Nurmisiementen itämisen nopeuttaminen siirtonurmen tuotannossa
Siirtonurmen valmistus on haastavaa. Nopea itäminen, tiheä nurmi ja lyhyet viljelyjaksot ovat välttämättömiä tehokkaalle tuotantokierrolle ja kannattavuudelle. Ultraäänikäsittely on erittäin tehokas menetelmä nurmen viljelyn tehostamiseen. Hallittu altistus voimakkaalle, matalataajuiselle ultraäänelle edistää ravinteiden ottoa, itämistä, versomista sekä nurmikoiden ja siirtonurmen kasvua.
Ultraäänellä edistetty siementen itäminen
Hallittu ultraäänikäsittely muodostaa siemenkuoreen (niin sanottuun testaan) pieniä halkeamia ja reikiä, mikä nopeuttaa veden imeytymistä. Lisääntynyt veden imeytyminen parantaa siementen elinkelpoisuutta aktivoimalla aineenvaihduntaan osallistuvia entsyymejä. Kun käsittelyyn lisätään lannoitetta, ultraäänikäsitellyt siemenet eivät ainoastaan kostu, vaan saavat myös välttämättömiä ravinteita nurmen ja viljelykasvien nopeaa ja voimakasta kasvua varten.
Hielscher-ultraäänilaitteet mahdollistavat siementen tarkasti hallitun altistamisen optimaaliselle ultraäänen intensiteetille. Läpivirtauskäsittely mahdollistaa tehokkaan ja toistettavan ultraäänikäsittelyn, jonka toistettavat vaikutukset varmistavat tasaisen laadun.
Teollinen ultraäänilaite UIP2000hdT siementen esikäsittelyyn jatkuvassa virtauksessa itämisasteen parantamiseksi.
Kaaviomainen yhteenveto ultraäänen vaikutuksista siemeniin ja vaikutusmekanismeista.
Tutkimus ja kaavio: ©Nogueira et al., 2023
Ultraäänikäsittely ja sen vaikutukset nurmisiementen itämiseen
Tutkimukset ja mittakaavan suurentamista koskevat tutkimukset ovat osoittaneet ultraäänikäsittelyn tehokkuuden siementen itämisen edistämisessä eri lajeilla, kuten heinäkasvien heimoon (Poaceae) kuuluvilla lajeilla Lolium perenne (englanninraiheinä) ja Festuca arundinacea (ruokonata), palkokasveilla ja muilla viljelykasveilla.
Ultraäänellä edistetyn itämisen keskeiset mekanismit:
- Siemenkuoren muokkaaminen: Lyhytkestoinen ultraäänikäsittely lisää siemenkuoren (testan) läpäisevyyttä ja mahdollistaa tehokkaamman veden ja hapen oton. Molemmat ovat välttämättömiä aineenvaihdunnan ja versomisen käynnistymiselle.
- Entsyymiaktiivisuuden stimulointi: Ultraäänikäsittelyn on osoitettu lisäävän esimerkiksi α-amylaasin kaltaisten entsyymien aktiivisuutta, mikä nopeuttaa siemenvalkuaisen tärkkelysvarastojen käyttöönottoa.
- Lepotilan purkaminen: Hallittu ultraäänikäsittely on erityisen merkityksellinen koville tai osittain lepotilassa oleville siemenlajikkeille. Se auttaa purkamaan fyysisen lepotilan muodostamalla mikrohalkeamia ulompiin kerroksiin ja poistamalla siten sirkkajuuren esiintulon mekaanisia esteitä.
Matalan intensiteetin ultraäänikäsittely 20 kHz:n ultraäänitaajuudella parantaa merkittävästi viljojen ja rehuheinien itämisastetta ja juurten varhaista kehitystä. Näitä tuloksia voidaan soveltaa taimivaiheessa vesiviljelyssä ja maaperässä.
Pidempi ultraäänikäsittely parantaa Calanthe-hybridien itämistä. Mitä pidempi ultraäänikäsittely oli, sitä nopeampaa versominen oli. Tämä osoittaa ultraäänikäsittelyn myönteiset vaikutukset siementen itämiseen.
(tutkimus ja kuva: ©Shin et al. 2011)
Jäähdytysvaipallinen ultraäänivirtauskenno teollisessa 6 000 watin ultraäänilaitteessa UIP6000hdT suuren mittakaavan käsittelyyn tarkasti hallituissa olosuhteissa.
Tehokkaat ultraäänilaitteet
Hielscher Ultrasonics kehittää ja valmistaa anturityyppisiä ultraäänilaitteita, jotka tunnetaan ultraäänitehostaan, tarkkuudestaan, kestävyydestään ja skaalattavuudestaan. Hielscher-ultraäänilaitteet toimivat tarkasti säädettävillä ultraäänen intensiteeteillä ja tuottavat värähtelyjä ja kavitaatiota, jotka edistävät aineensiirtoa ja solujen läpäisevyyttä. Siementen itämisen yhteydessä Hielscher-ultraäänilaitteita käytetään siementen esikäsittelyyn hajottamalla siemenkuorta tai stimuloimalla entsyymiaktiivisuutta. Näin puretaan lepotila, nopeutetaan veden ottoa ja edistetään tasaista versomista. Reaaliaikainen prosessinohjaus, ohjelmoitavat ultraäänikäsittelyn asetukset ja lämpötilan säätö ovat biologisten sovellusten toistettavuuden kannalta olennaisia ominaisuuksia. Näiden etujen ansiosta Hielscher-ultraäänilaitteet tarjoavat kilpailukykyistä edistystä maataloudessa ja siementutkimuksessa.
- korkea hyötysuhde
- uusinta teknologiaa
- luotettavuus ja kestävyys
- säädettävä, tarkka prosessinohjaus
- eräkäsittely ja käsittely jatkuvassa virtauksessa
- kaikille tilavuuksille
- älykäs ohjelmisto
- älykkäät ominaisuudet (esim. ohjelmoitavuus, tietojen tallennus, etäohjaus)
- helppo ja turvallinen käyttää
- vähäinen huoltotarve
- CIP (puhdistus paikallaan)
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua
Hielscher-ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti tehokkaita ultraäänilaitteita, joissa yhdistyvät uusin teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| 15–150 L | 3–15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000hdT |
Siementen itäminen ultraäänen avulla: parempi veden imeytyminen, nopeampi itäminen
Kirjallisuus / lähteet
- 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.
Usein kysytyt kysymykset
Mitä siementen esikäsittely on?
Siementen esikäsittely on hallittu, itämistä edeltävä käsittely, jossa siemeniä kostutetaan osittain aineenvaihduntaprosessien aktivoimiseksi käynnistämättä sirkkajuuren esiintuloa. Tämä parantaa itämisnopeutta, itämisen tasaisuutta ja stressinsietokykyä.
Mitä eroa on siementen fysikaalisella/mekaanisella ja kemiallisella esikäsittelyllä?
Fysikaalisessa/mekaanisessa esikäsittelyssä käytetään fysikaalisia tekijöitä (esim. lämpötilaa, magneettikenttiä tai ultraääntä) siementen suorituskyvyn parantamiseen. Kemiallisessa esikäsittelyssä käytetään bioaktiivisia yhdisteitä (esim. suoloja, hormoneja tai antioksidantteja), jotka muokkaavat biokemiallisia reittejä stressinsietokyvyn tai itämisen parantamiseksi.
Mitä osmoottinen esikäsittely on?
Osmoottisessa esikäsittelyssä siemeniä liotetaan osmoottisissa liuoksissa (esim. polyetyleeniglykolissa tai mannitolissa), joiden vesipotentiaali on matala. Näin mahdollistetaan hallittu veden otto ja aineenvaihdunnan aktivoituminen olosuhteissa, joissa itäminen ei käynnisty.
Mitä suolaesikäsittely on?
Suolaesikäsittelyssä siementen käsittelyyn käytetään epäorgaanisia suolaliuoksia (tavallisesti NaCl, KNO₃ tai CaCl₂). Käsittely edistää sopeutumista ioniseen ja osmoottiseen stressiin sekä parantaa suolaisuuden ja kuivuuden sietoa varhaisen kasvun aikana.
Hielscher Ultrasonics valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoon.