Повышение всхожести семян овощных культур методом их барботирования воздухом

Повышение всхожести семян огородных и иных культур всегда интересовали жителей села. У некоторых растений посевной материал защищен тонкими пленками, которые могут растворяться только в течение длительного пребывания во влажной почве. Им требуется еще и механическое воздействие, чтобы начался процесс прорастания.

В некоторых семеноводческих хозяйствах при производстве продукции используются специальные машины или приспособления, наносящие повреждения на поверхность. За счет подобного действия разрушается покровная защита, влага получает доступ к самому семени. Оно быстрее набухает и начинает прорастать.

О технологиях, которые может использовать огородник при подготовке семян к посадке пойдет речь.

Способы обработки посадочного материала для повышения всхожести

Уже давно замечено, что при посеве тыквенных культур (тыквы, кабачки, огурцы, арбузы и дыни) необходимо выполнить насечку на поверхности семян. Достаточно острым предметом провести на поверхности вдоль оси несколько неглубоких борозд, и всхожесть возрастает с 65…70 % до 90…95 %.

В семеноводческих хозяйствах Саратовской области используется специальное устройство, в котором работают цилиндрические щетки. На них имеется жесткая щетина из твердого пластика. В машине две щетки устанавливают параллельно. Они вращаются навстречу друг другу с разной частотой вращения n₁ и n₂.

Поэтому при прохождении через щетки одна из сторон семени слегка повреждается. В реальном процессе семя само вращается, поэтому насечки образуются со всех сторон.

В Кашкадарьинской области (Республика Узбекистан) для повышения всхожести семян используется дисковое устройство. Диск с насечками вращается относительно своей оси. На него равномерно подаются семена. Они падают на поверхность диска. Шероховатая поверхность сдирает часть защитного слоя семян.

После кратковременной обработки семена под действием центробежной силы выбрасываются на периферию. Там их собирают в специальный накопитель для последующего использования. Производительность машины довольно высокая, составляет 2,5…3,5 т/час.

С крупными семенами подобная обработка довольно эффективна. Однако, в овощеводстве у многих культур семена довольно мелкие. Например, у моркови размер семени меньше 1 мм. Использовать механические устройства для создания макроповреждений на поверхности довольно сложно.

Барботирование семян

Название процесса довольно сложное (barbotage – пропускание через газожидкостную смесь). При довольно необычном названии сам процесс выполняется сравнительно просто. Нужно иметь устройство, в котором на семя будет воздействовать две среды: жидкость и газ.

В идеальном варианте барботация должна происходить под действием кислорода, который проходит через воду. Сами семена должны находиться в режиме витания (перемещаться вверх и вниз при прохождении пузырьков, поднимающихся со дна).

В исследованиях проводили анализ, целью которого необходимо было составить модель технологического процесса по растворению защитной оболочки семян от скорости потока газожидкостной смеси.

Из гидравлики известно, что режим течения жидкости по трубам или иным устройствам может происходить в ламинарном или турбулентном режиме. Чем больше размер обтекаемого тела и меньше вязкость жидкого потока, тем выше вероятность получения турбулентного режима течения.

В нем частицы жидкости не медленно обтекают поверхность, а совершают вращательные движения в пограничном слое. В результате интенсивность взаимодействия между водой и поверхностью тела будет на несколько порядков выше, чем при ламинарном обтекании.

Создавая, газожидкостный процесс взаимодействия с твердым телом, можно понизить вязкость влаги в несколько раз. Известно, что кинематическая вязкость чистой воды при температуре +20 °С составляет 1,006 м²/с. У воздуха эта величина в тысячу раз меньше, и составляет 0,001 м²/с.

Когда образуется смесь пузырьков газа и жидкости, то кажущаяся кинематическая вязкость зависит от концентрации каждого из составляющих потока. Здесь применен термин кажущаяся, его использование обусловлено тем, что рассматривается смесь разных по природе веществ (прим. автора).

При барботировании семян воздействие газожидкостного потока помогает разрушать наружные защитные оболочки. Идет процесс растворения сложного полимера в воде.

Барботирование в домашних условиях

Барботирование можно осуществить не только в лабораторных условиях, любой овощевод при подготовке собственных или покупных семян может выполнить у себя дома. Достаточно собрать простейшую установку.

Видео с подобной установкой представлено здесь:

Для изготовления барботирующего устройства потребуются:

• пластиковая бутылка объемом 1,5…2,5 л;
• шланг от капельницы;
• компрессор для аквариума.

1. Нужно в пробке проделать отверстие, куда помещается тонкий шланг от капельницы. Дно у бутылки срезается. Ее устанавливают вниз горловиной (можно в стенке бутылки проделать отверстие и закрепить ее на вертикальной стенке).
2. Второй конец шланга соединяют к компрессору. Установка для барботирования семян готова.
3. Внутрь пластиковой бутылки наливается вода, достаточно налить 300…400 мл.
4. Высыпаются семена. Перемешивать специально их не нужно. В процессе обработки они будут достаточно перемешаны.
5. Включается компрессор. Внутрь бутылки начинают поступать пузырьки воздуха.

Потребление электроэнергии от подобного устройства составляет 2,5…3,0 Вт. При этом мембранный аппарат прогоняет за час до 100 л воздуха. При небольшом энергопотреблении он может работать по несколько часов в день.

Внимание! Для обработки некоторых видов семян установку оставляют работать на целые сутки.

Режим работы установки для барботирования семян

Для удаления защитного слоя на поверхности семян, а также насыщения их кислородом воздуха продолжительность работы барботирующей установки должна составлять определенное время. Ряд исследователей предлагает следующую продолжительность работы (таблица 1).

Таблица 1 — Длительность обработки семян в чистой воде

Так как энергопотребление минимальное, то можно принять данную рекомендацию. Однако, процесс можно активизировать. Поэтому решено провести ряд экспериментов, направленных на оптимизацию процесса.

Оптимизация процесса барботирования семян

Эксперименты проводились с растворами, растворяющими полимерные пленки. Всего использованы три разные смеси, способные растворять длинные полимеры жиров, расположенные на поверхности семян. В процессе исследования образцы периодически вынимались и исследовались под микроскопом.

Рабочие растворы:

• щелочной раствор гидрокарбоната натрия NaHCO₃ (2 %-й раствор, рН = 7,5…7,8);
• аммиачная селитра NH₄NO₃ (2-й раствор, рН = 7,2…7,4);
• гашеная известь Ca(OH)₂ (3-й раствор, РН = 7,2…7,5).

Все растворы имеют слабую щелочную реакцию. Объясняется тем, что молекулы полимеров, окружающие поверхность семян имеют кислую реакцию (рН = 4,5…5,2).

При взаимодействии щелочи с кислой средой происходит нейтрализация и разрушение защитного слоя.

В таблице 2 представлены результаты, которые показывают, что использование небольшой добавки химических реагентов позволяет сократить время обработки в барботирующей установке.

Таблица 2 — Необходимая продолжительность обработки для разрушения защитного слоя у семян

Разрушать защиту – это только вспомогательная задача. Основная задача процесса – это повышение всхожести. Поэтому следующим этапом была проверка на всхожесть.

Ее проводили по стандартной методике. Высевались по 100 семян каждой культуры, а затем проводился подсчет полученных жизнеспособных ростков. Анализ результатов проводился путем сравнения с семенами, непрошедшими обработку в установке.

В результате получены данные, которые свидетельствуют о следующем (таблица 3).

Таблица 3 — Всхожесть семян после барботирования в чистой воде и щелочных растворах

По представленным результатам видно, где лучшие показатели.

Заключение

1. Барботирование позволяет ускорить прорастание и всхожесть семян.
2. Оптимальным путем повышения эффективности барботирования будет использование растворов на основе гашеной извести и аммиачной селитры.