Beschleunigte Keimung von Grassamen für die Rollrasenproduktion
Die Herstellung von Rollrasen ist anspruchsvoll. Eine schnelle Keimung, dichter Rasen und kurze Anbauzyklen sind entscheidend für einen effizienten Umschlag und die Rentabilität. Die Ultraschallbehandlung ist eine hochwirksame Technik zur Förderung des Rasengrasanbaus. Die kontrollierte Einwirkung von hochintensivem, niederfrequentem Ultraschall erleichtert die Nährstoffaufnahme, Keimung, das Austreiben und Wachstum von Rasenflächen und Rollrasen.
Ultraschallgeförderte Samenkeimung
Eine kontrollierte Ultraschallbehandlung erzeugt winzige Risse und Löcher in der Samenschale (der sogenannten Testa), wodurch die Wasseraufnahme beschleunigt wird. Die erhöhte Wasseraufnahme verbessert die Lebensfähigkeit der Samen, indem sie Stoffwechselenzyme aktiviert. Bei Anreicherung mit Dünger werden die ultraschallbehandelten Samen nicht nur eingeweicht, sondern auch mit wichtigen Nährstoffen für ein schnelles und kräftiges Wachstum von Gräsern und Nutzpflanzen versorgt.
Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglichen es, Samen präzise kontrolliert der optimalen Ultraschallintensität auszusetzen. Die Behandlung im Durchfluss ermöglicht eine wirksame und reproduzierbare Beschallung, die reproduzierbare Effekte und damit eine gleichbleibende Qualität gewährleistet.
Industrielles Ultraschallgerät UIP2000hdT für das Inline-Priming von Samen zur Verbesserung der Keimraten.
Schematische Zusammenfassung der Ultraschallwirkungen auf Samen und der Wirkmechanismen.
Studie und Schema: ©Nogueira et al., 2023
Ultraschallbehandlung und ihre Auswirkungen auf die Keimung von Grassamen
Forschungsarbeiten und Studien zur Maßstabsvergrößerung haben die Wirksamkeit der Ultraschallbehandlung zur Förderung der Samenkeimung bei verschiedenen Arten nachgewiesen, darunter Gräser aus der Familie Poaceae wie Lolium perenne (Deutsches Weidelgras) und Festuca arundinacea (Rohrschwingel), Hülsenfrüchte und andere Nutzpflanzen.
Wesentliche Mechanismen der ultraschallgeförderten Keimung:
- Veränderung der Samenschale: Eine kurzzeitige Ultraschallbehandlung erhöht die Durchlässigkeit der Samenschale (Testa) und ermöglicht so eine effizientere Aufnahme von Wasser und Sauerstoff. Beides ist entscheidend für die Einleitung der Stoffwechselaktivität und das Austreiben.
- Stimulation der Enzymaktivität: Es wurde gezeigt, dass die Ultraschallbehandlung die Aktivität von Enzymen wie α-Amylase erhöht und dadurch die Mobilisierung der Stärkereserven im Endosperm beschleunigt.
- Aufhebung der Keimruhe: Insbesondere bei hartschaligen oder teilweise keimruhenden Samen hilft die kontrollierte Ultraschallbehandlung, die physikalische Keimruhe durch Mikrorisse in den äußeren Schichten zu überwinden. Dadurch werden mechanische Barrieren für den Austritt der Keimwurzel beseitigt.
Eine Ultraschallbehandlung mit geringer Intensität bei einer Ultraschallfrequenz von 20 kHz verbessert die Keimrate und die frühe Wurzelentwicklung bei Getreide und Futtergräsern erheblich. Diese Ergebnisse lassen sich auf das Keimlingsstadium unter hydroponischen Bedingungen und beim Anbau im Boden übertragen.
Eine längere Ultraschallbehandlung führt zu einer besseren Keimung der Calanthe-Hybriden. Je länger die Ultraschallbehandlung dauerte, desto schneller erfolgte das Austreiben. Dies weist auf die positiven Auswirkungen der Ultraschallbehandlung auf die Samenkeimung hin.
(Studie und Abbildung: ©Shin et al. 2011)
Ultraschall-Durchflusszelle mit Kühlmantel am industriellen Ultraschallgerät UIP6000hdT mit 6000 Watt für die Verarbeitung im großen Maßstab unter präzise kontrollierten Bedingungen.
Hochleistungs-Ultraschallgeräte
Hielscher Ultrasonics entwickelt und fertigt Ultraschallgeräte mit Sonotrode, die für ihre Ultraschallleistung, Präzision, Robustheit und Skalierbarkeit bekannt sind. Ultraschallgeräte von Hielscher arbeiten mit präzise einstellbaren Ultraschallintensitäten und erzeugen Schwingungen und Kavitation, die den Stofftransport und die Zelldurchlässigkeit fördern. Bei der Samenkeimung werden Ultraschallgeräte von Hielscher zum Saatgutpriming eingesetzt, indem sie die Samenschale aufbrechen oder die Enzymaktivität stimulieren. Dadurch wird die Keimruhe aufgehoben, die Wasseraufnahme beschleunigt und ein gleichmäßiges Austreiben gefördert. Prozesssteuerung in Echtzeit, programmierbare Beschallungseinstellungen und Temperaturregelung sind wesentliche Funktionen für die Reproduzierbarkeit biologischer Anwendungen. Mit diesen Vorteilen bieten Ultraschallgeräte von Hielscher Wettbewerbsvorteile in der Landwirtschaft und Saatgutforschung.
- hohe Effizienz
- modernste Technologie
- Zuverlässigkeit und Robustheit
- einstellbare, präzise Prozesssteuerung
- Chargenbetrieb und Inline-Betrieb
- für jedes Volumen
- intelligente Software
- intelligente Funktionen (z. B. programmierbar, Datenprotokollierung, Fernsteuerung)
- einfach und sicher zu bedienen
- wartungsarm
- CIP (Clean-in-Place)
Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany
Ultraschallgeräte von Hielscher sind für höchste Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in Industrieanlagen. Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Einsatzumgebungen problemlos.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf Hochleistungs-Ultraschallgeräte mit modernster Technologie und Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | größer | Cluster aus UIP16000hdT |
Ultraschallgestützte Samenkeimung: verbesserte Quellung, schnellere Keimung
Literatur / Referenzen
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed; Tabatabaie, Farideh (2008): Influence of ultrasonic stimulation on the germination of barley seed and its alpha-amylase activity. African Journal of Biotechnology 7(14), 2008. 2465-2471.
- Yaldagard, M., Mortazavi, S.A. and Tabatabaie, F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of the Institute of Brewing, 114: 14-21.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Nogueira, António; Puga, Hélder; Gerós, Hernâni; Teixeira, António (2023): Seed germination and seedling development assisted by ultrasound: gaps and future research directions. Journal of the Science of Food and Agriculture 104, 2023.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Saatgutpriming?
Saatgutpriming ist eine kontrollierte Behandlung vor der Keimung, bei der Samen teilweise hydratisiert werden, um Stoffwechselprozesse zu aktivieren, ohne den Austritt der Keimwurzel auszulösen. Dadurch werden die Keimgeschwindigkeit, Gleichmäßigkeit und Stresstoleranz verbessert.
Was ist der Unterschied zwischen physikalischem/mechanischem und chemischem Saatgutpriming?
Beim physikalischen/mechanischen Priming werden physikalische Einflüsse (z. B. Temperatur, magnetische Felder, Ultraschall) genutzt, um die Leistungsfähigkeit des Saatguts zu verbessern.
Beim chemischen Priming werden bioaktive Verbindungen (z. B. Salze, Hormone oder Antioxidantien) eingesetzt, die biochemische Stoffwechselwege modulieren, um die Stressresistenz oder Keimung zu verbessern.
Was ist Osmo-Priming?
Beim Osmo-Priming werden Samen in osmotischen Lösungen (z. B. Polyethylenglykol oder Mannitol) mit niedrigem Wasserpotenzial eingeweicht. Dies ermöglicht eine kontrollierte Wasseraufnahme und Stoffwechselaktivierung unter Bedingungen, bei denen keine Keimung stattfindet.
Was ist Halo-Priming?
Beim Halo-Priming werden anorganische Salzlösungen (üblicherweise NaCl, KNO₃ oder CaCl₂) zur Behandlung von Samen eingesetzt. Dadurch wird die Anpassung an ionischen und osmotischen Stress gefördert und die Toleranz gegenüber Salzbelastung und Trockenheit während des frühen Wachstums verbessert.
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren vom Labormaßstab bis zum Industriemaßstab.