на пониците.

Подобряване на покълването на семената чрез ултразвук

Праймингът е метод за предварителна обработка, използван за съкращаване на времето до покълване и образуване на поници. Разработени са различни процеси за прайминг на семена, като осмотичен прайминг, хидропрайминг и ултразвуков прайминг, за да се предизвикат ранните процеси на покълване. Ултразвуковият прайминг е много полезен метод за подготовка на семена, тъй като ултразвуковата обработка е бърза и спестява енергия и вода.
Семената, подложени на прайминг, при които първите процеси на покълване са завършили, показват по-висок процент на покълване и по-кратко време до поникване (времето, необходимо на пониците да се появят над повърхността на почвата), по-голям брой поници (броят на семената, чиито поници достигат повърхността) и по-добър растеж. Това предполага, че ранният старт им помага да развият добра коренова система по-рано и да растат по-бързо. Този метод може да бъде полезен за земеделските стопани, защото им спестява средства, труд и време, изразходвани за торове, повторна сеитба и слаби растения.
Процесът може също да осигури по-еднородно и равномерно покълване на обработените семена. Той може също да подобри покълването в по-широк температурен диапазон и да намали честотата на заболяванията при семената.

Ултразвуковият прайминг подобрява процента на покълване на семената, индекса на жизненост на семената (SVI) и дължината на корените и леторастите на пониците. Процесът на ултразвукова обработка и прайминг засилва постъпването на вода и/или други полезни вещества в семенното зърно. Освен това ултразвуковите вълни активират ензимни и други биологични реакции в растителната клетка, което води до по-бързо и по-равномерно покълване. Дори слаби семена/зърна могат да бъдат активирани, така че общият добив от посева да се подобри.

Скарификация и покълване на семената

Скарификацията е от решаващо значение за семена с твърди, непропускливи обвивки, които възпрепятстват обмена на вода и газове и по този начин забавят покълването. Традиционните методи включват механична, термична и химична скарификация, като всеки от тях е предназначен да направи семенната обвивка по-пропусклива за вода и газове. Ултразвуковата обработка, като иновативен метод за скарификация, използва ултразвукови вълни за постигане на сходни, ако не и по-добри резултати.

Механизми на действие на мощния ултразвук върху семената и при прайминга на семена

• Кавитация във вода:
  – Ултразвуковите вълни във вода предизвикват кавитация – явление, при което се образуват микромехурчета. Тези мехурчета колапсират, създавайки локализирано механично налягане.
  – Това налягане действа върху семенната обвивка, причинявайки механично разрушаване.
• Образуване на микропори и микропукнатини:
  – Механичното налягане от кавитацията създава микропори и микропукнатини по семенната обвивка.
  – Тези микропори и пукнатини увеличават пропускливостта на семенната обвивка, позволявайки проникването на повече вода и кислород.
• Повишено поглъщане на вода и достъпност на кислорода

  1. Повишена порьозност:
  – Проучванията показват, че ултразвуковата обработка увеличава порьозността на семена, като тези на боб мунг, което улеснява постъпването на вода и кислород в тях.
  – Повишеното поглъщане на вода води до по-добра хидратация на семенните тъкани, която е съществена за активирането на метаболитните процеси, необходими за покълването.

  2. Подобрено постъпване на кислород:
  – Повишената пропускливост за газове осигурява на развиващия се зародиш достатъчно кислород, който е от решаващо значение за клетъчното дишане по време на покълването.

• Засилена ензимна активност

  1. Хидратация и активиране на ензимите:
  – Подобрената хидратация вследствие на повишеното поглъщане на вода активира различни ензими, участващи в покълването.
  – По-конкретно, активността на алфа-амилазата се увеличава значително, което е от ключово значение за хидролизата на нишестето до захари, осигуряващи енергия за растящия поник.

  Подобрени резултати при покълването

  1. По-висок процент на покълване:
  – Комбинираният ефект от повишената достъпност на вода и кислород и засилената ензимна активност води до по-висок процент успешно покълнали семена.
  – Изследванията показват, че ултразвуковата обработка подобрява кълняемостта при различни растителни видове.
  2. По-висока скорост на покълване:
  – Ултразвуковата обработка не само увеличава процента на покълналите семена, но и ускорява процеса на покълване.
  – По-бързата хидратация и активиране на ензимите улесняват по-бързия преход от семе към поник.

Ултразвуковата обработка значително подпомага прайминга на семена, като увеличава постъпването на вода, кислород и хранителни вещества, засилва ензимната активност и вследствие на това подобрява както скоростта, така и успеваемостта на покълването на семената.

По-продължителната ултразвукова обработка води до по-добро покълване на хибридите Calanthe. Колкото по-продължителна е била ултразвуковата обработка, толкова по-бързо е било покълването. Това показва положителните ефекти на ултразвуковата обработка върху покълването на семената.
(проучване и изображение: ©Shin et al. 2011)

Как действа ултразвуковият прайминг на семена?

Ултразвуковият прайминг на семена и зърна води до по-пълно и по-бързо покълване. Тези резултати се постигат чрез следните ултразвукови ефекти:

• Ултразвукът увеличава порьозността на семената чрез акустична кавитация, като подобрява поглъщането на вода и достъпността на кислорода (ултразвуков хидропрайминг / накисване).
• Ултразвукът увеличава постъпването на хранителни вещества и торове в семената.
• Ултразвуковият прайминг засилва масопреноса: допълнително погълнатата вода реагира свободно и лесно с клетъчния зародиш. По този начин се освобождава гиберелинова киселина, която предизвиква увеличаване на скоростта на метаболитните процеси в алейроновите клетки.
• Ултразвуковата обработка подпомага мобилизирането на хранителните вещества от ендосперма чрез разрушаване на клетъчната мембрана. (Miano et al. 2015)
• Ултразвукът активира ензимни и други биологични реакции.

Ултразвуковата обработка стимулира покълването на зърната/семената и увеличава добива от културите. Освен при земеделски култури и поници на овощни видове, ултразвуковият прайминг на семена е успешно изпитан и при семена на цветя (орхидеи, лотос, каланте). Ултразвуковата обработка повишава пропускливостта на клетъчните стени, така че семената поглъщат значително повече вода и хранителни вещества (напр. торове).
Доказано е, че времето за накисване на нахут, сорго и дребен бял фасул е значително съкратено чрез използването на ултразвукова обработка.

Ултразвуково обработена леща (40Ws/g с UP200St) в сравнение с леща без ултразвукова обработка: ултразвуково обработената леща показва по-висока кълняемост и по-дълги леторасти.

Системи за ултразвуков прайминг на семена

Възползвайте се от ултразвуковите апарати на Hielscher за подобрен прайминг на семена! Hielscher Ultrasonics предлага различни настолни и промишлени ултразвукови апарати за прайминг на семена и зърна. Предимствата на използването на ултразвукови апарати на Hielscher за прайминг на семена са многобройни. Първо, прецизният контрол на ултразвуковите параметри, като амплитуда, интензитет и продължителност, позволява оптимизирана обработка, съобразена с конкретните видове семена и условия. Второ, всички постигнати резултати от процеса могат да бъдат линейно мащабирани до по-висока производителност.
Независимо дали се интересувате от изпитване и оптимизиране на процеса си на ултразвуков прайминг в лабораторията, или искате да обработвате големи партиди семена в непрекъснат режим, Hielscher разполага с идеалния ултразвуков апарат за вашите изисквания за обработка на семена. Ултразвуковите апарати на Hielscher са проектирани с възможност за мащабиране и могат ефективно да обработват големи обеми семена, което ги прави подходящи както за изследователски, така и за търговски приложения. Оборудването е лесно за използване, с интуитивно управление и здрава конструкция, които осигуряват дълготрайна издръжливост и ниски изисквания за поддръжка. Освен това ултразвуковата обработка е нехимичен метод, което я прави екологосъобразна възможност за обработка на семена. Тя намалява необходимостта от химични агенти за скарификация, допринасяйки за устойчиви земеделски практики. Разбира се, всички ултразвукови апарати могат да работят 24/7.

Предимства на ултразвуковите апарати на Hielscher за прайминг на семена:

• Ниски разходи
• Спестяване на вода
• Бърза обработка
• Ниско потребление на енергия
• Лесна и безопасна работа

Свържете се с нас още днес! Ще се радваме да обсъдим с вас изискванията към вашия процес!