Ultrasoon ontkiemen van zaden: Hoe sonificatie de ontkieming verbetert

Ultrasoon voorstrijken van zaden en korrels resulteert in een completere en snellere ontkieming en hogere gewasopbrengsten. Ultrasoon trillen perforeert de zaadtesta (zaadcoating) en verhoogt de opname van water, voedingsstoffen en zuurstof in de zaadkorrels. Ultrasoon voorstrijken van zaden is een eenvoudige en goedkope methode om de kiemkracht en -snelheid van zaailingen te verhogen.

Ultrasoon verbeterde ontkieming van zaden

Priming is een voorbehandelingsmethode die gebruikt wordt om de ontkiemingstijd van zaailingen te verkorten. Er zijn verschillende primingprocessen voor zaden ontwikkeld, zoals osmotische priming, hydropriming en ultrasone priming, om de vroege kiemprocessen op gang te brengen. Ultrasoon primen is een zeer voordelige methode om zaden voor te bereiden, omdat de sonicatiebehandeling snel, energiebesparend en waterbesparend is.
Geprimede zaden die de eerste kiemprocessen hebben doorlopen, vertonen een hoger kiempercentage en een snellere opkomsttijd (de tijd die de zaden nodig hebben om boven het grondoppervlak uit te komen), een hoger opkomstpercentage (het aantal zaden dat het oppervlak bereikt) en een betere groei, wat suggereert dat de voorsprong hen helpt om vroeg een goed wortelstelsel te krijgen en sneller te groeien. Deze methode kan nuttig zijn voor boeren omdat het hen geld, arbeid en tijd bespaart die besteed worden aan meststoffen, opnieuw zaaien en zwakke planten.
Het proces kan ook zorgen voor een meer uniforme, gelijkmatige ontkieming van de behandelde zaden. Het kan ook de ontkieming over een breder temperatuurbereik verhogen en de incidentie van ziekten in zaden verminderen.

Ultrasoon voorstrijken verbetert het kiempercentage, de zaadkrachtindex (SVI) en de wortel- en scheutlengte van zaailingen. Het sonicatie- en primingproces versterkt de opname van water en/of andere nuttige stoffen in een zaadkorrel. Bovendien activeren de ultrasone golven enzymatische en andere biologische reacties in de plantencel wat resulteert in een snellere en meer uniforme ontkieming. Zelfs zwakke zaden/korrels kunnen worden geactiveerd, zodat de totale opbrengst van het zaaien wordt verbeterd.

Verticuteren en ontkiemen

Verticuteren is cruciaal voor zaden met een taaie, ondoordringbare zaadhuid die de water- en gasuitwisseling belemmert en zo de ontkieming vertraagt. Traditionele methoden zijn onder andere mechanisch, thermisch en chemisch verticuteren, elk ontworpen om de zaadhuid meer doorlaatbaar te maken voor water en gassen. Sonicatie, een innovatieve verticuteermethode, maakt gebruik van ultrasone golven om vergelijkbare, zo niet superieure, resultaten te behalen.

Mechanismen van ultrageluid op zaden en zaadvoorbereiding

• Cavitatie in water:
  – Ultrasone golven in water veroorzaken cavitatie, een fenomeen waarbij microbelletjes ontstaan. Deze belletjes klappen in elkaar en genereren lokale mechanische druk.
  – Deze druk werkt in op de zaadhuid en veroorzaakt mechanische verstoring.
• Vorming van microporiën en microscheuren:
  – De mechanische druk van cavitatie creëert microporiën en microscheurtjes in de zaadhuid.
  – Deze microporiën en scheurtjes vergroten de doorlaatbaarheid van de zaadhuid, waardoor er meer water en zuurstof kan binnendringen.
• Verbeterde wateropname en beschikbaarheid van zuurstof

  1. Verhoogde porositeit:
  – Studies hebben aangetoond dat sonicatie de porositeit van zaden, zoals mungbonen, vergroot, waardoor ze ontvankelijker worden voor water en zuurstof.
  – Een verbeterde wateropname leidt tot een betere hydratatie van het zaadweefsel, wat essentieel is voor het activeren van metabolische processen die nodig zijn voor ontkieming.

  2. Verbeterde zuurstofinvoer:
  – De verhoogde doorlaatbaarheid voor gassen zorgt ervoor dat het zich ontwikkelende embryo voldoende zuurstof krijgt, wat cruciaal is voor de celademhaling tijdens het ontkiemen.

• Verhoogde enzymatische activiteit

  1. Hydratatie en enzymactivering:
  – Verbeterde hydratatie door verhoogde wateropname activeert verschillende enzymen die betrokken zijn bij de ontkieming.
  – Met name de alfa-amylaseactiviteit is aanzienlijk verhoogd, wat cruciaal is voor de hydrolyse van zetmeel in suikers, die energie leveren voor de groeiende zaailing.

  Verbeterde kiemresultaten

  1. Hoger kiempercentage:
  – Het gecombineerde effect van een verhoogde beschikbaarheid van water en zuurstof, samen met een verhoogde enzymatische activiteit, resulteert in een hoger percentage zaden dat succesvol ontkiemt.
  – Onderzoek toont aan dat sonicatie de kiemkracht van verschillende plantensoorten verbetert.
  2. Snellere ontkiemingssnelheid:
  – Sonificatie verhoogt niet alleen het percentage ontkiemde zaden, maar versnelt ook het kiemproces.
  – De snellere hydratatie en enzymactivering zorgen voor een snellere overgang van zaad naar zaailing.

Sonificatie verbetert de ontkieming van zaden aanzienlijk door de opname van water, zuurstof en voedingsstoffen te verbeteren, de enzymatische activiteiten te stimuleren en daardoor zowel de snelheid als het succes van de zaadontkieming te verbeteren.

Langere sonicatie resulteert in een betere kieming van de Calanthe hybriden. Hoe langer de sonicatie duurde, hoe sneller het zaad ontkiemde. Dit wijst op de positieve effecten van ultrasone trillingen op de ontkieming van het zaad.
(onderzoek en foto: ©Shin et al. 2011)

Hoe werkt ultrasoon zaad voorstrijken?

Ultrasoon primen van zaden en korrels resulteert in een completere en snellere ontkieming. Deze resultaten worden bereikt door de volgende ultrasone effecten:

• Ultrasoon verhoogt de porositeit van het zaad door akoestische cavitatie waardoor de wateropname en de beschikbaarheid van zuurstof verbeteren (ultrasoon hydropriming / steeping).
• Ultrasoon verhoogt de opname van voedingsstoffen en meststoffen in de zaden.
• Ultrasone priming verbetert de massaoverdracht: het extra geabsorbeerde water reageert vrij en gemakkelijk met het celembryo. Daarbij komt gibberellinezuur vrij, dat de snelheid van metabolische processen in aleuroncellen verhoogt.
• Sonificatie helpt de mobilisatie van voedingsstoffen uit het endosperm door de celmembraan te verstoren. (Miano et al. 2015)
• Ultrasoon activeert enzymatische en andere biologische reacties.

Sonificatie bevordert de ontkieming van korrels/zaden en verhoogt de opbrengst van het gewas. Naast het zaaien van gewassen en fruit is het ultrasoon voorkiemen van zaden ook met succes getest voor bloemzaden (orchideeën, lotus, calanthe). Ultrasoonbehandeling verbetert de doorlaatbaarheid van de celwanden zodat het zaad een aanzienlijk hogere opname van water en voedingsstoffen (bijv. meststoffen) vertoont.
Er is aangetoond dat de inweektijd van kikkererwten, sorghum en marinebonen aanzienlijk werd verkort door het gebruik van sonicatie.

Gezuiverde linzen (40W/g w/ UP200St) in vergelijking met niet-gesoneerde linzen: De gesoneerde linzen vertonen een hogere gemineergraad en langere scheuten.

Ultrasone zaadvoorstrijksystemen

Maak gebruik van de Hielscher sonicators voor een verbeterde zaadbehandeling! Hielscher Ultrasonics levert diverse tafelmodel en industriële ultrasone apparaten voor het voorstrijken van zaden en graan. De voordelen van het gebruik van Hielscher sonicators voor het voorstrijken van zaden zijn legio. Ten eerste maakt de nauwkeurige controle over ultrasone parameters zoals amplitude, intensiteit en duur een geoptimaliseerde behandeling mogelijk die is afgestemd op specifieke zaadsoorten en omstandigheden. Ten tweede kunnen alle bereikte procesresultaten lineair worden geschaald naar grotere verwerkingscapaciteiten.
Of u nu geïnteresseerd bent in het testen en optimaliseren van uw ultrasoon priming proces in het lab of grote partijen zaad wilt verwerken in een continue verwerkingscapaciteit, Hielscher heeft de ideale sonicator voor uw zaadverwerkingsvereisten. Hielscher sonicators zijn ontworpen met het oog op schaalbaarheid en kunnen grote hoeveelheden zaad efficiënt verwerken, waardoor ze geschikt zijn voor zowel onderzoeks- als commerciële toepassingen. De apparatuur is gebruiksvriendelijk, met intuïtieve bedieningselementen en een robuuste constructie, waardoor duurzaamheid en lage onderhoudseisen gegarandeerd zijn. Bovendien is sonicatie een niet-chemische methode, waardoor het een milieuvriendelijke optie is voor zaadbehandeling. Het vermindert de behoefte aan chemische verticuteermiddelen, wat bijdraagt aan duurzame landbouwpraktijken. Natuurlijk kunnen alle sonicators 24/7 worden gebruikt.

Voordelen van Hielscher Sonicators voor zaadvoorbereiding:

• Lage kosten
• Waterbesparend
• Snelle verwerking
• Laag energieverbruik
• Gemakkelijk & veilige werking

Neem vandaag nog contact met ons op! We bespreken graag uw procesvereisten met u!