Способ предпосевной обработки семян овощных или зерновых культур

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ОВОЩНЫХ ИЛИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР(72) Авторы Карпович Виктор Аркадьевич(71) Заявители Карпович Виктор АркадьАркадьевич Родионова Валентина Ниевич Родионова Валентина Николаколаевнаевна(57) 1. Способ предпосевной обработки семян овощных или зерновых культур, включающий воздействие на обрабатываемые семена электромагнитным полем СВЧ, отличающийся тем, что упомянутое воздействие осуществляют в диапазоне частот от 37 до 78 ГГц в зависимости от установленного диапазона частот собственных колебаний, генерируемых клеточными мембранами обрабатываемых семян, мощностью не более 50 мВт на 1 кг семян. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту воздействия изменяют в диапазоне частот рез 20 , где рез соответствует резонансной длине волны рез клеточных мембран обрабатываемых семян, полученной расчетным путем. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что изменение частоты воздействия осуществляют путем ее плавной перестройки. 5580 1 Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам предпосевной обработки семян овощных и зерновых культур. Известен способ предпосевной обработки семян путем воздействия на них электромагнитным полем Ч 1706419 А 1, 19921738117 А 1, 1992. В соответствии с известными методами семена перед посевом подвергают воздействию импульсного электромагнитного поля СВЧ с круговой поляризацией электромагнитной волны, длину которой выбирают соизмеримой с максимальным размером семян. Удельная мощность СВЧ воздействия при этом составляет 0,30-0,45 кВт/кг. Воздействие осуществляется до достижения температуры семян 70-75 С, как правило, в течение 30-40 с. Таким образом, известные способы СВЧ обработки семян сводятся к обычному тепловому воздействию на них. Необходимый температурный режим создается за счет выбора мощности и времени воздействия. В известных способах в качестве источника СВЧ-энергии используют магнетроны,предназначенные для бытовых СВЧ-печей (потребляемая мощность 1,5 кВт), которым необходимы высоковольтный источник питания, охлаждение. Недостатком известных методов обработки семян являются большие энергозатраты, а также необходимость строгого контроля температурного режима, т.к. СВЧ воздействие не должно приводить к превышению указанной выше температуры, поскольку ее превышение ведет к гибели семян, а меньшее значение не приводит к желаемому результату. Кроме того, только температурная обработка семян не обеспечивает требуемого качества, вследствие чего семена имеют низкий процент всхожести, недостаточную энергию прорастания. Кроме того, температурная обработка не повышает устойчивость семян к различного рода заболеваниям и не способствует повышению урожайности. Таким образом, задачей данного изобретения является повышение процента всхожести семян, увеличение энергии их прорастания, повышение устойчивости к различного рода заболеваниям и тем самым повышение урожайности овощных и зерновых культур. Поставленная задача решается за счет того, что в способе предпосевной обработки семян овощных и зерновых культур, включающем воздействие на семена электромагнитным полем СВЧ, указанное воздействие осуществляют в диапазоне частот от 37 до 78 ГГц в зависимости от частоты собственных колебаний клеточных мембран обрабатываемых семян, при этом мощность воздействия не превышает 50 мВт на 1 кг семян. Указанное воздействие электромагнитным полем СВЧ приводит не к тепловому нагреву обрабатываемых семян, а возбуждает собственные колебания в каждом семени, как в резонансной мини-системе, и тем самым активизирует биохимические реакции в них. Выбранный частотный диапазон СВЧ, согласно изобретению, должен совпадать с частотным диапазоном собственных колебаний клеточных мембран семян Николис Г., Пригожий И. Познание сложного. - М Мир, 1990. Упомянутые колебания генерируются при участии временных подструктур, образующихся на поверхности клеточных мембран. Эти подструктуры состоят из белковых молекул, по величине резонансной частоты которых и выбирают частоту генерируемого внешнего сигнала, т.е. сигнала СВЧ воздействия. При указанной частоте генерируемые сигналы будут ускорять биохимические реакции, влияя тем самым на ферментативную активность семян. Воздействуя на обрабатываемые семена,эти сигналы усиливают или ослабляют межклеточную связь и межклеточное взаимодействие. Так как клетка представляет собой активную нелинейную структуру с комплексом обратных связей, то белковые структуры выполняют функцию следящих систем, которые преобразуют частоту внешнего излучения в собственную частоту белковых молекул. Клетка биологического объекта, которым является семя овощной культуры, представляет собой сложную пространственно-временную систему, для которой присущ весь комплекс явлений, свойственных сложным нелинейным системам. Для установления механизма нелинейных взаимодействий электромагнитных волн с семенами было проведено электродинамическое моделирование структуры семян, кото 2 5580 1 рые рассматривались, во-первых, как статическая модель диэлектрика, во-вторых, как резонансная система. Мембрана клетки при этом рассматривалась как кольцевой резонатор. Существенной особенностью построенной электродинамической модели диэлектрика явился ее резонансный характер, что очевидно доказывает, что есть собственная частота среды, и резонанс наблюдается при совпадении с ней частоты внешнего электромагнитного воздействия. При рассмотрении статической модели диэлектрика связанные заряды рассматривались как частицы, на которые действует не только электромагнитное поле, но и пропорциональная электрическому смещению сила, подобная силе упругости. Обозначим эту силу через . В уравнение движения-2(/) введем в левую часть соответствующий член / и получим гдеи- масса и заряд электрона соответственно- комплексная амплитуда смещения электрона Е- комплексная амплитуда вектора Е электромагнитного поля- скорость движения электрона. Выражая из (1) комплексную амплитуду смещенияи переходя к поляризованности,получаем-(2/)1/(2-/-),где- число электронов в единице объема. Отсюда электрическая восприимчивость э равна э-(2/0)1/(2-02-). Диэлектрическая проницаемость равна 1-(2/0)1/(2-02-),где 02/. Резонансные длины волн кольцевого резонатора при 1 описываются выражениемрез 2 эф /(колебания квази Е типа),где 0,875(10,1432/) 1 - первый корень транцендентного уравнения(1)(1/)(1/)(1), и - производные функции Бесселя соответственно первого и второго рода -го порядка. Значения 1 - табличные значения (12,4) эф 9- радиус семени а- - радиус внутренней части семени до мембраны- ширина мембраны (0,65 мкм). Чем шире кольцо, т.е. чем больше размер семени, тем более высокие типы колебаний могут возбудиться и поддерживаться в подобной структуре. Так рассчитывалась рез для разных типов семян. Учитывая, что существует разброс в размерах семян одной культуры, при обработке семян СВЧ энергией частота облучения сканировалась в пределах з 20 . В течение 5 лет в результате инициативных экспериментальных работ, выполненных авторами изобретения в различных тепличных комбинатах Республики, был установлен 3 5580 1 оптимальный частотный диапазон и величина мощности воздействия СВЧ энергии на семена томатов, огурца, лука-чернушки, моркови, капусты, что позволило повысить до 98 всхожесть семян, увеличить энергию прорастания до 60(через 10 часов), повысить на 10-12 урожайность овощных культур. В соответствии с данными организации Сортсемовощ семена отвечают стандартам, если они имеют всхожесть 40-60 , энергию прорастания 30-40 . Экспериментально установлено, что максимальная температура, до которой прогреваются семена при их обработке, в соответствии с настоящим изобретением не превышает комнатной температуры, т.е. нагрев семян не наблюдается вообще. На рисунке представлена структурная схема установки, с помощью которой производилась предпосевная обработка семян в соответствии с настоящим изобретением. Установка содержит источник 1 сигнала, в качестве которого предпочтительно используют генератор качающейся частоты. Ширина полосы качания этого генератора должна плавно изменяться в пределах 37-78 ГГц. Установка, кроме того, содержит развязывающий вентиль 2, предназначенный для уменьшения влияния отражений в волноводном тракте на частоту СВЧ колебаний, аттенюатор 3, блок 4 управления, рупорную антенну 5, емкость 6 для размещения обрабатываемых семян. Перестройка частоты СВЧ колебаний осуществляется изменением управляющего напряжения, подаваемого на внутренний вход генератора качающейся частоты, а выходная мощность регулируется напряжением на управляющем входе аттенюатора 3. Блок 4 управления вырабатывает управляющее напряжение перестройки частоты, устанавливает граничные частоты диапазона перестройки. В режиме периодической перестройки частоты с автоматическим запуском генератора 1 работает в режиме автоколебаний. В качестве примера приведен способ обработки семян огурца(Голландия). Один пакет (1000 шт.) обрабатывался воздействием электромагнитного поля 42,2 ГГц,мощностью Рах 10 мВт в течение 10 минут. В период роста и развития растений была отмечена 100 всхожесть (в контрольной партии - 87,5 ), площадь листа 28 см 2 (в контрольной партии - 20,4 см 2), увеличение длины стебля относительно контрольной партии составляет 58 . На обработанных растениях не было замечено признаков поражения пероноспорозом. Урожайность на участках, засеянных обработанными семенами огурца,выше на 18-20 , чем на участках, засеянных необработанными семенами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.