Ультразвуковой прайминг семян: как обработка ультразвуком улучшает прорастание

Ультразвуковой прайминг семян и зёрен обеспечивает более полное и быстрое прорастание и более высокую урожайность сельскохозяйственных культур. Обработка ультразвуком перфорирует тесту семени (семенную оболочку) и увеличивает поглощение воды, питательных веществ и кислорода семенами. Ультразвуковой прайминг семян – простой и недорогой метод повышения всхожести и ускорения появления проростков.

Улучшение прорастания семян с помощью ультразвука

Прайминг – это метод предварительной обработки, применяемый для сокращения времени появления проростков. Для запуска ранних процессов прорастания разработаны различные методы прайминга семян, такие как осмотический прайминг, гидропрайминг и ультразвуковой прайминг. Ультразвуковой прайминг – весьма эффективный метод подготовки семян, поскольку обработка ультразвуком выполняется быстро и позволяет экономить энергию и воду.
Семена, прошедшие прайминг и завершившие первые процессы прорастания, демонстрируют более высокий процент прорастания, более короткое время появления всходов (время, необходимое семенам для выхода над поверхностью почвы), большее количество всходов (число семян, достигших поверхности) и лучший рост. Это свидетельствует о том, что ранний старт помогает им раньше сформировать хорошую корневую систему и быстрее расти. Этот метод может быть полезен фермерам, поскольку позволяет экономить деньги, труд и время, затрачиваемые на удобрения, повторный посев и слабые растения.
Этот процесс также может обеспечивать более равномерное и дружное прорастание обработанных семян. Он также может улучшать прорастание в более широком диапазоне температур и снижать частоту возникновения заболеваний семян.

Ультразвуковой прайминг повышает процент прорастания семян, индекс силы роста семян (SVI), длину корней и побегов проростков. Обработка ультразвуком и прайминг усиливают поглощение воды и/или других полезных веществ семенем. Кроме того, ультразвуковые волны активируют ферментативные и другие биологические реакции в растительной клетке, обеспечивая более быстрое и равномерное прорастание. Можно активировать даже слабые семена/зёрна, благодаря чему повышается общая урожайность посева.

Скарификация и прорастание семян

Скарификация имеет решающее значение для семян с прочной, непроницаемой оболочкой, которая препятствует обмену водой и газами и тем самым задерживает прорастание. Традиционные методы включают механическую, термическую и химическую скарификацию; каждый из них предназначен для повышения проницаемости семенной оболочки для воды и газов. Обработка ультразвуком как инновационный метод скарификации использует ультразвуковые волны для достижения сопоставимых или даже лучших результатов.

Механизмы воздействия мощного ультразвука на семена и их прайминг

• Кавитация в воде:
  – Ультразвуковые волны в воде вызывают кавитацию – явление, при котором образуются микропузырьки. Эти пузырьки схлопываются, создавая локальное механическое давление.
  – Это давление воздействует на семенную оболочку, вызывая её механическое разрушение.
• Образование микропор и микротрещин:
  – Механическое давление, возникающее при кавитации, создаёт микропоры и микротрещины в семенной оболочке.
  – Эти микропоры и трещины повышают проницаемость семенной оболочки, позволяя проникать большему количеству воды и кислорода.
• Усиление поглощения воды и повышение доступности кислорода

  1. Повышение пористости:
  – Исследования показали, что обработка ультразвуком повышает пористость семян, например бобов мунг, делая их более восприимчивыми к воде и кислороду.
  – Усиленное поглощение воды улучшает гидратацию тканей семени, что необходимо для активации метаболических процессов, обеспечивающих прорастание.

  2. Улучшение поступления кислорода:
  – Повышенная проницаемость для газов обеспечивает развивающемуся зародышу достаточное поступление кислорода, необходимого для клеточного дыхания при прорастании.

• Повышение ферментативной активности

  1. Гидратация и активация ферментов:
  – Улучшенная гидратация благодаря усиленному поглощению воды активирует различные ферменты, участвующие в прорастании.
  – В частности, значительно повышается активность альфа-амилазы, которая играет ключевую роль в гидролизе крахмала до сахаров, обеспечивающих энергией растущий проросток.

  Улучшение результатов прорастания

  1. Более высокий процент прорастания:
  – Совместное действие повышенной доступности воды и кислорода и усиленной ферментативной активности приводит к увеличению процента успешно прорастающих семян.
  – Исследования показывают, что обработка ультразвуком повышает всхожесть семян различных видов растений.
  2. Более высокая скорость прорастания:
  – Обработка ультразвуком не только повышает процент проросших семян, но и ускоряет процесс прорастания.
  – Более быстрая гидратация и активация ферментов способствуют более быстрому переходу от семени к проростку.

Обработка ультразвуком значительно повышает эффективность прайминга семян, усиливая поглощение воды, кислорода и питательных веществ, повышая ферментативную активность и, как следствие, улучшая как скорость, так и успешность прорастания семян.

Более длительная обработка ультразвуком улучшает прорастание гибридов Calanthe. Чем дольше проводилась обработка ультразвуком, тем быстрее появлялись ростки. Это указывает на положительное влияние обработки ультразвуком на прорастание семян.
(исследование и изображение: ©Shin et al. 2011)

Как работает ультразвуковой прайминг семян?

Ультразвуковой прайминг семян и зёрен обеспечивает более полное и быстрое прорастание. Эти результаты достигаются благодаря следующим эффектам ультразвука:

• Ультразвук повышает пористость семян за счёт акустической кавитации, улучшая поглощение воды и доступность кислорода (ультразвуковой гидропрайминг / замачивание).
• Ультразвук усиливает поглощение семенами питательных веществ и удобрений.
• Ультразвуковой прайминг усиливает массоперенос: дополнительно поглощённая вода свободно и легко реагирует с зародышем клетки. При этом высвобождается гибберелловая кислота, которая вызывает увеличение скорости метаболических процессов в клетках алейронового слоя.
• Обработка ультразвуком способствует мобилизации питательных веществ эндосперма за счёт разрушения клеточной мембраны. (Miano et al. 2015)
• Ультразвук активирует ферментативные и другие биологические реакции.

Обработка ультразвуком способствует прорастанию зёрен/семян и повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Помимо сельскохозяйственных культур и сеянцев плодовых растений, ультразвуковой прайминг также был успешно испытан на семенах цветов (орхидей, лотоса, каланте). Обработка ультразвуком повышает проницаемость клеточных стенок, благодаря чему семена поглощают значительно больше воды и питательных веществ (например, удобрений).
Показано, что применение обработки ультразвуком значительно сокращает время замачивания нута, сорго и белой фасоли типа navy.

Чечевица, обработанная ультразвуком (40Ws/g с использованием UP200St), в сравнении с чечевицей, не обработанной ультразвуком: обработанная ультразвуком чечевица демонстрирует более высокую всхожесть и более длинные побеги.

Системы ультразвукового прайминга семян

Используйте ультразвуковые аппараты Hielscher для повышения эффективности прайминга семян! Hielscher Ultrasonics поставляет различные настольные и промышленные ультразвуковые аппараты для прайминга семян и зёрен. Использование ультразвуковых аппаратов Hielscher для прайминга семян имеет множество преимуществ. Во-первых, точное управление такими параметрами ультразвука, как амплитуда, интенсивность и продолжительность, позволяет оптимизировать обработку с учётом конкретных типов семян и условий. Во-вторых, все достигнутые результаты процесса можно линейно масштабировать для повышения производительности.
Независимо от того, хотите ли вы испытать и оптимизировать процесс ультразвукового прайминга в лаборатории или обрабатывать крупные партии семян в непрерывном режиме, у Hielscher есть идеальный ультразвуковой аппарат, отвечающий вашим требованиям к обработке семян. Ультразвуковые аппараты Hielscher рассчитаны на масштабирование и могут эффективно обрабатывать большие объёмы семян, что делает их пригодными как для исследований, так и для коммерческого применения. Оборудование удобно в использовании, имеет интуитивно понятные органы управления и прочную конструкцию, обеспечивающую длительный срок службы и низкую потребность в техническом обслуживании. Кроме того, обработка ультразвуком является нехимическим методом, что делает её экологичным вариантом обработки семян. Она снижает потребность в химических средствах скарификации, способствуя устойчивым методам ведения сельского хозяйства. Разумеется, все ультразвуковые аппараты могут работать в режиме 24/7.

Преимущества ультразвуковых аппаратов Hielscher для прайминга семян:

• Низкие затраты
• Экономия воды
• Быстрая обработка
• Низкое энергопотребление
• Простая и безопасная эксплуатация

Свяжитесь с нами сегодня! Мы будем рады обсудить с вами требования к вашему процессу!