پرایمینگ اولتراسونیک دانه: چگونه فراصوت جوانه زنی را بهبود می بخشد
پرایمینگ اولتراسونیک از دانه ها و دانه ها منجر به جوانه زنی کامل تر و سریع تر و عملکرد محصول بالاتر. امواج فراصوت سوراخ بذر بیضه (پوشش دانه) و جذب آب، مواد مغذی و اکسیژن را به دانه دانه ها افزایش می دهد. پرایمینگ اولتراسونیک بذرها یک روش ساده و کم هزینه برای افزایش سرعت جوانه زنی و سرعت نهال ها است.
التراسونیک بهبود بذر جوانه زنی
پرایمینگ یک روش پیش تیمار است که برای کوتاه کردن زمان جوانه زنی نهال ها استفاده می شود. فرآیندهای مختلف پرایمینگ بذر مانند پرایمینگ اسمزی، هیدروپرایمینگ و پرایمینگ اولتراسونیک برای القای فرآیندهای جوانه زنی اولیه توسعه یافته اند. پرایمینگ اولتراسونیک یک روش بسیار سودمند برای آماده سازی دانه است زیرا درمان فراصوت سریع، صرفه جویی در انرژی و صرفه جویی در مصرف آب است.
بذرهای پرایم شده که اولین فرآیندهای جوانه زنی را به پایان رسانده اند، درصد جوانه زنی بالاتر و زمان ظهور سریعتر (مدت زمانی که طول می کشد تا بذرها از سطح خاک بالا بیایند)، سرعت ظهور بالاتر (تعداد بذرهایی که به سطح می رسند) و رشد بهتر نشان می دهند، که نشان می دهد شروع به آنها کمک می کند تا یک سیستم ریشه خوب را زودتر پایین بیاورند و سریعتر رشد کنند. این روش می تواند برای کشاورزان مفید باشد زیرا باعث صرفه جویی در هزینه، نیروی کار و زمان صرف شده برای کودها، کاشت مجدد و گیاهان ضعیف می شود.
این فرآیند همچنین می تواند جوانه زنی یکنواخت تر و یکنواخت تر بذرهای تیمار شده را فراهم کند. همچنین می تواند جوانه زنی را در محدوده دمایی وسیع تری افزایش دهد و بروز بیماری در دانه ها را کاهش دهد.
راکتور اولتراسونیک صنعتی برای مواد مغذی صنعتی پرایمینگ دانه ها با استفاده از سونوگرافی.
پرایمینگ اولتراسونیک درصد جوانه زنی بذر، شاخص قدرت بذر (SVI)، طول ریشه و ساقه نهال ها را بهبود می بخشد. فراصوت و فرایند پرایمینگ اعمال جذب آب و / یا دیگر مواد مفید به دانه دانه. علاوه بر این، امواج اولتراسونیک واکنش های آنزیمی و سایر واکنش های بیولوژیک را در سلول گیاهی فعال می کنند و در نتیجه جوانه زنی سریعتر و یکنواخت تری ایجاد می کنند. حتی دانه ها/دانه های ضعیف را می توان فعال کرد تا عملکرد کلی کاشت بهبود یابد.
خراش دادن و جوانه زنی بذر
خراش دادن برای بذرهایی با لایه های سخت و نفوذناپذیر که مانع تبادل آب و گاز می شوند و در نتیجه جوانه زنی را به تاخیر می اندازند، بسیار مهم است. روش های سنتی شامل خراش دادن مکانیکی، حرارتی و شیمیایی است که هر کدام برای نفوذپذیری بیشتر پوشش بذر در برابر آب و گازها طراحی شده اند. فراصوت ، به عنوان یک روش نوآورانه خراش دادن ، از امواج اولتراسونیک برای دستیابی به نتایج مشابه ، اگر نه برتر ، استفاده می کند.
مکانیسم های اولتراسوند قدرت بر روی بذر و پرایمینگ بذر
- کاویتاسیون در آب:
– امواج اولتراسونیک در آب باعث کاویتاسیون می شوند، پدیده ای که در آن میکرو حباب ها ایجاد می شوند. این حباب ها فرو می ریزند و فشار مکانیکی موضعی ایجاد می کنند.
– این فشار بر روی پوشش بذر تأثیر می گذارد و باعث اختلال مکانیکی می شود. - تشکیل میکرو منافذ و میکرو ترک ها:
– فشار مکانیکی ناشی از کاویتاسیون باعث ایجاد منافذ ریز و میکرو ترک ها روی پوشش بذر می شود.
– این ریز منافذ و ترک ها نفوذپذیری پوشش دانه را افزایش می دهد و اجازه می دهد آب و اکسیژن بیشتری نفوذ کند. - افزایش جذب آب و در دسترس بودن اکسیژن
1. افزایش تخلخل:
– مطالعات نشان داده اند که فراصوت باعث افزایش تخلخل دانه ها مانند ماش می شود و آنها را بیشتر به آب و اکسیژن می رساند.
– افزایش جذب آب منجر به هیدراتاسیون بهتر بافت های بذر می شود که برای فعال کردن فرآیندهای متابولیکی لازم برای جوانه زنی ضروری است.2. ورود اکسیژن بهبود یافته:
– افزایش نفوذپذیری به گازها تضمین می کند که جنین در حال رشد اکسیژن کافی دریافت می کند که برای تنفس سلولی در طول جوانه زنی بسیار مهم است. - افزایش فعالیت آنزیمی
1. هیدراتاسیون و فعال سازی آنزیم:
– افزایش هیدراتاسیون به دلیل افزایش جذب آب، آنزیم های مختلف دخیل در جوانه زنی را فعال می کند.
– به طور خاص ، فعالیت آلفا آمیلاز به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، که برای هیدرولیز نشاسته به قندها بسیار مهم است و انرژی را برای نهال در حال رشد فراهم می کند.نتایج جوانه زنی بهبود یافته
1. درصد جوانه زنی بالاتر:
– اثر ترکیبی افزایش در دسترس بودن آب و اکسیژن، همراه با افزایش فعالیت آنزیمی، منجر به درصد بالاتری از جوانه زنی موفقیت آمیز بذرها می شود.
– تحقیقات نشان می دهد که فراصوت را بهبود می بخشد نرخ جوانه زنی در گونه های مختلف گیاهی.
2. سرعت جوانه زنی سریعتر:
– فراصوت نه تنها درصد بذرهای جوانه زده را افزایش می دهد، بلکه روند جوانه زنی را نیز تسریع می کند.
– هیدراتاسیون سریعتر و فعال سازی آنزیم انتقال سریعتر از بذر به نهال را تسهیل می کند.
Ultrasonicator UP400St برای پرایمینگ بذر در R&D و بهینه سازی فرآیند. نتایج درمان اولتراسونیک در جوانه زدن سریعتر، مشخصات مواد مغذی بالاتر و بهبود قدرت نهال.
- فشار مکانیکی: کاویتاسیون ناشی از سونوگرافی فشار مکانیکی را اعمال می کند و نفوذپذیری پوشش دانه را افزایش می دهد.
- افزایش تخلخل: ایجاد میکرو منافذ و ترک ها امکان نفوذ بهتر آب و اکسیژن را فراهم می کند.
- هیدراتاسیون پیشرفته: بهبود جذب آب منجر به فعال شدن بهتر آنزیم می شود.
- فعالیت آنزیمی تقویت شده: افزایش فعالیت آلفا آمیلاز هیدرولیز نشاسته را تسریع می کند.
- نرخ جوانه زنی بالاتر: بذرهای بیشتری با موفقیت جوانه می زنند.
- جوانه زنی سریعتر: بذرها سریعتر جوانه می زنند.
فراصوت با افزایش جذب آب، اکسیژن و مواد مغذی، تقویت فعالیت های آنزیمی و در نتیجه بهبود سرعت و میزان موفقیت جوانه زنی بذر، به طور قابل توجهی برای پرایمینگ بذر مفید است.
نتایج فراصوت طولانی تر در جوانه زنی بهتر از هیبریدهای Calanthe. هرچه فراصوت طولانی تر باشد، جوانه زدن سریعتر بود. این نشان می دهد اثرات مثبت امواج فراصوت بر جوانه زنی بذر.
(مطالعه و تصویر: ©شین و همکاران 2011)
- کم هزینه
- صرفه جویی در مصرف آب
- پردازش سریع
- کم انرژی
- آسان & عملیات ایمن
چگونه پرایمینگ دانه اولتراسونیک کار می کند؟
پرایمینگ اولتراسونیک از دانه ها و دانه ها منجر به جوانه زنی کامل تر و سریع تر می شود. این نتایج با اثرات اولتراسونیک زیر به دست آمده است:
- اولتراسونیک تخلخل دانه را با کاویتاسیون صوتی بهبود جذب آب و در دسترس بودن اکسیژن (هیدروپرایمینگ اولتراسونیک / شیب دار) افزایش می دهد.
- اولتراسونیک جذب مواد مغذی و کود را به دانه ها افزایش می دهد.
- پرایمینگ اولتراسونیک انتقال جرم را افزایش می دهد: آب فوق العاده جذب شده آزادانه و به راحتی با جنین سلول واکنش نشان می دهد. در نتیجه ، اسید جیبرلیک آزاد می شود و باعث افزایش سرعت فرآیندهای متابولیکی در سلول های آلورون می شود.
- فراصوت به بسیج مواد مغذی آندوسپرم با اختلال در غشای سلولی کمک می کند. (میانو و همکاران 2015)
- اولتراسونیک فعال آنزیمی و دیگر واکنش های بیولوژیک.
فراصوت باعث جوانه زنی دانه/بذر می شود و عملکرد محصول را افزایش می دهد. علاوه بر محصولات زراعی و بذر میوه، پرایمینگ دانه اولتراسونیک با موفقیت برای دانه های گل (orchids، نیلوفر آبی، calanthe) نیز آزمایش شده است. امواج فراصوت افزایش نفوذپذیری دیواره های سلولی به طوری که دانه نشان می دهد جذب قابل توجهی بالاتر از آب و مواد مغذی (به عنوان مثال،. کود).
نشان داده شده است که زمان خیساندن نخود، سورگوم و لوبیا دریایی با استفاده از فراصوت به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
عدس سونیکات (40Ws/g w/ 200 خیابان) در مقایسه با عدس غیر فراصوت : عدس فراصوت نشان می دهد نرخ gemination بالاتر و شاخه های طولانی تر.
سیستم های پرایمینگ دانه اولتراسونیک
استفاده از فراصوت Hielscher برای پرایمینگ دانه پیشرفته! Hielscher Ultrasonics تامین انواع نیمکت بالا و مافوق صوت صنعتی برای بذر و دانه پرایمینگ. مزایای استفاده از فراصوت Hielscher برای پرایمینگ دانه بسیار زیاد است. اولا، کنترل دقیق پارامترهای اولتراسونیک مانند دامنه، شدت و مدت زمان امکان درمان بهینه متناسب با انواع و شرایط خاص بذر را فراهم می کند. ثانیا، تمام نتایج فرآیند به دست آمده را می توان به صورت خطی به توان عملیاتی بزرگتر مقیاس کرد.
این که آیا شما علاقه مند به آزمایش و بهینه سازی فرآیند پرایمینگ اولتراسونیک خود را در آزمایشگاه و یا می خواهید برای پردازش تعداد زیادی دانه بزرگ در توان عملیاتی مداوم، Hielscher دارای سونیک ایده آل برای نیازهای پردازش دانه خود را. فراصوت Hielscher برای مقیاس پذیری طراحی شده اند و می تواند حجم زیادی از دانه به طور موثر رسیدگی, و آنها را مناسب برای هر دو تحقیقات و برنامه های کاربردی تجاری. این تجهیزات کاربر پسند است، با کنترل های بصری و ساخت و ساز قوی، دوام طولانی مدت و نیازهای نگهداری کم را تضمین می کند. علاوه بر این، فراصوت یک روش غیر شیمیایی است، که آن را به یک گزینه سازگار با محیط زیست برای درمان بذر تبدیل می کند. این امر نیاز به عوامل خراش دهی شیمیایی را کاهش می دهد و به شیوه های کشاورزی پایدار کمک می کند. البته، تمام فراصوت ها را می توان 24/7 اجرا کرد.
مزایای استفاده از Hielscher Sonicators برای بذر پرایمینگ:
- هزینه های کم
- صرفه جویی در مصرف آب
- پردازش سریع
- مصرف انرژی کم
- آسان & عملیات ایمن
امروز با ما تماس بگیرید! ما خوشحال خواهیم شد که الزامات فرآیند شما را با شما در میان بگذاریم!
حقایقی که ارزش دانستن دارند
پرایمینگ بذر چیست؟
پرایمینگ پیش تصفیه دانه ها است که باعث متابولیسم به اصطلاح قبل از جوانه زنی دانه می شود.
روش های مختلفی از پرایمینگ (مانند هیدروپرایمینگ، پرایمینگ اسمزی، پرایمینگ ماتریس جامد) شناخته شده است که می توان با کنترل آب موجود در بذر، سرعت جوانه زنی بذر، درصد جوانه زنی و یکنواختی سبز شدن گیاهچه را بهبود بخشید. پیش تصفیه مراحل اولیه جوانه زنی را آغاز می کند، اما اجازه بیرون زدگی ریشه را نمی دهد و سپس بذرها تا زمان نیاز خشک می شوند.
پرایمینگ اولتراسونیک نشان داده شده است که بسیار موفق است و در نتیجه عملکرد بالاتر، ظهور سریع تر و جوانه زنی یکنواخت تر است.
به خصوص در شرایط سخت مانند آب و هوای نیمه خشک و خشک، استفاده از نهال های پرایم شده مزایای قابل توجهی دارد. پرایمینگ تضمین می کند که بذرها حتی در آب و هوای نامساعد جوانه می زنند و رشد می کنند.
روش های مختلف پرایمینگ بذر چیست؟
پرایمینگ بذر یک تیمار پیش کاشت است که با هدف افزایش جوانه زنی بذر و رشد گیاهچه انجام می شود. روش های مختلفی به کار گرفته می شود که هر کدام فرآیندها و مزایای متفاوتی دارند. هیدروپرایمینگ شامل خیساندن بذرها در آب برای مدت معینی قبل از خشک کردن آنها به رطوبت اصلی آنها است که سرعت جوانه زنی و یکنواختی را افزایش می دهد. Osmopriming از یک محلول اسمزی مانند پلی اتیلن گلیکول برای کنترل جذب آب و جلوگیری از آغشته شدن بیش از حد استفاده می کند و در نتیجه جوانه زنی را در شرایط کمتر از حد مطلوب بهبود می بخشد و تحمل به تنش را در نهال ها افزایش می دهد. این تکنیک های پرایمینگ را می توان به طور قابل توجهی با فراصوت تشدید به عنوان سونوگرافی سوراخ پوشش دانه و اجازه می دهد تا برای جذب تسهیل آب, مواد مغذی و یا راه حل اسمزی.
هالوپرایمینگ شامل خیساندن بذرها در محلول های نمک معدنی مانند کلرید سدیم یا نیترات پتاسیم است که تحمل به شوری و سایر تنش های غیر زیستی را افزایش می دهد و قدرت نهال را بهبود می بخشد. پرایمینگ هورمونی بذرها را با هورمون های گیاهی مانند جیبرلین ها و سیتوکینین ها درمان می کند و فرآیندهای فیزیولوژیکی خاصی را برای افزایش جوانه زنی و رشد نهال تحریک می کند. Nutripriming از محلول های غذایی حاوی مواد معدنی ضروری برای بهبود کارایی جذب مواد مغذی و تقویت رشد نهال استفاده می کند. نشان داده شده است که Nutripriming به ویژه کارآمد است که فرایند پرایمینگ دانه ها با فراصوت کمک.
Biopriming دانه ها را با میکروارگانیسم های مفید مانند باکتری ها یا قارچ ها درمان می کند تا مقاومت در برابر بیماری را افزایش دهد و رشد و تحمل استرس را تقویت کند. ترموپرایمینگ شامل قرار دادن بذرها در معرض تیمارهای دمایی کنترل شده، یا از طریق خیساندن آب در دماهای مختلف یا گرمای خشک است که جوانه زنی در بذرهای دارای مشکلات خواب را افزایش می دهد و تحمل به دمای شدید را افزایش می دهد. پرایمینگ هیدروترمال ترکیبی از تیمارهای هیدراتاسیون و دما برای بهبود قدرت بذر و شکستن خواب است.
پرایمینگ ماتریس جامد (SMP) بذرها را با یک ماده ماتریس جامد مرطوب مانند ورمیکولیت یا کمپوست مخلوط می کند و جذب آب را کنترل می کند و ظهور نهال را بهبود می بخشد. پرایمینگ با عصاره های طبیعی شامل خیساندن دانه ها در عصاره های گیاهان یا جلبک های دریایی، استفاده از ترکیبات فعال زیستی برای افزایش جوانه زنی و ایجاد مقاومت در برابر استرس است. در نهایت، پرایمینگ اولتراسونیک یا فراصوت، دانه ها را در معرض امواج اولتراسونیک در آب قرار می دهد و باعث کاویتاسیون و فشار مکانیکی می شود که نفوذپذیری پوشش دانه را افزایش می دهد و جذب آب و اکسیژن را افزایش می دهد و منجر به بهبود جوانه زنی می شود.
هر روش پرایمینگ مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد و بر اساس نوع بذر، نیاز محصول و شرایط محیطی انتخاب می شود و در نتیجه سرعت جوانه زنی، یکنواختی و عملکرد کلی بذر را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
ادبیات/منابع
- Nazari, Meisam and Eteghadipour, Mohammad (2017): Impacts of Ultrasonic Waves on Seeds: A Mini-Review. Agricultural Research and Technology 6, 2017. 1-5.
- Yaldagard, Maryam and Mortazavi, Seyed & Tabatabaie, Farideh (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, 2008.
- Miano, A.C.; Forti, V.A:; Gomes-Junior, F.G.; Cicero, S.M.; Augusto, P.E.D. (2015): Effect of ultrasound technology on barley seed germination and vigour. Seed Science and Technology 43; 2015. 1-6.
- Mirshekari, Bahram (2015): Physical seed treatment techniques may influence stand establishment and yield of wheat in delayed cropping. Idesia (Arica) 33(3), 2015. 49-54.
- Ran, H.Y.; Yang, L.Y.; Cao, Y.L. (2015): Ultrasound on Seedling Growth of Wheat under Drought Stress Effects. Agricultural Sciences, 6, 2015. 670-675.
- Shin, Yun-Kyong; Baque, Md. Abdullahil; Elghamedi, Salem; Lee, Eun-Jung and Paek, Kee-Yoeup (2011): Effects of Activated Charcoal, Plant Growth Regulators and Ultrasonic Pre-treatments on ‘in vitro’ Germination and Protocorm Formation of ‘Calanthe’ Hybrids. Australian Journal of Crop Science, Vol. 5, No. 5, May 2011. 582-588.