УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН, ПОДЛЕЖАЩИХ ХРАНЕНИЮ

Полезная модель относится к способам воздействия на семена растений и может быть использована при обработке заложенных на хранение семян для увеличения продолжительности срока их хранения, и относится к семенам, полученным таким способом.
Известно, что семена стареют при хранении, при этом утрачиваются их посевные качества (Веселова, Т.В. Изменение состояния семян при их хранении, проращивании и под действием внешних факторов (ионизирующего излучения в малых дозах и других слабых воздействий), определяемое методом замедленной люминесценции: автореферат дис. докт. биол. наук/Т.В. Веселова. - М., Московский государственный университет, 2008. 48 с.).
Известно устройство для обработки семян, включающее ванну (камеру) для обработки семян, прикрепленный к ней электродинамический излучатель динамического удара, соединенный с импульсной электрической установкой, генерирующей импульсы с частотой 5-10 имп/с (патент RU 100354, МПК А01С 1/00, 20.12.2010).
Недостатком устройства является трудность дозирования воздействия при использовании серии импульсов.
Известна установка для обработки семян, содержащая защитный герметизированный объем, обеспечивающий попадание взрывчатой смеси в окружающую среду и локализацию внутри него энергии сгорания взрывчатой смеси, снабженный клапаном для заполнения защитного объема зерном, клапаном для откачки из защитного объема воздуха и заполнения межзернового пространства стехиометрической смесью водорода и кислорода, клапаном для выпуска зерна после его обработки и запальной свечей для инициирования фронта пламени (авт. св. SU 925268, МПК A01G 7/04, А01С 1/00, 07.05.1982).
Недостатком устройств является увеличение температуры на фронте ударной волны при распространении ее в газовой среде (Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Ударные волны большой амплитуды в газах. УФН, 1957, т. 63, вып. 3, с. 613-641).
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ударно-волновой обработки семян, состоящее из защитного кожуха, на дне которого расположен контейнер с помещенными в ткань семенами. Заряд взрывчатого вещества располагается на детонирующем шнуре, соединенном с электродетонатором. Полость защитного кожуха заполнена рабочей средой - водой (патент RU 2083073, МПК А01С 1/00, A01G 7/04, 10.07.1997 г.).
Недостатком устройства является воздействие воды, вызывающее набухание семян и возможное снижение их жизнеспособности при некачественном просушивании после обработки.
Задачей полезной модели является разработка устройства для обработки подлежащих хранению семян, позволяющего регулировать соотношение аморфных и стекловидных полимеров в обрабатываемом семенном материале.
Технический результат заключается в увеличении срока хранения и всхожести семян.
Технический результат достигается при использовании устройства для обработки семян, подлежащих хранению, состоящего из защитного кожуха с водной рабочей средой, внутри которого установлен заряд водостойкого взрывчатого вещества, расположенный на детонирующем шнуре, соединенном с элсктродетонатором, а на дне которого установлен контейнер для семян с расположенным на поверхности сетчатым материалом, при этом защитный кожух выполнен в виде охлаждающего контура и дополнительно снабжен мелкоячеистой сеткой, установленной между зарядом взрывчатого вещества и контейнером для семян, а водная рабочая среда выполнена в виде 0,1…1М солевого раствора нитрата кальция с рабочей температурой -5…0°С.
Сущность технического решения заключается в том, что устройство для обработки семян, подлежащих хранению, позволяет произвести обработку семян при условии их объемного сжатия в течение короткого промежутка времени, не разрушая семена как биологические объекты, а улучшая их свойства.
Ударно-волновая обработка семян взрывом в среде раствора нитрата кальция заявленной концентрации при низкой температуре обеспечивает перевод биополимеров из аморфного состояния в кристаллическое. В результате всестороннего сжатия полимера рабочей средой при температуре -5…0°С биополимеры переходят в стеклообразное состояние, состав и концентрация рабочей среды обеспечивает жесткость клеточной стенки, удаление излишков воды из семян и обеспечивает их питательным элементом азотом. В результате этого повышается устойчивость семян к естественному старению и увеличивается срок их хранения.
Охлаждающий контур позволяет поддерживать требуемый интервал температур рабочей среды, а мелкоячеистая сетка обеспечивает равномерность ударного воздействия, его всестороннее воздействие, что позволяет обеспечить требуемый уровень воздействия и защитить обрабатываемые семена от избыточного действия температуры и давления в ударной волне. Таким образом, обеспечивается устойчивость семян в процессе обработки для увеличения их срока хранения.
На чертеже показано устройство для обработки семян, подлежащих хранению.
Устройство для обработки семян, подлежащих хранению, состоит из выполненного в виде охлаждающего контура защитного кожуха 1 с водной рабочей средой 2, выполненной в виде 0,1…1М солевого раствора нитрата кальция.
Внутри защитного кожуха 1 установлен заряд водостойкого взрывчатого вещества 3, расположенный на детонирующем шнуре 4, соединенном с электродетонатором 5. На дне защитного кожуха 1 установлен контейнер 6 для семян 7. Семена 7 прикрыты сетчатым материалом 8, расположенным на поверхности контейнера 6. Защитный кожух 1 снабжен мелкоячеистой сеткой 9, установленной между зарядом взрывчатого вещества 3 и контейнером 6 для семян 7. Сверху защитный кожух 1 закрыт крышкой 10. Устройство работает следующим образом.
На дно защитного кожуха 1 укладывают контейнер 6 с семенами 7. Семена 7 накрывают сетчатым материалом 8, устанавливают внутри защитного кожуха 1 мелкоячеистую сетку 9. Полость защитного кожуха 1 заполняют водной рабочей средой 2 в виде 0,1…1М солевого раствора нитрата кальция с рабочей температурой -5…0°С. Внутри охлаждающего контура защитного кожуха 1 пускают охлаждающую жидкость с заданной температурой в диапазоне -10…-5°С.
Защитный кожух 1 закрывают крышкой 10 с закрепленным на ней детонирующим шнуром 4 и зарядом взрывчатого вещества 3. Длиной детонирующего шнура 4 регулируют расстояние R от заряда взрывчатого вещества 3 до поверхности семян 7. Расстояние зависит от вида и размера семян, а также от массы Q заряда взрывчатого вещества 3.
Затем с помощью электродетонатора 5 производят детонацию заряда взрывчатого вещества 3.
После этого семена 7 сушат до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре и относительной влажности воздуха не более 60%. Сушка до воздушно-сухого состояния необходима для того, чтобы не допустить дальнейшее прорастание семян, их гибель и снижение сроков хранения. Кроме того, сушить семена необходимо для того, чтобы обеспечить их равномерное высыпание из сеялки во время сева, поскольку набухшие семена имеют больший объем и склеиваются друг с другом.
Семена 7, прошедшие обработку, подлежат хранению в сухом месте при температуре не выше 30°С.
Давление на фронте ударной волны рассчитывают по формуле (Пихтовников Р.В. Штамповка листового материала взрывом/Р.В. Пихтовников, В.И. Завьялова. М.: Машиностроение, 1964, 176 с.):
где Р - давление, MПa; Q - масса заряда взрывчатого вещества, кг; R расстояние от центра взрыва до поверхности семян, м.
Масса заряда взрывчатого вещества 3 находится путем решения уравнения (1).
-8
-9
Величина давления стеклования также зависит от температуры и скорости воздействия (Бартенев, Г.М. Физика полимеров/Г.М. Бартенев, С.Я. Френкель/Под ред. д-ра физ.-мат. наук А.М. Ельяшевича. Л.: Химия, 1990, 432 с.). Наименьшее время релаксационных процессов составляет 10-10 с, что существенно превышает время прохождения ударной волны (13,9-19,6 мкс) (Нефедьева Е.Э. Физиолого-биохимические процессы и морфогенез у растений после действия импульсного давления на семена: Автореферат дис. докт. биол. наук. М., 2011, 40 с.). Стеклообразные тела имеют бесконечно высокие времена релаксации.
Всхожесть семян пшеницы, обработанных в заявленном устройстве при разном давлении на фронте ударной волны, определяли по ГОСТ 120.38-84 (Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести.-Введ. 01.07.86.) через 3 года хранения. Стекловидность определяли с помощью диафаноскопа по ГОСТ 10987-76 (Зерно. Методы определения стекловидности (с Изменениями № 1, 2) Введ. 15.11.76). Контроль семян, не прошедших обработку в устройстве. Результаты представлены в таблице.
Значения всхожести семян рассчитаны из 4-х повторностей; достоверность различий вариантов опыта относительно контроля приведена для уровня существенности р≤0,05 (*).
Из таблицы видно, что использование устройства для обработки семян, подлежащих хранению, обеспечивает продление срока хранения семян и увеличивает их всхожесть спустя длительный срок хранения.
Таким образом, использование устройства для обработки семян, подлежащих хранению, защитный кожух которого выполнен в виде охлаждающего контура и дополнительно снабжен мелкоячеистой сеткой, установленной между зарядом взрывчатого вещества и контейнером для семян, а водная рабочая среда выполнена в виде 0,1…1М солевого раствора нитрата кальция с рабочей температурой -5…0°С, обеспечивает увеличении срока хранения и всхожести обрабатываемых семян.