О предпосевной обработке семян. Или всё новое это хорошо забытое старое.

Как правило, предпосевная обработка семян направлена на улучшение биологических свойств, стимуляцию развития, защиту от болезней и вредителей, повышение стойкости растений к стрессовым условиям. Улучшение посевных качеств семян возможно различными приемами, в частности это могут быть физические, биологические, химические методы обработки, способствующие улучшению качества семян.

В сельскохозяйственном производстве для повышения урожайности семян традиционно применяют химические средства. Для борьбы с семенной инфекцией и болезнями вегетирующих растений могут быть использованы фунгициды, регуляторы роста, соли микроэлементов, микроудобрения. Однако к недостаткам химической предпосевной обработки следует отнести низкую экологическую чистоту препаратов, накопление их в биомассе растений и, в ряде случаев, влияние на генетическую структуру. Отдельные фунгициды и стимуляторы содержат соли тяжёлых металлов, не разлагающиеся в природных условиях и попадающих в организм человека и животных, что может приводить к интоксикации организма и хроническим заболеваниям.

К биологическим методам стимуляции роста растений следует отнести обработку семян и растений препаратами, изготовленными на основе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, грибов, суспензий, бактерий. Нужно отметить, что бактериальные препараты в меньшей степени воздействуют на окружающую среду и быстрее инактивируются, чем химические. Однако к числу недостатков таких препаратов следует отнести трудности в определении рациональных доз, как для посевного материала, так и для опрыскивания вегетирующих растений. Кроме того, биологические препараты имеют короткие сроки хранения и требуют строгое соблюдение температурного режима хранения.

Для химических и биологических методов предпосевной обработки семян разработано и выпускается значительное количество типов протравливателей. Однако использование таких установок требует, как специальной подготовки, так и использования средств индивидуальной защиты персонала, работающего на этих установках.

Существенно меньший экологический вред имеют физические методы воздействия на семена. К таким методам относят обработку ультразвуком, ионизирующими излучениями, электромагнитными полями, термическую обработку, фотоэнергетическое или оптическое воздействие, в том числе когерентными излучениями. Но главным недостатком термического метода воздействия является длительность обработки посевного материала и, как правило, низкая производительность машин такого типа. Значительная стоимость оборудования и источников ультразвуковых колебаний, неоднозначность влияния звуковых колебаний на внутриклеточные процессы растений существенно ограничивают использование ультразвуковых установок для предпосевной обработки семян. Установки на основе ионизирующих излучений не нашли применения в практике сельскохозяйственного производства и используются в основном в исследовательских целях. Причина тому – как невысокая производительность, так и возможность размещения их лишь в специально оборудованных помещениях.

Наибольший интерес исследователей и практиков с точки зрения получения «экологически чистой» продукции имеют физические методы воздействия на семена растений, реализуемые на основе электрических и электромагнитный полей – обработка в постоянном или переменном магнитном поле, в электростатическом поле, в поле коронного разряда. Эффекты воздействия электромагнитных и магнитных полей (постоянных, переменных, комбинированных) на биологические объекты достаточно хорошо описаны в литературе. Данные воздействия, не являясь ионизирующими излучениями и не вызывая необратимых химических изменений в живой системе, возбуждают когерентные колебательные и вращательные процессы в семенах и растениях и вызывают биологические эффекты, требующие количества энергии существенно ниже уровня ионизационных потенциалов. Клетки и их мембраны способны использовать энергию внешних электромагнитных полей, превращая ее в энергию молекулярных и клеточных процессов. Однако в практике установки на основе электрических и электромагнитных полей применения также не нашли прежде всего из-за их конструктивной сложности, высокой стоимости и высокой опасности поражения персонала токами высокого напряжения.

Особняком в перечне технологий предпосевной обработки стоят установки, основанные на фотоэнергетическом или оптическом воздействии на семена растений. К их числу следует отнести КЛ-11 (установка передвижного типа), КЛ-13 (лазерная установка для зернотоков), установка «Львов-1 Электроника». Массовое производство их было организовано в 70...80-е годы прошлого века. Несколько позже разработана установка ЛОС (лазерный облучатель сельскохозяйственный). Использование установок лазерной предпосевной обработки семян позволяло увеличить урожай в среднем на 11...12%, в ряде случаев отмечался прирост урожайности до 30%.

Значительным недостатком названных установок явилось использование в качестве излучателя газовых гелий-неоновых лазеров, у которых ресурс ламп накачки не превышал 500 часов. По существу все описанные лазерные установки на сегодняшний день вышли из строя из-за отказа, прежде всего, ламп накачки. Замена их оказалась невозможна, поскольку заводы, изготавливавшие такие лампы, остановлены в 90-е годы прошлого века. Одновременно газовые лазеры не имеют возможности изменять в широком диапазоне мощность излучения, меняя соответственно параметры обработки семян.

Тем не менее, наиболее перспективным направлением предпосевной обработки семян следует считать технологии, основанные на фотоэнергетическом воздействии на семена растений когерентным оптическим излучением. Ресурс современных лазерных установок может быть увеличен за счет замены газовых гелий-неоновых лазеров современными полупроводниковыми лазерными диодами, имеющими аналогичный спектр излучения. В этом случае конкурентными преимуществами установки и технологии оптической предпосевной обработки семян будут следующие:

  1. отсутствие экологического загрязнения окружающей среды и растений;
  2. отсутствие необходимости специальной подготовки и средств индивидуальной защиты персонала;
  3. существенный (до 30%) рост урожайности сельскохозяйственных культур;
  4. сокращение в ряде случаев расхода семенного материала при посеве (за счет увеличения полевой всхожести);
  5. окупаемость в течение первого года эксплуатации.

Для обработки малых партий семян подобная установка "Луч-2" (рис. 1), реализующая фотоэнергетическое воздействие на семена растений когерентным оптическим излучением, на основе полупроводниковых лазерных диодов разработана и изготовлена по заказу АО «ТК «Завьяловский»» коллективом учёных Ижевской ГСХА. Конструкция её позволяет менять такие параметры как оптическая мощность диодов, время обработки семян, число одновременно включённых излучателей, что позволяет в значительной степени подбирать режимы обработки, добиваясь требуемой эффективности для каждой из культур и сортов сельскохозяйственных растений.

С использованием установки "Луч-2" проведены лабораторные и полевые исследования влияния лазерной предпосевной обработки семян пшеницы сорта «Иргина». Полевые исследования проводились на микроделянках опытного поля учхоза академии. Получено как существенное увеличение полевой всхожести семян (до 50%), так и урожайности (до 30%) пшеницы сорта "Иргина".

В течение лета-осени 2017 года на полях ЗАО «Птицефабрика «Чайковская»» аналогичные работа выполнялась с яровой пшеницей «Экада 70». Исследования проводили по 14 режимам (вариантам) обработки семян в шестикратной повторности. Каждый вариант отличался своим набором таких параметров установки, как оптическая мощность диодов, время обработки семян, число одновременно включённых излучателей, В табл.1 представлены наиболее эффективные из них.

В контрольном варианте урожайность яровой пшеницы составила 34,1 ц/га, что достаточно близко к сортовым показателям. Обработка семян на установке «Луч-2» позволила в зависимости от выбранного режима получить 43…45 ц/га, или на 9…11 ц/га (25…31%) больше. Такая прибавка урожайности подтверждается структурой урожая, а именно увеличением количества продуктивных растений на 21 – 34 %, количества продуктивных стеблей на 31…37 % и массы 1000 зерен на 5…10 % по отношению к контрольному варианту.