Ultradźwiękowe zalewanie nasion: Jak sonikacja poprawia kiełkowanie

Ultradźwiękowe gruntowanie nasion i ziaren skutkuje pełniejszym i szybszym kiełkowaniem oraz wyższymi plonami. Ultradźwięki perforują testa nasion (powłokę nasion) i zwiększają wchłanianie wody, składników odżywczych i tlenu do ziaren nasion. Ultradźwiękowe gruntowanie nasion jest prostą, tanią metodą zwiększania szybkości kiełkowania i prędkości sadzonek.

Ultradźwiękowo ulepszone kiełkowanie nasion

Gruntowanie to metoda obróbki wstępnej stosowana w celu skrócenia czasu kiełkowania sadzonek. Różne procesy gruntowania nasion, takie jak gruntowanie osmotyczne, gruntowanie wodne i gruntowanie ultradźwiękowe, zostały opracowane w celu wywołania wczesnych procesów kiełkowania. Gruntowanie ultradźwiękowe jest bardzo korzystną metodą przygotowania nasion, ponieważ obróbka ultradźwiękowa jest szybka, energooszczędna i wodooszczędna.
Zagruntowane nasiona, które ukończyły pierwsze procesy kiełkowania, wykazują wyższy procent kiełkowania i krótszy czas wschodów (czas potrzebny nasionom do wzniesienia się ponad powierzchnię gleby), wyższy wskaźnik wschodów (liczba nasion, które wydostają się na powierzchnię) i lepszy wzrost, co sugeruje, że start pomaga im wcześnie uzyskać dobry system korzeniowy i szybciej rosnąć. Metoda ta może być przydatna dla rolników, ponieważ pozwala im zaoszczędzić pieniądze, pracę i czas poświęcony na nawozy, ponowny wysiew i słabe rośliny.
Proces ten może również pozwolić na bardziej jednolite, równomierne kiełkowanie zaprawionych nasion. Może również zwiększyć kiełkowanie w szerszym zakresie temperatur i zmniejszyć częstość występowania chorób w nasionach.

Gruntowanie ultradźwiękowe poprawia procent kiełkowania nasion, wskaźnik wigoru nasion (SVI), długość korzeni i pędów sadzonek. Proces sonikacji i gruntowania wymusza wchłanianie wody i/lub innych korzystnych substancji do ziarna nasion. Ponadto fale ultradźwiękowe aktywują reakcje enzymatyczne i inne reakcje biologiczne w komórce roślinnej, co skutkuje szybszym i bardziej jednolitym kiełkowaniem. Nawet słabe nasiona/ziarna mogą być aktywowane, co poprawia ogólną wydajność siewu.

Wertykulacja i kiełkowanie nasion

Wertykulacja ma kluczowe znaczenie dla nasion o twardej, nieprzepuszczalnej powłoce, która utrudnia wymianę wody i gazów, opóźniając tym samym kiełkowanie. Tradycyjne metody obejmują wertykulację mechaniczną, termiczną i chemiczną, z których każda ma na celu zwiększenie przepuszczalności powłoki nasion dla wody i gazów. Sonikacja, jako innowacyjna metoda wertykulacji, wykorzystuje fale ultradźwiękowe, aby osiągnąć podobne, jeśli nie lepsze, wyniki.

Mechanizmy ultradźwięków mocy na nasionach i gruntowania nasion

• Kawitacja w wodzie:
  – Fale ultradźwiękowe w wodzie wywołują kawitację, zjawisko, w którym powstają mikropęcherzyki. Pęcherzyki te zapadają się, generując lokalne ciśnienie mechaniczne.
  – Nacisk ten działa na okrywę nasienną, powodując jej mechaniczne uszkodzenie.
• Tworzenie się mikroporów i mikropęknięć:
  – Ciśnienie mechaniczne wywołane kawitacją powoduje powstawanie mikroporów i mikropęknięć w okrywie nasiennej.
  – Te mikropory i pęknięcia zwiększają przepuszczalność powłoki nasiennej, umożliwiając przenikanie większej ilości wody i tlenu.
• Zwiększony pobór wody i dostępność tlenu

  1. Zwiększona porowatość:
  – Badania wykazały, że sonikacja zwiększa porowatość nasion, takich jak fasola mung, czyniąc je bardziej podatnymi na działanie wody i tlenu.
  – Zwiększony pobór wody prowadzi do lepszego nawodnienia tkanek nasion, co jest niezbędne do aktywacji procesów metabolicznych niezbędnych do kiełkowania.

  2. Ulepszone wprowadzanie tlenu:
  – Zwiększona przepuszczalność gazów zapewnia, że rozwijający się zarodek otrzymuje odpowiednią ilość tlenu, co ma kluczowe znaczenie dla oddychania komórkowego podczas kiełkowania.

• Zwiększona aktywność enzymatyczna

  1. Nawodnienie i aktywacja enzymów:
  – Zwiększone nawodnienie spowodowane zwiększonym poborem wody aktywuje różne enzymy zaangażowane w kiełkowanie.
  – W szczególności aktywność alfa-amylazy jest znacznie zwiększona, co ma kluczowe znaczenie dla hydrolizy skrobi w cukry, zapewniając energię dla rosnącej sadzonki.

  Lepsze wyniki kiełkowania

  1. Wyższy procent kiełkowania:
  – Połączony efekt zwiększonej dostępności wody i tlenu, wraz ze zwiększoną aktywnością enzymatyczną, skutkuje wyższym odsetkiem nasion z powodzeniem kiełkujących.
  – Badania wskazują, że sonikacja poprawia szybkość kiełkowania różnych gatunków roślin.
  2. Szybsze kiełkowanie:
  – Sonikacja nie tylko zwiększa odsetek kiełkujących nasion, ale także przyspiesza proces kiełkowania.
  – Szybsze nawodnienie i aktywacja enzymów ułatwiają szybsze przejście od nasion do sadzonek.

Sonikacja znacząco wpływa na kiełkowanie nasion, zwiększając pobieranie wody, tlenu i składników odżywczych, zwiększając aktywność enzymatyczną, a w konsekwencji poprawiając zarówno szybkość, jak i skuteczność kiełkowania nasion.

Dłuższa sonikacja skutkuje lepszym kiełkowaniem hybryd Calanthe. Im dłuższa sonikacja, tym szybsze kiełkowanie. Wskazuje to na pozytywny wpływ ultradźwięków na kiełkowanie nasion.
(badanie i zdjęcie: ©Shin et al. 2011)

Jak działa ultradźwiękowe gruntowanie nasion?

Ultradźwiękowe gruntowanie nasion i ziaren skutkuje pełniejszym i szybszym kiełkowaniem. Wyniki te są osiągane dzięki następującym efektom ultradźwiękowym:

• Ultradźwięki zwiększają porowatość nasion poprzez kawitację akustyczną poprawiającą wchłanianie wody i dostępność tlenu (ultradźwiękowe hydropriming / namaczanie).
• Ultradźwięki zwiększają wchłanianie składników odżywczych i nawozów do nasion.
• Gruntowanie ultradźwiękowe zwiększa transfer masy: dodatkowo wchłonięta woda swobodnie i łatwo reaguje z zarodkiem komórkowym. W ten sposób uwalniany jest kwas giberelinowy, który powoduje wzrost tempa procesów metabolicznych w komórkach aleuronowych.
• Sonikacja pomaga w mobilizacji składników odżywczych bielma poprzez przerwanie błony komórkowej. (Miano et al. 2015)
• Ultradźwięki aktywują reakcje enzymatyczne i inne reakcje biologiczne.

Sonikacja wspomaga kiełkowanie ziarna / nasion i zwiększa plony. Oprócz upraw i siewów owoców, ultradźwiękowe gruntowanie nasion zostało z powodzeniem przetestowane również w przypadku nasion kwiatów (orchidei, lotosu, kalanthe). Ultradźwięki zwiększają przepuszczalność ścian komórkowych, dzięki czemu nasiona wykazują znacznie wyższy pobór wody i składników odżywczych (np. nawozu).
Wykazano, że czas namaczania ciecierzycy, sorgo i fasoli navy został znacznie skrócony dzięki zastosowaniu sonikacji.

Soczewica sonikowana (40Ws/g w/ UP200St) w porównaniu z soczewicą nie poddaną sonikacji: Soczewica sonikowana wykazuje wyższy wskaźnik geminacji i dłuższe pędy.

Ultradźwiękowe systemy zalewania nasion

Skorzystaj z sonikatorów Hielscher do ulepszonego gruntowania nasion! Hielscher Ultrasonics dostarcza różne ultradźwięki stołowe i przemysłowe do gruntowania nasion i ziaren. Zalety stosowania sonikatorów Hielscher do gruntowania nasion są wielorakie. Po pierwsze, precyzyjna kontrola nad parametrami ultradźwiękowymi, takimi jak amplituda, intensywność i czas trwania, pozwala na zoptymalizowaną obróbkę dostosowaną do określonych rodzajów nasion i warunków. Po drugie, wszystkie osiągnięte wyniki procesu mogą być liniowo skalowane do większych przepustowości.
Niezależnie od tego, czy jesteś zainteresowany testowaniem i optymalizacją procesu gruntowania ultradźwiękowego w laboratorium, czy też chcesz przetwarzać duże partie nasion w sposób ciągły, Hielscher ma idealny sonikator do Twoich wymagań w zakresie przetwarzania nasion. Sonikatory Hielscher zostały zaprojektowane z myślą o skalowalności i mogą skutecznie obsługiwać duże ilości nasion, dzięki czemu nadają się zarówno do zastosowań badawczych, jak i komercyjnych. Sprzęt jest przyjazny dla użytkownika, z intuicyjnym sterowaniem i solidną konstrukcją, zapewniającą długoterminową trwałość i niskie wymagania konserwacyjne. Dodatkowo, sonikacja jest metodą niechemiczną, co czyni ją przyjazną dla środowiska opcją zaprawiania nasion. Zmniejsza zapotrzebowanie na chemiczne środki spulchniające, przyczyniając się do zrównoważonych praktyk rolniczych. Oczywiście wszystkie sonikatory mogą pracować w trybie 24/7.

Zalety sonikatorów Hielscher do gruntowania nasion:

• Niskie koszty
• Oszczędność wody
• Szybkie przetwarzanie
• Niskie zużycie energii
• Łatwy & bezpieczne działanie

Skontaktuj się z nami już dziś! Z przyjemnością omówimy z Tobą Twoje wymagania procesowe!