что такое семян озоном
Обработка семян озоновоздушным агентом
Способ аспирационной обработки применяется во время сушки, для оздоровления и перед посевом семян зерновых, различных трав, льна, бобовых и многих других культур. Этот метод подавляет бактерии, микрофлору грибов, вирусы. Он высокоэффективен, диапазон его использования высок, а также для проведения необходим минимальный расход электроэнергии.
На сегодняшний день сельскохозяйственное производство невозможно без применения такого агротехнического приема, как обработка посевного материала культурных растений. Он увеличивает вероятность всхода семян, ускоряет обменные процессы, время вегетации уменьшается, процессы, вызывающие болезнетворные микроорганизмы, подавляются. Результатом обработки является ускорение развития и роста культур, повышение устойчивости к внешним неблагоприятным факторам, возможность более раннего сбора урожая с улучшенными экономическими показателями.
Существует много способов обработки посевного материала. К примеру, химическая обработка, помещение в воду или водных раствор удобрений (микро- и макро-), протравливание, подсушивание, промывание, барботирование, обработка лазером, высокой температурой, озоном, закаливание.
Озонирование – это высокотехнологичный современный способ семенной обработки. К преимуществам данного метода можно отнести: высокую окислительную способность, возможность его получения из кислорода воздуха на месте применения, доступность и простоту его образования в электрических аппаратах, производство без отходов, положительное влияние с точки зрения экономики и окружающей среды.
На приведенном ниже рисунке показана схема, аспирационной обработки озоно-воздушной смесью семян сельскохозяйственных культур. Стрелками на схеме показано движение воздуха.
Для обработки семян их загружают в смесительную камеру на воздухопроницаемую решетку. С помощью центробежного вентилятора из камеры разрежения откачивают воздух. В результате воздух из смесительной камеры под действием отрицательного давления проходя через зерновую массу перемещается в камеру разряжения, а затем выбрасывается в атмосферу вентилятором.
Во время обработки в смесительной камере образуется озоно-воздушная смесь из нагретого воздуха поступающего из воздухонагревателя, влажного поступающего из увлажнителя и озона создаваемым озонатором.
На первом этапе производят обеззараживание семян — уничтожение вредных насекомых, подавление вирусов, бактерий, грибковой микрофлоры и различной патогенной среды. Для этого в смесительную камеру подают только озон. В результате влажная зерновая масса насыщается озоном.
На втором этапе производят сушку семян. Для этого вместе с озоном подается из воздухонагревателя нагретый воздух. Использование озонированного воздуха во время сушки позволяет увеличить выход влаги из семян.
Характерные особенности обработки семян перед посевом
В связи с тем, что семена, предназначенные для обработки, представляют собой сухую биомассу с содержанием влаги 8—14 %, стандартная озоновая обработка не даст необходимых результатов. Это происходит вследствие того, что снижается интенсивность процессов диффузии сухого вещества с озоном при падении влажности.
В случае если смешать влажный воздух с озоном и полученный агент пропустить сквозь слой семян, предпосевная обработка резко повысит свою эффективность. В водной среде озон отлично растворяется, и его активность повышается, поскольку разлагаясь, он производит гидроксильные высокореакционные радикалы. К тому же озон в сухом воздухе живет меньше, чем в воде. В итоге, семена покрываются влажной пленкой, в составе которой имеется озон. Однако, семенная влажность увеличивается лишь на 0,5—3 %, иначе произойдет склеивание семян и масса потеряет сыпучесть. При необходимости можно ускорить процесс возникновения влажной пленки, для этого следует увеличить температуру озоно-воздушного реактива по сравнению с биомассой на 5—12%, в результате чего на семенной поверхности появится конденсат.
Оздоровительный процесс не сильно отличается от сушки и обработки перед посевом. Он характеризуется заданными технологическими режимами, реализуемыми описанной схемой. Положительными моментами данного способа являются эффективность результатов обработки, которая за короткий срок подавляет вирусы, бактерии, микрофлору грибков и иную патогенную микрофлору, вместе с тем продукция сельского хозяйства быстро оздоравливается.
Использование системы аспирационной обработки сокращает расходы на электроэнергию в 1,5—2 раза, относительно имеющихся методов приточной вентиляции.
Данный вид обработки имеет универсальные свойства: защищает от грызунов и вредителей, а также повышает сохранность семян. Обладает неоспоримыми преимуществами перед традиционными способами обработки, пропадает необходимость применения дорогостоящих токсичных и дефицитных химических препаратов, что положительно сказывается на экологической чистоте получаемой продукции.
Обработка семян и зерна озоном
Различные химические средства не только уничтожают вредителей и патогенные микроорганизмы, но и могут нанести вред самой продукции. К таким химическим веществам относятся фостоксин, хлорпикрин и металилхлорид. Однако на рынке есть более безопасная альтернатива по обработке зерна и семян – озонирование, которое также применяется и для комбикормов.
Как выполняется озонирование зерна и семян и чем оно помогает?
Бурты или силосы продуваются смесью озона и воздуха, а концентрация озона и экспозиция обработки зависят от типа продукции, объема ее партии и степени загрязненности микроорганизмами или насекомыми. В процессе озонирования также обезвреживаются микотоксины – это продукты жизнедеятельности патогенов. К сожалению, порой гибнет до 35 процентов от всего зернового урожая – это происходит по причине болезней или из-за различных вредителей, вот почему нельзя игнорировать необходимость озонирования семян и зерна. Сегодня озон отлично справляется со множеством вредителей, среди которых:
Кроме того, озон эффективно отпугивает грызунов – например, мышей. Помимо насекомых и грызунов, озонирование уничтожает всевозможные микроорганизмы:
Озон воздействует на насекомых и вызывает у них необратимые мутации на хромосомном уровне – так происходит стерилизация вредителей, что делает их размножение неудачным. Добиться такого эффекта можно при поддержке концентрации озона в 30-60 миллиграмм на кубический метр, если проводить трехкратную обработку каждые 7-10 день и выдерживать экспозицию в 30-60 минут.
Принцип озонирования зерна
Зерно в условиях склада или в других местах хранения очень выгодно обрабатывать озоном – это не наносит вреда окружающей среде, так как после озонирования не остается продуктов распада. Среди современных окислителей озон занимает одно из лидирующих мест, так как он очень активен и быстро расщепляет загрязнители. Высокая концентрация озона способна разрушить стенки клеток у грибов, бактерий и вирусов. Любые соединения, которые не разрушаются биологическим путем, а также высокомолекулярные вещества и токсины окисляются – озон также способен устранять неприятных запахи от продукции. При обработке зерновок газом протекают процессы, которые затем проникают внутрь зерна – это способствует быстроте сушки. Озон эффективно снижает уровень связей влаги, так как взаимодействует с эндоспермой – так он и ускоряет процесс сушки зерновой продукции.
Предпосевное озонирование семян
Сегодня учеными проверено множество способов обработки семян перед посевом, однако наиболее предпочтительным способом выделено озонирование. Такое решение обусловлено комплексным действием озона на семенной материал, в результате чего активизируются биохимические процессы и происходит обеззараживание. Кроме того, озонирование – это простая и безопасная для экологии процедура. Если семена были обработаны озоном то развивающиеся из них растения отличаются более мощной корневой системой и более длинным зародышем.
Чем озонирование лучше других методов обработки зерна и семян?
Озонирование зерна считается самым эффективным методом, также, как и озонирование семян по ряду причин:
1. Продукция становится полностью экологически чистой.
2. Можно полностью отказаться от дефицитных и крайне ядовитых химикатов.
3. Обработанная продукция может дольше храниться и лучше сохраняться.
4. Как результат получается продукция высокого качества.
5. За счет озонирования процент всхожести семян значительно увеличивается.
Как проводится обработка озоном склада с зерном?
Перед тем как начинать обработку, необходимо подготовить склад – удалить плесень, вынести любой мусор и обеспечить доступ газа ко всем поверхностям. После этого можно начинать обработку, а войти в помещение можно будет уже через час после проведения озонирования. Обработке озоном прекрасно подвергаются зерна ячменя, овса, бобовых, кукурузы, подсолнечника и пшеницы, однако каждый склад требует индивидуальной организации процесса. Параметры обработки и оборудование для обработки рассчитываются индивидуально с учетом всех дополнительных факторов и критериев. Обычно концентрация озона при обработке склада с зерном составляет 20-50 миллиграмм на кубический метр, а для нужного эффекта следует проводить обработку 2-4 часа. Влажность зерна перед обработкой обычно от 8 до 14 процентов, поэтому предварительно через слой зерна нужно пропустить озон, смешанный с воздухом, иначе обработка будет неэффективной.
Комбинированная технология и результаты озонообработки семян
Рубрика: Технические науки
Статья просмотрена: 694 раза
Библиографическое описание:
Стрельников, А. Ю. Комбинированная технология и результаты озонообработки семян / А. Ю. Стрельников. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2010. — № 6 (17). — С. 37-41. — URL: https://moluch.ru/archive/17/1737/ (дата обращения: 01.12.2021).
К эффективным способам улучшения качества посевного материала относится воздействие на семена физическими факторами, обеспечивающими экологическую чистоту производства продукции растениеводства. К числу таких факторов относится предпосевная обработка семян озоном [1,2].
Основной механизм получения озона связан с синтезом его из кислорода или воздуха в неравновесном газовом разряде атмосферного давления [3]. Создаваемые генераторы озона – озонаторы должны отличаться простотой эксплуатации, надежностью работы, низким энергопотреблением.
Оптимизация озонообработки семян требует расширения номенклатуры создаваемых озонаторов и совершенствования технологии их применения. На рис. 1 и 2 приведены примеры ранее разработанных в СГАУ электроразрядных устройств для обработки семян [4,5].
Введение в конструкцию данных устройств подвижных электродов – роторов с диэлектрическим покрытием приводит к возможности применения для обработки семян барьерной короны постоянного тока [6] и однородного поверхностного разряда[7], характеризующихся широким регулированием производительности озона в зависимости от уровня напряжения на электродах и скорости вращения ротора. Для стационарных электродов возможно применение незавершенного поверхностного разряда, возбуждаемого от высоковольтного источника знакопеременного напряжения с частотой 1-10кГц [8].
Рис. 2. Лабораторная модель установки для обработки семян в газовом разряде: 1-электроразрядный генератор с двумя парами движущихся электродов; 2-дисковый подвижный электрод-платформа для семян
Новый ряд созданных в СГАУ типов озонаторов определил задачу их апробационных испытаний. В данной работе приведены результаты применения нескольких типов созданных озонаторов для развития технологии обработки семян. Исследования были выполнены весной 2009 г. совместно с кафедрой экологии и растениеводства Самарского государственного университета (науч. сотр. Ю.В. Макарова).
Лабораторные опыты по обработке семян озоном
1. Предварительная подготовка семян к обработке
В качестве объектов модельного исследования были использованы семена растения огурца обыкновенного (сорт «Изящный») и овса посевного (сорт неизвестен). Семена огурца и овса были собраны в 2008 году. Определялось влияние озонообработки семян на их посевные показатели.
Подготовка семян к обработке состояла в ранжировании их по величине, что уже на предварительном этапе позволяло получить относительно однородный по морфологии и содержанию запасаемых питательных веществ материал, а значит, впоследствии значительно точнее оценить степень влияния озонирования на растения. В частности, в ходе первичного осмотра пакетированных семян огурца была выявлена их размерная и качественная неоднородность. Предлагаемый производителем материал был поделен на 4 категории:
1. крупные семена (размер семени 0,90-0,95см, доля от общего количества семян 32,77%);
2. средние семена (размер семени 0,70-0,80см, доля от общего количества семян 47,91%);
3. мелкие семена (размер семени 0,50-0,65см, доля от общего количества семян 7,56%);
4. брак (раздавленные и битые семена, доля от общего количества семян 11,76%).
Сходный разбор семян по фракциям был произведен в отношении овса:
1. крупные семена (размер семени 1,50-1,70см, доля от общего количества семян 11,22%);
2. средние семена (размер семени 1,30-1,40см, доля от общего количества семян 51,21%);
3. мелкие семена (размер семени 0,60-1,20см, доля от общего количества семян 33,48%);
4. брак и сор (битые и пораженные грибными инфекциями семена овса, семена других растений, сор, доля от общего количества семян 4,09%).
Для эксперимента нами были взяты семена огурца и овса средней величины (0,70-0,80см и 1,30-1,40см соответственно), как наиболее многочисленные среди представленных размерных фракций.
2. Комбинированная технология обработки семян озоном
В первой серии опытов для озонообработки применялся специально разработанный и изготовленный озоногенератор на основе незавершенного поверхностного разряда с рабочей камерой кольцевого типа. Одним из достоинств данного вида разряда является возможность формирования потока озоновоздушной смеси, что в ряде случаев исключает необходимость применения вентилятора. Кроме этого для измерения концентрации озона на выходе из рабочей камеры генераторов был разработан и создан спектрофотометрический стенд [9].
Так как в нашем случае концентрация озона лишь незначительно превышала минимально допустимый уровень для озонообработки, то в данной работе ставилась задача поиска комбинированной технологии обработки, состоящей по крайней мере из двух способов воздействия озона на семена.
На первом этапе отобранные семена были подвергнуты воздействию озоно-воздушным потоком. Время воздействия составило 2, 4, 6, и 8 минут. В контрольном варианте семена не обрабатывались озоном.
Обработка семян производилась в созданной на основе озонатора кольцевого типа 1 экспериментальной установке (рис. 3).
Семена помещались в один слой на поверхности плоской металлической сетки, лежащей на краях полиэтиленовой тарелки 2, которая, в свою очередь, устанавливалась на подвижном диске 3 устройства 4. В процессе обработки скорость вращения диска составляла 33 об/мин. Металлическая сетка с семенами находилась на малом расстоянии (15 – 20 мм) от нижнего края корпуса кольцевой рабочей камеры озонатора для реализации процесса продувания семян генерируемым озоно-воздушным потоком. За счет вращения сетки с семенами создавались условия для однородности обработки семян в потоке с озоном.
Рис. 3. Общий вид экспериментальной установки:1-рабочая камера озоногенератора; 2-полиэтиленовая тарелка; 3-подвижный диск; 4-электропривод
За этапом сухого протравливания семян проводилась их обработка в озонированной дистиллированной воде. Время обработки воды было сходно со временем обработки семян в воздухе. Для обработки дистиллированной воды был применен озонатор роторного типа с барьерной короной постоянного тока (рис.4).
В рабочей камере озонатора высоковольтные электроды ножевого типа устанавливались на поверхности диэлектрического ротора и имели рабочий зазор с внутренней образующей цилиндрического корпуса. Разряд возбуждался от источника постоянного напряжения отрицательной полярности. Прокачка воздуха через рабочую камеру осуществлялась за счет совмещения ротора с крыльчаткой вентилятора.
 |
Рис. 4. Схема установки для обработки дистиллированной воды озоном методом барботирования:1-вентиль; 2-ротаметр; 3-электродвигатель; 4-рабочая камера озонатора; 5-шланг полимерный; 6-стеклянная трубка; 7-крышка с центральным и боковыми отверстиями; 8-сосуд с обрабатываемой жидкостью; 9-источник высокого напряжения; Р-разрядник с наконечником
К числу основных, непосредственно доступных для анализа на ранних стадиях развития растительных организмов показателей относятся энергия прорастания семян и их всхожесть [10]. Энергия прорастания показывает быстроту и дружность появления нормальных проростков (развивающих здоровые корни длиной не менее длины семени), а всхожесть – число нормально проросших и наклюнувшихся семян (корни имеют меньшую длину, чем длина самого семени) за срок, установленный для каждой конкретной культуры согласно ГОСТ.
Для определения энергии прорастания и всхожести на каждый вариант опыта от каждой экспериментальной культуры отбирали по 50 семян. Проращивание проводили на увлажненной фильтровальной бумаге, уложенной на дно чашек Петри. Чашки Петри устанавливали в термостат с постоянно поддерживаемой в течение всего срока эксперимента температурой 22 о С. По истечении указанного срока осуществляли подсчет проросших и проросших/наклюнувшихся семян. Отметим, что согласно ГОСТ 12038-84 [11] контрольными для определения энергии прорастания у огурца являются 3-и, а всхожести – 7-е сутки. Те же показатели для овса – 4-е и 7-е сутки соответственно. Освещение для прорастающих семян не требуется. Принципиальным моментом эксперимента было проращивание семян на фильтровальной бумаге, смоченной в обработанной озоном (барботированием) дистиллированной воде. Время обработки воды было сходно со временем обработки семян и составляло 2, 4, 6, и 8 минут. Для обработки дистиллированной воды был применен озонатор роторного типа с униполярным барьерным разрядом [12].
В итоге нами была произведена оценка влияния озонирования на посевные качества семян в следующих вариантах обработки:
1. Контроль (семена и вода не обработаны);
2. 2 мин. (семена и вода обработаны по 2 минуты);
3. 4 мин. (семена и вода обработаны по 4 минуты);
4. 6 мин. (семена и вода обработаны по 6 минуты);
5. 8 мин. (семена и вода обработаны по 8 минуты).
3. Анализ результатов первой серии опытов
по обработки семян озоном
Полученные результаты обработки семян озоном в рассмотренной серии опытов представлены в виде диаграмм (рис.5а,б). Из рис.5а видно, что предложенный режим обработки озоном зерновок и воды для их замачивания отодвигают временные сроки прорастания овса. Однако, сила угнетающего воздействия озона существенно снижается от наименьшего времени воздействия (2 мин.) к наибольшему (8 мин.).
Диаграмма на рис.5б. показывает, что в отличие от овса, озонирование положительно влияет на большинство ростовых параметров огурца.
Прежде всего до 22,2% увеличивается энергия прорастания семян, и до 15,8% растет их всхожесть.
Как и для овса, 8-ми минутное воздействие фактора, как правило, благоприятнее для роста и развития растения, чем меньшая его продолжительность.
Столь кардинально выраженные различия в характере и степени воздействия озонирования на овес и огурец могут быть объяснены индивидуальными особенностями развития этих культур, а также принадлежностью к разным систематическим классам – однодольным и двудольным соответственно.
Тем не менее, выполненный этап исследований показывает перспективность разработки комбинированных технологий озонообработки семян, открывающих путь для применения озонаторов с малой концентрацией озона на выходе. При этом существенно снижается роль опасных факторов, сопутствующих мощным озоногенераторам. Также повышается доступность применения озонообработки в условиях малых частных хозяйств.
Главная положительная сторона озонообработки – снижение роли ставших традиционными химических протравителей и стимуляторов роста растений.
1. Шестерин И.В. Влияние озона и протравителей на посевные качества и оздоровление яровой пшеницы: Автореф. дисс. … к-та сельхоз. наук. Саратов: НИИСХ Юго-Востока, 2004. – 24с.
2. Белоусов В.И. Повышение посевных, урожайных свойств семян и снижение токсичности зерна гречихи: Автореф. дисс. … к-та сельхоз. наук. Ставрополь: СтГАУ, 2005. – 22с.
3. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А. Пантелеев В.И. Электросинтез озона.-М.: МГУ, 1987. – 237с.
4. А.с. № 1727603 СССР, МКИ А01С1/00. Устройство для предпосевной обработки семян / О.А. Журавлев, В.П. Шимаров. Опубл. 23.04.92., Бюл. № 15.
5. Патент № 2034778 RU, МКИ С01 В13/11. Плазмохимический генератор роторного типа/ О.А. Журавлев.Опубл. 10.05.95., Бюл. №13.
6. Патент № 2030046. Н01S3/0977 Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах / О.А. Журавлев. Опубл 28.02.95. Бюл. № 6.
7. Патент № 2106049 Устройство возбуждения однородного поверхностного разряда в плотных газах/ О.А. Журавлев. Опубл 27.02.98. Бюл.№6.
8. Шорин В.П., Журавлев О.А., Федосов А.И., Марков В.П. Процессы формирования скользящего разряда на диэлектрических подложках с потенциальным барьером.- М.: Изд. «Логос», 2000. – 152 с.
9. Установка для измерения концентрации озона / О.А. Журавлев, Л.П. Муркин, А.В. Ивченко и др. // Тез. докладов междун. н. – т. конференции, посвященной памяти академика Н.Д. Кузнецова, Самара: СГАУ, 2001, Ч.1.-С.58-59
10. Кавеленова, Л.М. Лабораторный практикум по курсу «Почвоведение с основами растениеводства»: Учебное пособие / Л.М. Кавеленова, О.В. Бадонова. Самара: Издательство «Самарский университет», 2000. 60с.
11. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. http://gostbd.ru/c_002.015.000.009-GOST-12038-84.html.
12. Патент № 2105438 МКИ С01 В13/11. Плазмохимический генератор с самопрокачкой газа/ О.А.Журавлев, В.П. Марков. Опубл. 20.02.98. Бюл. №5.
Обработка зерна и семян с помощью озона (озонирование)
Для сохранности зерна и семян во время длительного хранения их обрабатывают различными химикатами. Во время воздействия ядохимикатов уничтожаются насекомые-вредители и патогенные микроорганизмы. Процедуру проводят методом газации химическими протравителями (хлорпикрин, фостоксин, металилхлорид).
Альтернативой такому методу стало озонирование зерна, комбикормов и семян. Для этого проводят продув озоно-воздушной смесью буртов или силосов. Концентрация озона и экспозиция обработки зависит от вида культуры, объёма партии и степени её зараженности патогенами и насекомыми. Обезвреживаются и продукты жизнедеятельности патогенов — микотоксины.
Потери урожая зерновых от болезней порой достигают цифры 35%, поэтому нельзя игнорировать необходимость таких действий.
Во время обработки озоном гибнут вредители:
Также уничтожаются вредные микроорганизмы:
Под воздействием озона у насекомых развиваются изменения мутагенного характера в хромосомах, происходит стерилизация вредителей, большинство спариваний при этом неэффективны. Такого эффекта достигают поддержанием концентрации озона в помещении 30-60 мг/м 3 при трехкратной обработке через каждые 7-10 дней с экспозицией от 30 до 60 минут.
Принцип обработки зерна озоном
Озонирование зерна в складах и при других способах хранения — процесс экономически выгодный и эффективный. Такое воздействие не наносит вреда окружающей среде, так как после него не остается вредных продуктов распада.
Озон среди обычно используемых окислителей занимает одно из лидирующих мест, благодаря его моментальному воздействию и быстрому расщеплению.
При высокой концентрации озона разрушаются клеточные стенки грибов, бактерий, структурные единицы вирусов. Окисляются биологически не разрушаемые соединения, высокомолекулярные вещества, ароматические соединения, токсины. Устраняются неприятные запахи, а также снижается концентрация канцерогенов в воздухе.
Озонирование способствует быстрой сушке, так как при обработке поверхности зерновок газом возникают особые процессы, которые проникают и внутрь зерна. Озон активно взаимодействует с веществом эндосперма и понижает энергетический уровень связей влаги. Это и ускоряет сушку зернового материала.
Озонирование семян при предпосевной обработке
Ученые исследовали множество методов предпосевной обработки семян и пришли к выводу, что озонирование — один из наиболее предпочтительных способов. Такой вывод оправдывается комплексным воздействием озона на семенной материал, например, следующими факторами:
Растения, развивающиеся из семян, прошедших обработку, имеют более мощную корневую систему, длина зародыша также значительно превышает таковую у семян, не подвергавшихся озонированию.
Преимущества озонирования перед традиционными методами обработки зерна
Озонирование зерна в буртах и силосах остается наиболее эффективным методом. Обработка семян озоном существенно снижает поверхностно-семенную инфекцию. При зараженности твердой головней происходит полное элиминирование патогена. А также:
Озонирование зерна в складах
Для проведения процедуры озонирования зернохранилище сначала подготавливают:
Далее проводят непосредственно обработку. Очень важно учесть, что вход возможен лишь час после окончания работ.
Перед озонированием зерно имеет влажность 8-14%. При таких условиях обработка не будет эффективной. Для получения нужного результата через слой зерна пропускают смесь озона и влажного воздуха.
Озон растворяется в водной среде и образует высокореакционные гидроксильные радикалы. Семена покрываются влажной пленкой, содержащей озон. Такая система экономит электроэнергию в 1,5-2 раза.