Влияние обработки низкотемпературной плазмой слаботочных высоковольтных разрядов на всхожесть семян и рост проростков пшеницы
Автор: Мунассар Е.Х.А., Андреева О.И., Шорсткий И.А.
Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 1 (65), 2024 года.
Бесплатный доступ
Пшеница - это одна из ведущих продовольственных культур в мире, поэтому важно разработать более эффективные и устойчивые методы её выращивания, чтобы удовлетворить основные потребности людей в продовольствии. Задача улучшения прорастания посевного материала в условиях изменяющихся климатических условий, освоения новых земель является актуальной. Пшеница является основной производимой культурой для внутреннего потребления и на экспорт. В данной работе рассматривается влияние обработки низкотемпературной плазмой слаботочных высоковольтных разрядов на всхожесть семян и рост проростков пшеницы. В качестве вариации режимов обработки использовали режим коронного и искрового разряда. Образцы семян подвергались обработке низкотемпературной плазмой в режиме самотека на разработанной установке. Инкубация образцов в вертикальной ферме проводилась по методике анализа длины проростков и корешков. Результаты показали, что образцы, прошедшие обработку коронным разрядом, демонстрируют улучшенные регидратационные показатели впитывания влаги, длина проростков и корешков почти в 1,5 раза превосходит длину проростков и корешков контрольного образца. Показано, что обработка низкотемпературной плазмой позволяет значительно улучшить контактные свойства поверхности семян с каплей воды, что влияет на показатели регидратации. При увеличении тока разряда и перехода от коронного режима к искровому эффекты термического воздействия возрастают. Данные всхожести при подготовке искровым разрядом показали снижение показателей. Показано влияние низкотемпературной плазмы слаботочных искровых разрядов на всхожесть и рост семян пшеницы. Методика обработки, применимая в исследовании, может быть применима в сельском хозяйстве для улучшения активизации всхожести и роста семян. Дальнейшие исследования будут направлены на поиск оптимальных режимов обработки посевного материала низкотемпературной плазмой слаботочных высоковольтных разрядов.
Низкотемпературная плазма, всхожесть, проращивание пшеницы, коронный разряд, искровой разряд, рост, регидратация, влагосодержание, стимулирование роста
Короткий адрес: https://sciup.org/140305982
IDR: 140305982 | УДК: 621.317 | DOI: 10.55618/20756704_2024_17_1_75-84
Effect of low-temperature plasma treatment of low-current high-voltage discharges on the growth of sprouts and germination characteristics of wheat seeds
Wheat is one of the leading food crops in the world, so it is important to develop more efficient and sustainable methods of growing it to meet people's basic food needs. The task of improving the germination of seed material in conditions of changing climatic conditions, the development of new lands is urgent. Wheat is the main crop produced for domestic consumption and for export. In this paper, the effect of low-temperature plasma treatment of low-current high-voltage discharges on the growth of sprouts and germination of wheat seeds is considered. Corona and spark discharge modes were used as variations of the treatment modes. Seed samples were treated with low-temperature plasma in the gravity flow mode at the developed installation. Incubation of samples in a vertical farm was carried out using the method of analyzing the length of seedlings and roots. The results showed that the samples treated with corona discharge demonstrate improved rehydration rates of moisture absorption, the length of seedlings and roots is almost 1.5 times longer than the length of seedlings and roots of the control sample. It has been shown that treatment with low-temperature plasma can significantly improve the contact properties of the surface of seeds with a drop of water, which affects the rehydration rates. With an increase in the discharge current and the transition from corona mode to spark mode, the effects of thermal exposure increase. Germination data during spark discharge preparation showed a decrease in indicators. The effect of low-temperature plasma of low-current spark discharges on the growth and germination of wheat seeds is shown. The processing technique used in the study can be applied in agriculture to improve the activation of seed growth and germination. Further research will be aimed at finding optimal seed treatment modes with low-temperature plasma of low-current high-voltage discharges.
Список литературы Влияние обработки низкотемпературной плазмой слаботочных высоковольтных разрядов на всхожесть семян и рост проростков пшеницы
- Cheng A., Mayes S., Dalle G., Demissew S., Mas-sawe F. Diversifying crops for food and nutrition security - a case of teff // Biological Reviews. 2017. No 92(1). Р. 188198. DOI: 10.1111/ brv.12225
- Scholtz V., Khun J., Será B., Sery M., Julák J. Effects of Nonthermal Plasma on Wheat Grains and Products // Journal of Food Quality. 2019. Vol. 2019. P. 7917825. DOI: 10.1155/2019/7917825. EDN: VKKVQU
- Abedi T, Mojiri A. Cadmium uptake by wheat (Triti-cum aestivum L.): An overview // Plants. 2020. No 9(4). Р. 500. DOI: 10.3390/plants 9040500
- Abdel-Aal ESM, Rabalski I. Bioactive Compounds and their Antioxidant Capacity in Selected Primitive and Modern Wheat Species // Open Agriculture Journal. 2008. No 2(1). Р. 7-14. DOI: 10.2174/1874331500802010007
- Akbas E., Kilercioglu M., Onder O.N., Koker A., Soyler B., Oztop M.H. Wheatgrass juice to wheat grass powder: Encapsulation, physical and chemical characterization // Journal of Functional Foods. 2017. Vol. 28. P. 19-27. DOI: 10.1016/j .jff. 2016.11.010
- Guimaraes B., Polachini T.C., Augusto PED, Telis-Romero J. Ultrasound-assisted hydration of wheat grains at different temperatures and power applied: Effect on acoustic field, water absorption and germination // Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. July. 2020. No 155. Р. 108045. DOI: 10.1016/j.cep.2020.108045
- Ahmed Z., Manzoor M.F., Ahmad N., Zeng X.A., Din Z ud, Roobab U., et al. Impact of pulsed electric field treatments on the growth parameters of wheat seeds and nutritional properties of their wheat plantlets juice // Food Science & Nutrition. 2020. No 8(5). Р. 2490-2500. DOI: 10.1002/fsn3.1540
- Dobrin D., Magureanu M., Mandache N.B., Ionita MD. The effect of non-thermal plasma treatment on wheat germination and early growth // Innovative Food Science & Emerging Technologies. May, 2015. Vol. 29. P. 255-260. DOI: 10.1016/j.ifset.2015.02.006
- Wang T., Meng Y., Qu G., Liang D., Hu S., Sun Q. Enhancement of Germination and Seedling Growth of Wheat Seed Using Dielectric Barrier Discharge Plasma with Various Gas Sources // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2017. Vol. 37. No 4. P. 1105-1119. DOI: 10.1007/s11090-017-9799-5. EDN: YGEYXC
- Stolárik T., Henselová M., Martinka M., Novák O., Zahoranová A., Cernák M. Effect of Low-Temperature Plasma on the Structure of Seeds, Growth and Metabolism of Endogenous Phytohormones in Pea (Pisum sativum L.) // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2015. Vol. 35. No 4. P. 659-676. DOI: 10.1007/s11090-015-9627-8. EDN: UQYBNF
- Será B., Spatenka P., Sery M., Vrchotová N., Hrusková I. Influence of plasma treatment on wheat and oat germination and early growth // IEEE Transactions on Plasma Science. 2010. Vol. 38. No 10. Part 2. P. 2963-2968. DOI: 10.1109/TPS.2010.2060728. EDN: OLDUID
- Zahoranová A., Kovácik D., Medvecká V., Cernák M., Henselová M., Hudecová D., Kaliñáková B. Effect of Cold Atmospheric Pressure Plasma on the Wheat Seedlings Vigor and on the Inactivation of Microorganisms on the Seeds Surface // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2016. Vol. 36. No 2. P. 397-414. DOI: 10.1007/s11090-015-9684-z. EDN: WUMUJB
- H.G. Abd El-Gawad, A. Abou El-Yazied, S.A. Abd Elhady, N. Helal, S. Mukherjee, R. Farag, O.H. Abd Elbar, M.F.M. Ibrahim, M. Hikal, A. ElKelish, N. El Nahhas, E. Azab, I.A. Ismail, S. Mbarki. Exogenous Y-aminobutyric acid (GABA)-induced signaling events and field performance associated with mitigation of drought stress in Phaseolus vulgaris L // Plant Signaling and Behavior. 2021. Vol. 16. No 2. P. 1853384. DOI: 10.1080/15592324.2020.1853384. EDN: DYNGCJ
- Шорсткий И.А., Мунассар Е.Х. Влияние низкотемпературной атмосферной плазмы слаботочных высоковольтных разрядов на структуру поверхности и водопо-глощающую способность зернового материала // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023. Т. 85. № 2(96). С. 23-31. DOI: 10.20914/2310-1202-2023-2-23-31. EDN: QOSXAQ
- Филатова И.И., Ажаронок В.В., Гончарик С.В., Люшкевич В.А., Жуковский А.Г., Гаджиева Г.И. Влияние режимов воздействия плазмы высокочастотного разряда на стимуляцию всхожести и фитосанитарное состояние семян // Журнал прикладной спектроскопии. 2014. Т. 81. № 2. С. 256-262. EDN: RXOKWN
- Грязькин А.В., Гаврилова О.И., Гостев К.В. Влияние воды, обработанной плазмой, на всхожесть семян сельскохозяйственных культур // Аграрный научный журнал. 2023. № 7. С. 11-16. DOI 10.28983/asj.y2023i7pp11-16. EDN: TCGHBF
- Акильдинова А.А., Усенов Е.А., Бисенбаев А.К., Габдуллин М.Т., Досболаев М.К., Данияров Т.Т., Рамазанов Т.С. Влияние обработки плазмой дкпбр на всхожесть семян пшеницы и активность фермента а-амилазы // Журнал проблем эволюции открытых систем. 2019. Т. 21. № 1-2. С. 68-76. https://peos.kaznu.kz/index.php/peos/ article/view/243/242 (дата обращения 12.12.2023)
- Фефелова С.В., Шайманов А.А., Янченко А.В. Влияние предпосевной обработки семян столовой моркови плазмой на полевую всхожесть и урожайность // Селекция, семеноводство и сортовая агротехника овощных, бахчевых и цветочных культур: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной VII Квасниковским чтениям, Московская обл., Раменский район, д. Верея, 01 декабря 2016 года. ГУП РО "Рязанская областная типография", 2016. С. 304-308. EDN: ZCHKYB
