CC BY
58
УДК 541.13:631.53
И.М. Осадченко, И.Ф. Горлов, О.В. Харченко, Д.В. Николаев I.M. Osadchenko, I.F. Gorlov, O.V. Kharchenko, D.V. Nikolayev
ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РАСТЕНИЙ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР ПУТЕМ ЗАМАЧИВАНИЯ ИХ В ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫХ РАСТВОРАХ
EFFICIENT SEED TREATMENT METHOD FOR CEREAL CROPS BY SOAKING IN ELECTRO-ACTIVATED SOLUTIONS
Ключевые слова: водные растворы, водородный показатель (рН), ОВП, соли натрия, калия, аммония, электрообработка, бездиафрагмен-ный электро-лизер, замачивание, семена, корни, проростки.
Представлены материалы по разработке способа регулирования роста растений ярового ячменя и яровой пшеницы при замачивании их семян в растворах смеси солей 0,8-1,2 г/л NaCl и NH4Cl в соотношении 89-90% NaCl и 10-11% NH4Cl -
1-й вариант; 89-90% NaCl и 10-11% KCl - 2-й вариант после их электрообработки в бездиафраг-менном электролизере прибора «МЕЛЕСТА». Параметры электрообработки: 1-й вариант: сила тока — 0,2-0,4 А, напряжение — 38 В, температура — 20-21оС; 2-й вариант: сила тока — 0,3-0,4 А, напряжение — 38 В, температура — 20-22оС. Показатели качества растворов после электрообработки: 1-й вариант рН 4,0, ОВП +506 мВ (ХСЭ);
2-й вариант рН 10,7, ОВП +370 мВ (ХСЭ). Электрообработка проводилась в сравнении с исходными растворами. Получены при проращивании семян в электрообработанных растворах следующие результаты. Стимуляторами роста семян ярового ячменя и яровой пшеницы после замачивания их семян является раствор NaCl+NH4Cl смеси 0,9-1 г/л в соотношении 89-90% NaCl и 10-11% NH4Cl. Замедлителем роста семян ярового ячменя и яровой пшеницы после замачивания их семян является раствор NaCl+KCl смеси 0,9-1 г/л в соотношении 89-90% NaCl и 10-11% KCl, в сравнении с контролем (исходные растворы без обработки). Таким образом, при использовании без-диафрагменного электролизера оптимизируется технология обработки семян, расширяются показатели растворов до и после электрообработки, впервые показана возможность как стимуляции, так и замедления проращивания семян ярового ячменя и яровой пшеницы, электрообработанные растворы приготовлялись в электролизере без диафрагмы, расширяется ассортимент электро-обработанных растворов.
Keywords: aqueous solutions, hydrogen exponent (pH), redox, sodium salts, potassium and ammonium salts, electrical treatment, membraneless electrolyser, soaking, seeds, roots, seedlings.
The paper presents materials on the development of a method for regulating the growth of spring barley and spring wheat plants by soaking their seeds in solutions of a salt mixture of 0.8-1.2 g L NaCl and NH4Cl in a ratio of 89-90% NaCl and 10-11% NH4Cl for Test 1; 89-90% NaCl and 10-11% KCl for Test 2 after electrical treatment in the "MELESTA" mem-braneless electrolyser. The parameters of electrical treatment were as following: in Test 1, electric current intensity of 0.2-0.4 A, voltage of 38 V and temperature of 20-21°C; in Test 2, current strength of 0.3-0.4 A, voltage of 38 V and temperature of 20-22°C. The quality parameters of the solutions after electrical treatment were as follows: in Test 1, the pH of 4.0 and the redox of + 506 mV (Brown electrode); in Test 2, the pH of 10.7 and the redox of +370 mV (Brown electrode). The electric treatment was carried out in comparison with the initial solutions. The following results were obtained in seed germination in electro-treated solutions. Growth promoters for spring barley and spring wheat seeds after soaking their seeds was the solution of NaCl + NH4Cl mixture of 0.9-1 g L in a ratio of 89-90% NaCl and 10-11% NH4Cl. Growth retardants for spring barley and spring wheat seeds after soaking their seeds was the solution of NaCl + KCl of the 0.9-1 g L mixture in a ratio of 89-90% NaCl and 10-11% KCl, in comparison with the control (initial solutions without treatment). Thus, when mem-braneless electrolyser was used, the technology of seed treatment was optimized, the parameters of solutions were expanded before and after the electrical treatment; the possibility of both stimulation and retardation of germination of spring barley and spring wheat seeds was proved for the first time; electro-treated solutions were prepared in mem-braneless electrolyser; and the range of electro-treated solutions was expanded.
Осадченко Иван Михайлович, д.х.н., проф., Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции, г. Волгоград. Тел.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected]. Горлов Иван Федорович, д.с.-х.н., проф., академик РАН, Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции; Волгоградский государственный технический университет. Тел.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected]. Харченко Оксана Владимировна, к.с.-х.н., Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции, г. Волгоград. Тел.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected].
Osadchenko Ivan Mikhaylovich, Dr. Chem. Sci., Prof., Povolzhskiy (Volga Region) Research Institute of Meat and Dairy Production and Processing, Volgograd. Ph.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected]. Gorlov Ivan Fedorovich, Dr. Agr. Sci., Prof., Member of Rus. Acad. of Sci., Povolzhskiy (Volga Region) Research Institute of Meat and Dairy Production and Processing; Volgograd State Technical University. Ph.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected]. Kharchenko Oksana Vladimirovna, Cand. Agr. Sci., Povolzhskiy (Volga Region) Research Institute of Meat and Dairy Production and Processing, Volgograd. Ph.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected].
Николаев Дмитрий Владимирович, к.с.-х.н., Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции, г. Волгоград. Тел.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected].
Nikolayev Dmitriy Vladimirovich, Cand. Agr. Sci., Povolzhskiy (Volga Region) Research Institute of Meat and Dairy Production and Processing, Volgograd. Ph.: (8442) 39-10-48. E-mail: [email protected].
Введение
Электрообработанные (электроактивированные) водные растворы солей находят применение в сельском хозяйстве, медицине [1-3].
Электроактивированные водные растворы (ЭАВР) солей, в т.ч. поваренной соли хлорида натрия, хлорида калия и др. получают путем обработки их в диафрагменных электролизерах-активаторах постоянным электрическим током. При этом в катодной камере получают раствор — щелочной ка-толит с рН 9-12, в анодной — раствор кислый с рН 2-5 и окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) относительно хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ) -100...-1000 мВ и +300...+1100 мВ соответственно. Католит содержит восстановители и активные частицы, анолит — окислители и другие активные частицы, включая структурно-энергетические изменения воды [1-4]. Как католит, так и анолит обладают биоактивностью, в частности, ро-стостимулирующим действием на семена растений, средством регулирования рН растворов и ингибирования развития вредной микрофлоры [2, 4]. В качестве растворителя используют питьевую водопроводную воду, либо дистиллированную воду. В литературе описаны различные способы и технологии получения и применения фракции ЭАВР минеральных солей с концентрацией от 1 до 10 г/л.
В работе [5] представлен способ получения солода при производстве пива, включающий использование при замачивании ячменя католитом с рН 11-13 и ОВП до — 950 мВ.
Описаны различные способы регулирования проращивания семян и роста растений путем замачивания семян как для стимуляции, так и для ингибирования (замедления).
Одним из эффективных и экологически безопасных способов являются способы замачивания в ЭАВР семян и их проращивания во влажном состоянии. Однако имеются сведения, что эффективность католита с рН 12,0-13,5 и рН 2,0 связана с угнетением растений [6].
Известен способ замачивания семян ячменя в анолите с рН 2,4-4,0, ОВП + 1000.. . + 1160 мВ и концентрацией «активного» хлора 210 мг/л в течение 2 ч [7].
В качестве исходного раствора использовали раствор хлорида натрия, а проро-щенное зерно и проростки применяли в качестве кормовой добавки. Указывалось, что при проращивании семян вследствие гидролитических и биохимических процессов биомасса обогащается легкоусвояемыми веществами — декстрозой, амидами и аминокислотами, жирными кислотами и витаминами и т.д., но относительно высокая концентрация активного хлора может отрицательно повлиять на активность ферментов и развитие растений.
Известен способ замачивания и проращивания семян озимой пшеницы в анолите с рН 4,5 и в католите с рН 9,4 в смеси в соотношении 80:20% [8]. Но в работе не указаны параметры электрообработки.
В вышеприведенных источниках в большинстве случаев использовали диафраг-менный электролизер, нет описания электролизеров, параметров их эксплуатации, узок круг показателей качества растворов, сложности с эксплуатацией электролизеров с диафрагмой.
Цель работы — оптимизация способа проращивания семян злаковых культур, получение дополнительных сведений по технологии и качеству продукции.
Материалы и методы
В качестве объектов исследований выбраны дистиллированная вода по ГОСТ 2874-82, хлорид натрия — по ГОСТ 4223-74, хлорид калия — по ГОСТ 4234-80, хлорид аммония реактивной чистоты — по ГОСТ 3773-72.
Измерения рН и ОВП проводили на приборе типа «Нитрон» согласно инструкции по эксплуатации при комнатной температуре, в трехкратной повторности и вычисляли усредненный показатель.
Результаты исследований и их обсуждение
После предварительных опытов электрообработку растворов проводили в непроточном бездиафрагменном электролизере прибора типа «МЕЛЕС-ТА» (производитель ООО «МЕЛЕСТА», г. Уфа, РФ) с усовершенствованием, в т.ч. заменой крышки на пластину из оргстекла и выпрямителя типа ВСА-5К, что позволяло контролировать показатели электрообработки, анализировать пробы растворов. Общий объем прибора около 1 л.
Материалы катода — нержавеющая сталь, анода — тип ОРТА с поверхностью по 5 см2. После проведения экспериментов изменений параметров и поверхности электродов не обнаружено.
В качестве растворов использовали следующие: 0,8-1,2 г/л смеси NaCl и NH4Cl в соотношении 89-90% NaCl и 10-11% NH4Cl — 1-й вариант, либо вместо NH4Cl — KCl — 2-й вариант.
В результате электрообработки при температуре 20-30оС образовывались рабочие растворы для замачивания и проращивания семян пшеницы и ячменя в течение 7 сут. согласно требованиям ГОСТ 1203884 с определением морфологических показателей (длин проростков и корешков). Замачивали в течение 2-3 ч. В контроле использовали исходные растворы смеси солей. Исходные растворы готовили путем взятия навесок солей и их растворения в мерной колбе. Растворы после электрообработки имели: в 1-м варианте рН 3,5-4,5 ОВП +450...+550 мВ, во 2-м варианте рН 10,0-11,0 ОВП +300...+500 мВ. Получены положительные результаты замачивания и проращивания семян.
Примеры проведения экспериментов.
Пример 1. Электрообработка водных растворов солей.
В электролизер загружали 1 л раствора 0,9 г/л NaCl и 0,1 г/л NH4Cl. Продолжительность обработки 30 мин. при силе тока 0,2-0,4 А, напряжении 38 В, температуре 20-21оС.
Показатели качества растворов (1-й вариант):
рН ОВП, мВ (ХСЭ)
Исходный раствор (ИР-1) 8,0 +307 Раствор после электрообработки (РЭ-1) 4,0 +506
Раствор содержал «активный» хлор качественно по йодометрической методике.
Пример 2. Электрообработка водных растворов солей 0,9 г/л NaCl + 0,1 г/л KCl при силе тока 0,3-0,4 А, напряжении 38 В, температуре 20-22оС.
Показатели качества растворов (2-й вариант):
рН ОВП, мВ
(ХСЭ)
Исходный раствор (ИР-1) 8,4 +215
Раствор после электро-
обработки (РЭ-1) 10,7 +370
Раствор качественно содержал «активный» хлор согласно йодометрической методике.
Пример 3. Семена ярового ячменя и яровой пшеницы замачивали в исходных растворах и растворах после электрообработки и проращивали в течение 7 сут.
Таблица
Показатели качества семян
Из данных таблицы следует, что стимуляторами растений являются растворы в 1-м варианте: прирост длины корней раствора РЭ-1 против контроля ИР-1 на ячмене 13,1 мм (16,2%), проростков 7,2 мм (7,4%); прирост корней на пшенице 22,5 мм (30,7%), проростков 6,7 мм (5,6%). Замедлителями роста являются растворы во 2-м варианте: убыль длин корней раствора РЭ-2 против ИР-2 на ячмене 44,3 мм (41,5%), проростков 0,8 мм (0,9%); убыль длин корней на пшенице 36,0 мм (37,3%), проростков 8,9 мм (8,4%). Электрообработка растворов в приборе без диафрагмы позволило снизить напряжение на 0,5 В и расход электроэнергии.
Выводы
Таким образом, при использовании без-диафрагменного электролизера оптимизируется технология обработки семян, расширяется диапазон параметров электрообработки, показателей растворов до и после нее с указанием конструкции электролизера-активатора. Впервые показана возможность как стимуляции, так и замедления проращивания семян и роста растений ярового ячменя и яровой пшеницы ЭАВР в бездиафрагменном электролизере, расширяется ассортимент электрообработанных растворов. Следует заметить, что стимуляция и замедление проращивания ячменя используются в технологии получения солода и пива [4].
Разработанная технология запатентована в РФ [9].
Раствор Длина корней, Длина
замачивания мм проростков, мм
Яровой ячмень
ИР-1 80,9 97,8
РЭ-1 94,0 105,0
ИР-2 106,7 83,8
РЭ-2 62,4 89,0
Яровая пшеница
ИР-1 73,3 119,5
РЭ-1 95,3 126,2
ИР-2 96,4 105,7
РЭ-2 60,4 96,8
Библиографический список
1. Бахир В.М. Электрохимическая активация: в 2 ч. - М.: ВНИИИМТ, 1992. - 657 с.
2. Осадченко И.М., Горлов И.Ф. Технология получения электроактивированной воды, водных растворов и их применение в АПК: монография. — Волгоград, 2010.
3. Осадченко И.М., Горлов И.Ф., Николаев Д.В. Технология получения зеленых кормов путем стимуляции замачивания и проращивания семян пшеницы с использованием электроактивированных растворов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2014. — № 1 (111). — С. 80-83.
4. Zhang, J. Blaszczyk, A. Grifo, J., et al. Electrical activation and in vitro development of human acolytes which failed fertilization following intracytoplasmic sperm injection // Fertility and Sterility. — 1999. — Vol. 7. — P. 509-512.
5. Чернова Е.В., Гернет М.В., Шабуро-ва Л.Н. и др. Способ производства солода — RU 2247143, № 2003137513, заявл. 26.12.2003; опубл. 27.02.2005.
6. Бирюлина Т.В. Электрохимическая активация — технология экологически чистого будущего // Активация воды. — 1996. — № 3. — С. 22-24.
7. Филоненко В.Н. и др. Использование электроактивированной воды в процессе проращивания зерна для сельскохозяйственных животных // Активация воды. — 1996. — № 5. — С. 1-5.
8. Овчинников А.С., Пындак В.И. Повышение урожайности озимой пшеницы // Вестник РАСХН. — 2007. — № 1. — С. 30-31.
9. Осадченко И.М., Горлов И.Ф., Николаев Д.В. и др. Способ регулирования роста растений — RU 2565260, № 2014121934, заявл. 29.05.2014; опубл. 20.10.2015, Бюл. № 29.
+
References
1. Bakhir V.M. Elektrokhimicheskaya akti-vatsiya. V 2-kh ch. - M.: VNIIIMT, 1992. -657 s.
2. Osadchenko I.M., Gorlov I.F. Tekhno-logiya polucheniya elektroaktivirovannoy vody, vodnykh rastvorov i ikh primenenie v APK: monografiya. — Volgograd, 2010.
3. Osadchenko I.M., Gorlov I.F., Nikola-ev D.V. Tekhnologiya polucheniya zelenykh kormov putem stimulyatsii zamachivaniya i prorashchivaniya semyan pshenitsy s ispol-zovaniem elektroaktivirovannykh rastvorov // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2014. — № 1 (111).
— S. 80-83.
4. Zhang, J. Blaszczyk, A. Grifo, J., et al. Electrical activation and in vitro development of human acolytes which failed fertilization following intracytoplasmic sperm injection // Fertility and Sterility. — 1999. — Vol. 7. — P. 509-512.
5. Chernova, E.V., Gernet M.V., Sha-burova L.N. i dr. Sposob proizvodstva soloda
— RU 2247143, № 2003137513, zayavl. 26.12.2003, opubl. 27.02.2005.
6. Biryulina T.V. Elektrokhimicheskaya ak-tivatsiya — tekhnologiya ekologicheski chisto-go budushchego / / Aktivatsiya vody. — 1996. — № 3. — S. 22-24.
7. Filonenko V.N. i dr. Ispolzovanie el-ektroaktivirovannoy vody v protsesse prorashchivaniya zerna dlya selskokho-zyaystvennykh zhivotnykh // Aktivatsiya vody. — 1996. — № 5. — S. 1-5.
8. Ovchinnikov A.S., Pyndak V.I. Pov-yshenie urozhaynosti ozimoy pshenitsy // Vestnik RASKhN. — 2007. — № 1. — S. 30-31.
9. Osadchenko I.M., Gorlov I.F., Nikola-ev D.V. i dr. Sposob regulirovaniya rosta ras-teniy — RU 2565260, № 2014121934, zayavl.
29.05.2014, opubl. 20.10.2015. Byul. № 29.
+
УДК 634.74:631.526.32(470.5) О.М. Завалишина, М.С. Лёзин, В.А. Севрюкова
O.M. Zavalishina, M.S. Lezin, V.A. Sevryukova
ОЦЕНКА СОРТОВ ЖИМОЛОСТИ ПО РЯДУ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО УРАЛА
EVALUATION OF HONEYSUCKLE VARIETIES REGARDING COMPLEX OF INDICES UNDER THE CONDITIONS OF THE MIDDLE URALS
Ключевые слова: жимолость синяя, оценка Keywords: sweet-berry honeysuckle, evaluation
сорта, общее состояние растений, плод, пло- of varieties, plant general condition, fruit, fruiting,
доношение, урожайность, устойчивость к бо- yield, disease and pest resistance, adaptability. лезням и вредителям, адаптивность.
