УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности, к растениеводству и может быть использована для предпосевной обработки семян.
Известно влияние ультрафиолетового излучения на физиологические характеристики растений [1]. Известно использование газоразрядных ртутных ламп высокого давления (марки ДРТ), обеспечивающих ультрафиолетовое излучение в области длин волн λ=240-400 нм для облучения растений [2]. Лампы ДРТ имеют богатый спектр ультрафиолетового излучения (от 240 до 400 нм), хотя для получения эффекта используется диапазон 300-350 нм. Это приводит к неэффективному использованию энергии, потребляемой технической системой. Известно также, что использование люминесцентных ртутных ламп, например ламп ЛЭ-30 с максимумом излучения на длинах волн 340-347 нм [3], улучшает ростовые процессы растений. Общим недостатком всех указанных устройств является наличие ртути в рабочей среде колбы, что делает их небезопасными при эксплуатации в сельскохозяйственных учреждениях: в случае разгерметизации колбы требуется демеркуризация помещений, оборудования и, например, посевного материала. Кроме того, использование ртутных ламп требует специальной и дорогостоящей процедуры утилизации отработавших колб [4]. Поэтому, например, в странах ЕС с 2009 года начато поэтапное выведение содержащих ртуть ламп из производственного цикла. Еще один общий недостаток - повышенные требования к электробезопасности оборудования, рабочий ток в котором составляет несколько ампер. Кроме того при долговременной эксплуатации ртутных ламп необходимо контролировать их лучистый поток для обеспечения необходимых доз воздействия.
Наиболее близкий аналог устройства включает источник ультрафиолетового излучения (ртутная лампа высокого давления) и ультрафиолетовые светофильтры, пропускающие излучение, примерно соответствующее коротковолновому краю пропускания ультрафиолетового излучения атмосферой (примерно 290-320 нм) [5]. При определенных дозах это излучение оптимально для стимуляции прорастания семян сосны обыкновенной. Недостатком устройства является наличие ртути в колбе, повышенные требования по электробезопасности, необходимость контроля стабильности выхода излучения и необходимость использования светофильтров для выделения физиологически активного ультрафиолетового излучения.
Задачей полезной модели является уход от содержащих ртуть ламп, обеспечение безопасности работы с устройством, долговременной стабильности выхода излучения и, одновременно, благоприятного физиологического действия на растения, в т.ч. увеличение энергии прорастания, количества проросших семян, всхожести и урожайности при облучении семян сельскохозяйственных культур.
Указанная задача достигается за счет того, что устройство для ультрафиолетовой обработки семян, содержащее источник ультрафиолетового излучения, согласно техническому решению, содержит в качестве источника излучения узкополосную эксиплексную лампу барьерного разряда на рабочих молекулах XeCl*.
Применяемая лампа характеризуется молекулярным спектром излучения, коротковолновому краю пропускания ультрафиолетового излучения атмосферой, а именно, интенсивной полосой В→Х электронно-колебательных переходов молекулы XeCl*. На диапазон длин волн 290-320 нм приходится 82-88% лучистого потока в ультрафиолетовой области спектра.
Конструктивно лампы барьерного разряда представляют собой колбы из диэлектрического, прозрачного на рабочей длине волны материала, на поверхности которых расположены металлические электроды, к которым прикладывается импульсное или синусоидальное напряжение с частотами от нескольких Гц до нескольких МГц. Конструкции этих устройств могут быть различными (коаксиальными, планарными, цилиндрическими) в зависимости от давления рабочей среды, амплитуды и частоты прикладываемого напряжения. Пробой осуществляется между диэлектрическими барьерами, создавая неравновесную плазму, энергия электронов которой может достигать нескольких электрон-вольт, в то время как характерная температура тяжелых частиц сопоставима с температурой диэлектрических барьеров и не превышает, как правило, 100 С. Использование барьерного разряда обеспечивает чистоту спектров излучения, долговечность рабочей среды, электробезопасность эксплуатации (что связано с небольшими величинами тока - до десятка мА). Кроме того, указанная рабочая среда не содержит ртути. В оптимальных условиях возбуждения эксиплексные лампы на молекулах XeCl* обеспечивают долговременную стабильность излучения: за 8000 часов эксплуатации спад величины лучистого потока не превышает 8-10%.
Физиологическое действие излучения предложенного устройства было определено на различных сельскохозяйственных культурах. В частности, оптимальными дозами облучали семена гибрида огурца «Простой-холостой». Посеянные на чашки Петри семена дали, по сравнению с контролем, увеличение количества проросших семян в 2.3 раза. Дополнительно на всех сроках развития наблюдался ускоренный рост, интенсивное ветвление и увеличение ассимилирующей поверхности на 31% по сравнению с контролем. Особенно отчетливо это проявилось на ранних этапах развития. На стадии плодоношения опытные растения огурца отличались более крупными листьями, обильными боковыми побегами, большим количеством завязей (50%) в расчете на одно растение, что свидетельствует о повышенной потенциальной продуктивности опытных растений. Урожайность при этом увеличилась на 14% по сравнению с контрольными растениями.
При облучении оптимальными дозами семян льна разных (ранне-, средне- и позднеспелых сортов) корнеобразование начиналось на 1-2 суток раньше, чем в контроле. Процент проросших семян увеличился до 3 по сравнению с контролем. Длина корня на десятый день увеличилась в 2.7 раза, а стебля - 3.4.
Аналогичные исследования, проведенные на культурах моркови и картофеля выявили благоприятное физиологического действие излучения эксиплексной XeCl-эксилампы, что проявлялось в увеличении энергии прорастания, всхожести, урожайности и сухой массы.
Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает использование безопасной рабочей среды источника ультрафиолетового излучения, стабильность выхода излучения, сравнительную электробезопасность и, одновременно, обладает благоприятным физиологическим действием на растения. Это может быть использовано при разработке методик и технологий предпосевной подготовки семян сельскохозяйственных культур.
Литература
1. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд. перераб. и доп. М., 2008. 529 с.
2. Гриднев Н.И., Бекузарова С.А., Унежев Х.М. Способ повышения всхожести семян бобовых растений // Патент RU 2312481 C1. Опубликовано: 20.12.2007. Бюл. №35.
3. Газалов B.C., Пономарева Н.Е. Устройство для предпосевной обработки семян оптическим излучением // Патент RU 2278492 C2. Опубликовано: 27.06.2006. Бюл.№18.
4. Wolsey R. The Lamp Disposal Controversy // Lighting Futures. 1998. V.3. №2. P. 1-4.
5. Беляков M.B., Рыбкина С.В. Способ предпосевной обработки семян сосны обыкновенной // Патент RU 2390117 C2. Опубликовано: 27.05.2010. Бюл. №15.