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Amorçage des graines par ultrasons : Comment la sonication améliore la germination

L'amorçage ultrasonique des graines et des semences permet une germination plus complète et plus rapide, ainsi qu'un meilleur rendement des cultures. Les ultrasons perforent la testa de la graine (l'enveloppe de la graine) et augmentent l'absorption de l'eau, des nutriments et de l'oxygène dans les grains de la graine. L'amorçage ultrasonique des graines est une méthode simple et peu coûteuse qui permet d'améliorer le taux de germination et la vitesse des semis.

Amélioration de la germination des graines par ultrasons

L'amorçage est une méthode de prétraitement utilisée pour raccourcir le temps de germination des semis. Divers procédés d'amorçage des semences, tels que l'amorçage osmotique, l'amorçage hydraulique et l'amorçage par ultrasons, ont été mis au point pour induire les premiers processus de germination. L'amorçage par ultrasons est une méthode très avantageuse de préparation des semences, car le traitement par sonication est rapide, économe en énergie et en eau.
Les graines amorcées qui ont achevé les premiers processus de germination présentent un pourcentage de germination plus élevé et un temps d'émergence plus rapide (le temps qu'il faut aux graines pour s'élever au-dessus de la surface du sol), un taux d'émergence plus élevé (le nombre de graines qui parviennent à la surface) et une meilleure croissance, ce qui suggère que l'avance leur permet d'avoir un bon système racinaire dès le début et de pousser plus vite. Cette méthode peut être utile aux agriculteurs car elle leur permet d'économiser de l'argent, de la main-d'œuvre et du temps consacrés aux engrais, au réensemencement et aux plantes affaiblies.
Le procédé peut également permettre une germination plus uniforme et plus régulière des graines traitées. Il peut également augmenter la germination sur une plus grande plage de températures et réduire l'incidence des maladies sur les semences.

MultiSonoReactor pour un amorçage efficace des semences à l'aide d'ultrasons puissants. La sonication améliore l'absorption de l'eau, des nutriments et de l'oxygène dans les graines en perforant légèrement l'enrobage de la graine.

Réacteur industriel à ultrasons pour l'amorçage nutritif industriel des semences par ultrasons.

L'amorçage par ultrasons améliore le pourcentage de germination des semences, l'indice de vigueur des semences (SVI), la longueur des racines et des pousses des plantules. Le processus de sonication et d'amorçage favorise l'absorption d'eau et/ou d'autres substances bénéfiques dans un grain de semence. En outre, les ondes ultrasoniques activent des réactions enzymatiques et biologiques dans la cellule végétale, ce qui permet une germination plus rapide et plus uniforme. Même les graines/grains faibles peuvent être activés, ce qui améliore le rendement global de l'ensemencement.

Scarification et germination des semences

La scarification est cruciale pour les graines dont les téguments durs et imperméables entravent les échanges d'eau et de gaz, retardant ainsi la germination. Les méthodes traditionnelles comprennent la scarification mécanique, thermique et chimique, chacune étant conçue pour rendre l'enveloppe de la graine plus perméable à l'eau et aux gaz. La sonication, méthode de scarification innovante, utilise des ondes ultrasoniques pour obtenir des résultats similaires, voire supérieurs.

Mécanismes des ultrasons de puissance sur les semences et l'amorçage des semences

  • Cavitation dans l'eau :
    – Les ondes ultrasoniques dans l'eau induisent la cavitation, un phénomène qui crée des microbulles. Ces bulles s'effondrent, générant une pression mécanique localisée.
    – Cette pression agit sur le tégument de la graine, provoquant une rupture mécanique.
  • Formation de micropores et de microfissures :
    – La pression mécanique exercée par la cavitation crée des micropores et des microfissures sur le tégument de la graine.
    – Ces micropores et fissures augmentent la perméabilité de l'enveloppe de la graine, ce qui permet à l'eau et à l'oxygène de pénétrer plus facilement.
  • Amélioration de l'absorption d'eau et de la disponibilité de l'oxygène

    1. Augmentation de la porosité :
    – Des études ont montré que la sonication augmente la porosité des graines, telles que les haricots mungo, ce qui les rend plus réceptives à l'eau et à l'oxygène.
    – Une meilleure absorption de l'eau entraîne une meilleure hydratation des tissus de la graine, ce qui est essentiel pour activer les processus métaboliques nécessaires à la germination.

    2. Amélioration de l'entrée de l'oxygène :
    – La perméabilité accrue aux gaz garantit que l'embryon en développement reçoit suffisamment d'oxygène, ce qui est crucial pour la respiration cellulaire pendant la germination.

  • Activité enzymatique renforcée

    1. Hydratation et activation enzymatique :
    – L'augmentation de l'hydratation due à l'absorption accrue d'eau active diverses enzymes impliquées dans la germination.
    – En particulier, l'activité de l'alpha-amylase est significativement augmentée, ce qui est essentiel pour l'hydrolyse de l'amidon en sucres, fournissant de l'énergie à la plantule en croissance.

    Amélioration des résultats de la germination

    1. Pourcentage de germination plus élevé :
    – L'effet combiné de l'augmentation de la disponibilité de l'eau et de l'oxygène, ainsi que de la stimulation de l'activité enzymatique, se traduit par un pourcentage plus élevé de graines qui germent avec succès.
    – La recherche indique que la sonication améliore les taux de germination de diverses espèces de plantes.
    2. Vitesse de germination plus rapide :
    – La sonication permet non seulement d'augmenter le pourcentage de graines germées, mais aussi d'accélérer le processus de germination.
    – L'hydratation plus rapide et l'activation des enzymes facilitent une transition plus rapide de la graine à la plantule.

L'UP400St est un puissant homogénéisateur ultrasonique de 400W pour l'amorçage, la germination et la pousse des graines.

Ultrasonateur UP400ST pour l'amorçage des semences dans R&D et l'optimisation du processus. Le traitement par ultrasons permet une germination plus rapide, un profil nutritif plus élevé et une meilleure vigueur des semis.

Les avantages de l'amorçage ultrasonique des semences en un coup d'œil :

  1. Pression mécanique : La cavitation induite par les ultrasons exerce une pression mécanique qui améliore la perméabilité de l'enveloppe de la graine.
  2. Augmentation de la porosité : La création de micropores et de fissures permet une meilleure pénétration de l'eau et de l'oxygène.
  3. Hydratation renforcée : Une meilleure absorption de l'eau entraîne une meilleure activation des enzymes.
  4. Activité enzymatique renforcée : L'augmentation de l'activité de l'alpha-amylase accélère l'hydrolyse de l'amidon.
  5. Taux de germination plus élevés : Davantage de graines germent avec succès.
  6. Germination plus rapide : Les graines germent plus rapidement.

La sonication est très bénéfique pour l'amorçage des graines car elle améliore l'absorption d'eau, d'oxygène et de nutriments, stimule les activités enzymatiques et, par conséquent, améliore la vitesse et le taux de réussite de la germination des graines.

Une sonication plus longue entraîne une meilleure germination des hybrides de Calanthe. (Shin et al. 2011)

Une sonication plus longue entraîne une meilleure germination des hybrides de Calanthe. Plus la sonication est longue, plus la germination est rapide. Cela indique les effets positifs de l'ultrasonication sur la germination des graines.
(étude et photo : ©Shin et al. 2011)

Avantages :

  • faible coût
  • Économie d'eau
  • Traitement rapide
  • Faible énergie
  • facile & Fonctionnement sûr

Demande d'information







Comment fonctionne l'amorçage ultrasonique des semences ?

L'amorçage ultrasonique des graines et des semences permet une germination plus complète et plus rapide. Ces résultats sont obtenus grâce aux effets ultrasoniques suivants :

  • Les ultrasons augmentent la porosité de la semence par cavitation acoustique, ce qui améliore l'absorption de l'eau et la disponibilité de l'oxygène (hydroprimage / trempage ultrasonique).
  • Les ultrasons augmentent l'absorption des nutriments et des engrais dans les graines.
  • L'amorçage ultrasonique améliore le transfert de masse : l'eau extra-absorbée réagit librement et facilement avec l'embryon cellulaire. L'acide gibbérellique est alors libéré et provoque une augmentation du rythme des processus métaboliques dans les cellules de l'aleurone.
  • La sonication favorise la mobilisation des nutriments de l'endosperme par la rupture de la membrane cellulaire. (Miano et al. 2015)
  • Les ultrasons activent les réactions enzymatiques et autres réactions biologiques.

La sonication favorise la germination des grains/graines et augmente le rendement des cultures. Outre les cultures et les semences de fruits, l'amorçage ultrasonique des semences a été testé avec succès pour les semences de fleurs (orchidées, lotus, calanthe). Les ultrasons améliorent la perméabilité des parois cellulaires, de sorte que la graine absorbe beaucoup plus d'eau et de nutriments (par exemple, de l'engrais).
Il a été démontré que le temps de trempage des pois chiches, du sorgho et des haricots blancs était considérablement réduit par l'utilisation de la sonication.

Amorçage et germination des semences par ultrasons

Lentilles soniquées (40Ws/g w/ UP200St) par rapport aux lentilles non soniquées : Les lentilles soniquées présentent un taux de gemmation plus élevé et des pousses plus longues.

Systèmes d'amorçage des semences par ultrasons

Profitez des sonicateurs Hielscher pour améliorer l'amorçage des semences ! Hielscher Ultrasonics propose différents sonicateurs de table et industriels pour l'amorçage des semences et des céréales. Les avantages de l'utilisation des sonicateurs Hielscher pour l'amorçage des semences sont multiples. Tout d'abord, le contrôle précis des paramètres ultrasoniques tels que l'amplitude, l'intensité et la durée permet d'optimiser le traitement en fonction des types de semences et des conditions spécifiques. Deuxièmement, tous les résultats de traitement obtenus peuvent être mis à l'échelle de façon linéaire pour des débits plus importants.
Que vous souhaitiez tester et optimiser votre processus d'amorçage par ultrasons en laboratoire ou que vous vouliez traiter de grands lots de semences en continu, Hielscher a le sonicateur idéal pour répondre à vos besoins en matière de traitement des semences. Les sonicateurs Hielscher sont conçus pour être évolutifs et peuvent traiter efficacement de grands volumes de semences, ce qui les rend adaptés à la recherche et aux applications commerciales. Les équipements sont conviviaux, avec des commandes intuitives et une construction robuste, ce qui garantit une durabilité à long terme et des besoins de maintenance réduits. En outre, la sonication est une méthode non chimique, ce qui en fait une option respectueuse de l'environnement pour le traitement des semences. Elle réduit la nécessité d'utiliser des agents chimiques de scarification, contribuant ainsi à des pratiques agricoles durables. Bien entendu, tous les sonicateurs peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.

Avantages des sonicateurs Hielscher pour l'amorçage des semences :

  • Faibles coûts
  • Économie d'eau
  • Traitement rapide
  • Faible consommation d'énergie
  • facile & Fonctionnement sûr

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Qu'il faut savoir

Qu'est-ce que l'amorçage des semences ?

L'amorçage est le prétraitement des graines, qui déclenche le métabolisme prégerminatif du grain.
Diverses méthodes d'amorçage (par exemple, l'amorçage hydraulique, l'amorçage osmotique, l'amorçage par matrice solide) sont connues et peuvent être appliquées pour améliorer le taux de germination des semences, le pourcentage de germination et l'uniformité de la levée des semis en contrôlant l'eau disponible dans les semences. Le prétraitement initie les premiers stades de la germination, mais ne permet pas la protrusion de la radicule, puis les graines sont séchées jusqu'à ce qu'on en ait besoin.
L'amorçage par ultrasons s'est avéré très efficace et a permis d'obtenir des rendements plus élevés, une levée plus rapide et une germination plus uniforme.
En particulier dans des conditions difficiles, comme dans les climats semi-arides et arides, l'utilisation de semis primés présente des avantages significatifs. L'amorçage garantit que les graines germent et poussent même dans un climat inhospitalier.

Quelles sont les différentes méthodes d'amorçage des semences ?

L'amorçage des semences est un traitement préalable au semis visant à améliorer la germination des semences et la croissance des jeunes plants. Différentes méthodes sont employées, chacune ayant des processus et des avantages distincts. L'hydroamorçage consiste à tremper les graines dans l'eau pendant une période déterminée avant de les sécher jusqu'à ce qu'elles retrouvent leur teneur en eau d'origine, ce qui améliore la vitesse et l'uniformité de la germination. L'osmoprimage utilise une solution osmotique, telle que le polyéthylène glycol, pour contrôler l'absorption d'eau et prévenir la sur-imbibition, améliorant ainsi la germination dans des conditions sous-optimales et augmentant la tolérance au stress des plantules. Ces techniques d'amorçage peuvent être considérablement intensifiées par la sonication, car les ultrasons perforent l'enrobage de la graine et facilitent l'absorption de l'eau, des nutriments ou de la solution osmotique.

L'haloprimage consiste à tremper les semences dans des solutions salines inorganiques telles que le chlorure de sodium ou le nitrate de potassium, ce qui accroît la tolérance à la salinité et à d'autres stress abiotiques, et améliore la vigueur des semis. L'amorçage hormonal traite les graines avec des hormones végétales comme les gibbérellines et les cytokinines, stimulant des processus physiologiques spécifiques pour améliorer la germination et le développement des semis. L'amorçage nutritionnel utilise des solutions nutritives contenant des minéraux essentiels pour améliorer l'efficacité de l'absorption des nutriments et favoriser la croissance des semis. L'amorçage nutritionnel s'est avéré particulièrement efficace lorsque le processus d'amorçage des graines est assisté par sonication.

La bioprimée traite les semences avec des micro-organismes bénéfiques, tels que des bactéries ou des champignons, afin d'améliorer la résistance aux maladies et de promouvoir la croissance et la tolérance au stress. La thermo-amorçage consiste à exposer les semences à des traitements à température contrôlée, soit par trempage dans l'eau à différentes températures, soit par chaleur sèche, ce qui améliore la germination des semences présentant des problèmes de dormance et accroît la tolérance aux températures extrêmes. L'amorçage hydrothermique combine des traitements d'hydratation et de température pour améliorer la vigueur des semences et rompre la dormance.

L'amorçage par matrice solide (SMP) consiste à mélanger les semences à un matériau de matrice solide humide, comme la vermiculite ou le compost, afin de contrôler l'absorption d'eau et d'améliorer la levée des semis. L'amorçage à l'aide d'extraits naturels consiste à tremper les graines dans des extraits de plantes ou d'algues, en utilisant des composés bioactifs pour améliorer la germination et fournir une résistance au stress. Enfin, l'amorçage par ultrasons, ou sonication, expose les graines à des ondes ultrasoniques dans l'eau, provoquant une cavitation et une pression mécanique qui augmentent la perméabilité de l'enveloppe de la graine et améliorent l'absorption d'eau et d'oxygène, ce qui conduit à une meilleure germination.

Chaque méthode d'amorçage offre des avantages uniques et est sélectionnée en fonction du type de semence, des exigences de la culture et des conditions environnementales, ce qui permet d'améliorer considérablement le taux de germination, l'uniformité et les performances globales de la semence.

Littérature/Références

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