Ultraljudsprimning av frön: Hur ultraljudsbehandling förbättrar groningen

Ultraljudsprimning av frön och spannmål ger en mer fullständig och snabbare groning samt högre skördar. Ultraljudsbehandling perforerar fröets testa (fröskal) och ökar upptaget av vatten, näringsämnen och syre i fröna och spannmålskärnorna. Ultraljudsprimning av frön är en enkel och billig metod för att öka groningsgraden och groddplantornas groningshastighet.

Förbättrad frögroning med ultraljud

Primning är en förbehandlingsmetod som används för att förkorta groddplantornas groningstid. Olika metoder för fröprimning, såsom osmotisk primning, hydroprimning och ultraljudsprimning, har utvecklats för att sätta igång de tidiga groningsprocesserna. Ultraljudsprimning är en mycket fördelaktig metod för fröberedning eftersom ultraljudsbehandlingen är snabb, energibesparande och vattenbesparande.
Primade frön som har genomgått de första groningsprocesserna uppvisar en högre groningsprocent och en kortare tid till uppkomst (den tid det tar för fröna att komma upp ovanför markytan), en högre uppkomstgrad (antalet frön som når upp till ytan) och bättre tillväxt. Detta tyder på att försprånget hjälper dem att tidigt utveckla ett bra rotsystem och växa snabbare. Denna metod kan vara användbar för lantbrukare eftersom den sparar pengar, arbete och tid som läggs på gödselmedel, omsådd och svaga plantor.
Processen kan också ge en mer likformig och jämn groning av de behandlade fröna. Den kan även öka groningen över ett bredare temperaturintervall och minska förekomsten av sjukdomar i frön.

Ultraljudsprimning förbättrar frönas groningsprocent, frövitalitetsindex (SVI) samt groddplantornas rot- och skottlängd. Ultraljudsbehandlingen och primningsprocessen förstärker upptaget av vatten och/eller andra gynnsamma ämnen i ett frö eller en spannmålskärna. Dessutom aktiverar ultraljudsvågorna enzymatiska och andra biologiska reaktioner i växtcellen, vilket ger en snabbare och jämnare groning. Även svaga frön och spannmålskärnor kan aktiveras så att såddens totala avkastning förbättras.

Skarifiering och frögroning

Skarifiering är avgörande för frön med hårda, ogenomträngliga skal som hindrar vatten- och gasutbyte och därmed fördröjer groningen. Traditionella metoder omfattar mekanisk, termisk och kemisk skarifiering, som alla syftar till att göra fröskalet mer genomsläppligt för vatten och gaser. Ultraljudsbehandling är en innovativ skarifieringsmetod som använder ultraljudsvågor för att uppnå liknande, om inte bättre, resultat.

Effektultraljudets verkningsmekanismer på frön och vid fröprimning

• Kavitation i vatten:
  – Ultraljudsvågor i vatten framkallar kavitation, ett fenomen där mikrobubblor bildas. Dessa bubblor kollapsar och skapar ett lokalt mekaniskt tryck.
  – Detta tryck verkar på fröskalet och orsakar mekanisk sönderdelning.
• Bildning av mikroporer och mikrosprickor:
  – Det mekaniska trycket från kavitationen skapar mikroporer och mikrosprickor i fröskalet.
  – Dessa mikroporer och sprickor ökar fröskalets genomsläpplighet så att mer vatten och syre kan tränga in.
• Ökat vattenupptag och förbättrad syretillgång

  1. Ökad porositet:
  – Studier har visat att ultraljudsbehandling ökar porositeten hos frön, såsom mungbönor, vilket gör dem mer mottagliga för vatten och syre.
  – Ökat vattenupptag leder till bättre hydrering av frövävnaderna, vilket är avgörande för att aktivera de metaboliska processer som är nödvändiga för groningen.

  2. Förbättrad syreinträngning:
  – Den ökade genomsläppligheten för gaser säkerställer att det växande embryot får tillräckligt med syre, vilket är avgörande för cellandningen under groningen.

• Ökad enzymaktivitet

  1. Hydrering och enzymaktivering:
  – Förbättrad hydrering till följd av ökat vattenupptag aktiverar olika enzymer som deltar i groningen.
  – I synnerhet ökar alfaamylasaktiviteten avsevärt, vilket är avgörande för hydrolysen av stärkelse till sockerarter som ger energi åt den växande groddplantan.

  Förbättrade groningsresultat

  1. Högre groningsprocent:
  – Den kombinerade effekten av ökad tillgång till vatten och syre samt förhöjd enzymaktivitet leder till att en högre andel frön gror framgångsrikt.
  – Forskning tyder på att ultraljudsbehandling förbättrar groningsgraden hos olika växtarter.
  2. Snabbare groning:
  – Ultraljudsbehandling ökar inte bara andelen grodda frön utan påskyndar även groningsprocessen.
  – Den snabbare hydreringen och enzymaktiveringen underlättar en snabbare övergång från frö till groddplanta.

Ultraljudsbehandling gynnar fröprimning avsevärt genom att förbättra upptaget av vatten, syre och näringsämnen samt höja enzymaktiviteten, vilket i sin tur gör att fröna både gror snabbare och gror i större utsträckning.

Längre ultraljudsbehandling ger bättre groning hos Calanthe-hybriderna. Ju längre ultraljudsbehandlingen var, desto snabbare skedde groningen. Detta tyder på att ultraljudsbehandling har positiva effekter på frögroningen.
(studie och bild: ©Shin et al. 2011)

Hur fungerar ultraljudsprimning av frön?

Ultraljudsprimning av frön och spannmålskärnor ger en mer fullständig och snabbare groning. Dessa resultat uppnås genom följande ultraljudseffekter:

• Ultraljud ökar fröets porositet genom akustisk kavitation, vilket förbättrar vattenupptaget och syretillgången (hydroprimning / blötläggning med ultraljud).
• Ultraljud ökar frönas upptag av näringsämnen och gödselmedel.
• Ultraljudsprimning förbättrar massöverföringen: det extra absorberade vattnet reagerar fritt och lätt med cellens embryo. Därigenom frigörs gibberellinsyra, vilket ökar hastigheten hos de metaboliska processerna i aleuroncellerna.
• Ultraljudsbehandling underlättar mobiliseringen av näringsämnen i endospermen genom att bryta upp cellmembran. (Miano et al. 2015)
• Ultraljud aktiverar enzymatiska och andra biologiska reaktioner.

Ultraljudsbehandling främjar groningen hos spannmålskärnor/frön och ökar skörden. Förutom för jordbruksgrödor och fruktplantor har ultraljudsprimning av frön även testats framgångsrikt för blomfrön (orkidéer, lotus, calanthe). Ultraljudsbehandling ökar cellväggarnas genomsläpplighet så att fröet får ett avsevärt högre upptag av vatten och näringsämnen (t.ex. gödselmedel).
Det har visats att blötläggningstiden för kikärter, durra och små vita bönor minskade avsevärt genom användning av ultraljudsbehandling.

Ultraljudsbehandlade linser (40Ws/g med UP200St) i jämförelse med linser som inte ultraljudsbehandlats: De ultraljudsbehandlade linserna uppvisar högre groningsgrad och längre skott.

System för ultraljudsprimning av frön

Dra nytta av Hielschers ultraljudsapparater för förbättrad fröprimning! Hielscher Ultrasonics levererar olika ultraljudsapparater i bänkutförande och för industriellt bruk för primning av frön och spannmål. Fördelarna med att använda Hielschers ultraljudsapparater för fröprimning är många. För det första möjliggör den exakta kontrollen över ultraljudsparametrar som amplitud, intensitet och behandlingstid en optimerad behandling anpassad till specifika frötyper och förhållanden. För det andra kan alla uppnådda processresultat skalas upp linjärt till högre bearbetningskapacitet.
Oavsett om du är intresserad av att testa och optimera din ultraljudsprimningsprocess i laboratoriet eller vill bearbeta stora fröpartier kontinuerligt har Hielscher den idealiska ultraljudsapparaten för dina fröbearbetningsbehov. Hielschers ultraljudsapparater är konstruerade för skalbarhet och kan hantera stora volymer frön effektivt, vilket gör dem lämpliga för både forskning och kommersiella tillämpningar. Utrustningen är användarvänlig, med intuitiva reglage och robust konstruktion som säkerställer lång livslängd och låga underhållsbehov. Dessutom är ultraljudsbehandling en kemikaliefri metod, vilket gör den till ett miljövänligt alternativ för fröbehandling. Den minskar behovet av kemiska skarifieringsmedel och bidrar därmed till hållbara jordbruksmetoder. Alla ultraljudsapparater kan naturligtvis köras 24/7.

Fördelar med Hielschers ultraljudsapparater för fröprimning:

• Låga kostnader
• Vattenbesparande
• Snabb bearbetning
• Låg energiförbrukning
• Enkel och säker drift

Kontakta oss idag! Vi diskuterar gärna dina processkrav med dig!