ОБРАБОТКА ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОНАМИ

И НСТИ Т У Т ИМ . ФРАУН ГОФЕ РА П О ОРГА Н ИЧЕ С КОЙ ЭЛ Е К ТРОН ИКЕ ,
ЭЛ ЕК Т РО ННО - Л У Ч Е В Ы М И П ЛА З МЕ Н Н Ы М ТЕ Х Н ОЛ ОГИЯМ FE P
ОБРАБОТКА ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА
ЭЛЕКТРОНАМИ
ЭКОЛОГИЧНАЯ, ЭФФЕКТИВНАЯ, БЕЗВРЕДНАЯ
ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ОБРАБОТКА ЭЛЕКТРОНАМИ
ЭКОЛО Г ИЧНАЯ, ЭФФЕК ТИВНАЯ, У НИВЕРСА ЛЬНАЯ
Обработка посевного материала ускоренными
также признается и разрешен к использованию в
электронами – это современный и экологичный метод
экологическом земледелии.
при котором совершенно не используются химические
вещества. Возбудители болезней уничтожаются
Обработка электронами воздействует против всех
эффективно и полностью, при этом не повреждается
патогенов, которые находятся внутри оболочки
эндосперм и зерновой зародыш посевного зерна.
семени и на ней. Благодаря прерыванию цепочки
Этот метод служит экологичной и удобной
инфекции, не только ликвидируются патогены,
альтернативой химическому травлению; он удостоен
переносимые в семенах, за счет уничтожения вредных
премии Немецкого сельскохозяйственного общества
микроорганизмов, в частности, бактерий (например,
(DLG) и признан Федеральным биологическим
псевдомонад) и вирусов обеспечивается постоянная
ведомством ФРГ
[1]
«альтернативным методом
защита семян.
химического протравливания».
Поскольку при использовании этого метода на семенах
Использование этой современной технологии
не остается никаких остатков, он особенно подходит в
означает обеспечение на практике охраны труда и
комбинации со средствами биологического укрепления
окружающей среды на самом высшем уровне: метод
растений.
Многообразие
Этот высококачественный метод позволяет уничтожать патогены любого вида в зоне воздействия, в частности, на
следующих продуктах:
зерновые культуры
пшеница, ячмень, тритикале, рожь, овес
семена овощей
базилик, фасоль, горошек, маш-салат, чеснок. капуста, зеленый лук, морковь,
сладкий перец, петрушка, рукола, салат, томаты, лук
2
пряности
анис, чили, перец, майоран
другие семена
кукуруза, семена трав, цветов, рапс, мак, семенной картофель
[1]
Текущее обозначение: Институт Юлиуса Кюна (Julius-Kühn-Institut)
1
Поток
семянstrom
Оболочка
семени
Электроны
Зародыш
1
Генераторы
электронов
2
3
ПРИНЦИП ОБРАБОТКИ
ЭЛЕКТРОНИКИ
ПРЕИМУЩЕСТВА
Подробное описание технологии
равномерное воздействие дозы со всех сторон
Преимущества для пользователя, производителя и
Примеры из спектра действия
В основе обработки семян электронами лежит
(илл. 2), при этом электроны проникают в оболочку
окружающей среды
• Твердая головня пшеницы – Tilletia caries
биоцидне действие электронов низких энергий.
лишь на такую глубину, которая позволяет исключить
• Полный отказ от использования химически активных
• Стеблевая головня ржи – Urocytis occulta
Получение ускоренных электронов происходит по
любое воздействие на зародыш и эндосперм (илл. 3).
принципу трубки Брауна. Если приложить высокое
Обладающие высокой энергией электроны, встречая
электрическое напряжение между катодом и анодом,
на своем пути вредные организмы в зоне воздействия,
произойдет эмиссия электродов из катода, которые
эффективно уничтожают их.
благодаря разности зарядов ускоряются в направлении
Разрыв молекулярных цепочек микроорганизмов
выпускного окна. Это окно отделяет вакуум, в котором
гарантирует полное уничтожение этих патогенов,
отсутствия синтетических активных веществ и
• Серая гниль – Botrytis aclada
образуются электроны, от технологической камеры,
независимо от вида. Как показали лабораторные
препаратов
• Fusariosis
в которой поддерживается атмосферное давление
и практические опыты, данный метод эффективен
• Удобство в использовании благодаря отсутствию
• Бактериоз – Pseudomonas spp.
(илл. 1).
против самых различных спор грибов, бактерией и
пыли, паров и растворов, которые требуются при
• Бактериоз – Xanthomonas spp.
вирусов. В то же время, при этом методе, который
веществ без ущерба биологической эффективности и
• Септориоз листьев и колоса пшеницы – Septoria nodorum
без снижения урожайности
• Снежная плесень – Microdochium nivale
• Превосходное воздействие на патогены, переносимые
в семенах без возникновения резистентности
• Отсутствие вреда для окружающей среды в результате
предусматривает чисто физическое воздействие,
• Экономичность в работе
применяемая доза, которую настраивают посредством
исключено формирование резистентных патогенов,
• Более быстрая всхожесть посевного материала
силы тока, а также энергия электронов, настраиваемая
что возможно при использовании системной обработки
• Существенно улучшенная сохраняемость семян
посредством ускоряющего напряжения. Доза – это
химически активными веществами.
• Безотходная технология
имеющиеся патогены.
Энергия электронов представляют собой меру
кинетической подвижности электронов. Проникая
в материю, электроны теряют эту энергию в
процессе соударений. Затратив энергию, они не
могут проникнуть в материал дальше. Именно
это обстоятельство используется для точного
регулирования зоны воздействия при обработке
электронами. В отдельных зернах семенного
материала данный метод позволяет производить
2
• Плесневение семян – Alternaria spp.
• Допуск для использования в экологическом
энергия электронов, поглощаемая оболочкой семени.
фактором является летальная доза воздействия на
• Засыхание листьев – Septoria spp.
протравливании
Важные параметры для обработки семян:
При обработке семян электронами решающим
• Полосатая пятнистость – Drechslera graminea
4 Распределение дозы
земледелии
100 %
80 %
60 %
40 %
20 %
0%
Околоплодник и семенная оболочка
3
ПОДХОДЯЩИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ
ЛЮБОЙ СФЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
НЕЗАВИСИМЫЙ КОНТРОЛЬ
РЕЗУЛЬТАТОВ
К вашим услугам – независимые, компетентные партнеры по вопросам всхожести и скорости прорастания семян, а
Продукт клиента
Производственная
установка
Передача технологий
Пилотное
производство
Ключевые
компоненты
Проверка технической
осуществимости
Замысел продукта
клиента
К О М ПЕ НТ НОСТ Ь В РА З РА Б ОТ КА Х » M A D E B Y FR A U N H OFE R «
также для прививки семян патогенами и для исследования патогенной нагрузки.
Опыты по исследованию всхожести
Полевые испытания
Для поведения контроля прорастания и, следовательно,
Подтверждение пригодности обрабатываемого
для проверки жизнеспособности семян можно
семенного материала для использования на практике
произвести испытания на всхожесть при независимых
производится на основании точных экспериментов
институтах и испытательных лабораториях. Для этого
и широкомасштабных полевых испытаний. С
производится обработка семян различных видов и
институтом Fraunhofer FEP сотрудничают агрономы с
Опытная установка
а также климатические камеры для опытов по
сортов по регламентам ISTA. Так, например, семена
многолетним опытом в традиционном и экологическом
Универсальную экспериментальную установку
проращиванию. Такими системами осуществляется
можно исследовать по соответствующим регламентам
земледелии из различных регионов Германии, а
REAMODE можно использовать для периодической
контроль успешности метода и, в то же время, создается
обработки не только в рамках стандартной процедуры,
также профессиональные испытательные центры, при
обработки электронами небольших количеств семенного
основа для последующего пересчета на масштаб
но также и в научно-исследовательских целях.
проведении исследований прорастания, урожайности,
материала любого вида. Специально адаптированная
пилотной или производственной установки.
всхожести на поле и динамики развития семенных
Испытания в теплицах
система подачи продукта, а также техническое
фондов.
решение для упаковки гарантируют обработку проб
Производственная установка
Могут быть проведены в дополнение к исследованиям
электронами со всех сторон под одним и тем же плоским
Система оборудования для обработки семенного
прорастания семян или в качестве самостоятельного
Исследование загрязненности патогенами
излучателем.
материала электронами, разработанная FEP,
исследования в Институте общей экологии и защиты
Исследование проб семян на заражение бактериями,
используется в производстве посевного материала уже
окружающей среды Технического университета
вирусами и микрогрибами производится, в частности,
более десяти лет . Фирмы BayWa AG и Nordkorn Saaten
Дрездена.
в государственных научно-исследовательских центрах,
GmbH производят посевной материал, прошедший
Опыты в колбах производятся при контролируемых
например, в Институте Юлиуса Кюна. Здесь, наряду
обработку электронами на этом оборудовании, и
условиях окружающей среды в малых теплицах.
с оценкой микробного загрязнения после обработки
Пропускная способность:
макс. 1 000 семян в час
Размер продукта:
0,1 – 10 см
Глубина обработки:
10 – 170 мкм
При обработке новых видов и сортов семенного
продают его начиная с 2012 г. под маркой E-PURA . Этот
Можно регулировать параметры атмосферы, что
в рамках лабораторно-аналитических исследований,
материала возможно также аналитическое
же метод предлагает фирма Evonta-Service GmbH под
дает возможность, например, реализовать различные
возможно проведение целенаправленной прививки
сопровождение на месте. Для анализа на месте
названием e- ventus .
концентрации озона, а также параметры конкретной
семян патогенами.
имеются: микроскоп для измерения толщины
С 2011 г. более 10 000 т семян зерновых в год продается
почвы, например, влажность почвы. В частности, это
Для быстрого анализа на месте Fraunhofer FEP
оболочки семян, дозиметры различных систем для
под маркой E-PURA – тенденция растёт.
может понадобиться для контроля продуктивности
располагает собственным подразделением клеточной
растений, например, из семян, обработанных
биологии и микробиологии. Благодаря этому имеется
электронами.
возможность оценить степень загрязнения патогенами
проектирования глубины проникновения, прибор
для измерения электронного магнитного резонанса
при исследовании различных глубин проникновения
в посевной материал на наличие свободных пар
электронов с целью контроля глубины обработки,
4
®
®
®
Пропускная способность:
макс. 30 т/ч
Размеры семян:
0,5 – 2,0 см
Глубина обработки:
20 – 200 мкм
Стоимость обработки:
0,03 – 0,06 центов/кг
непосредственно на месте, в частности, определить
общее количество клеток и количество живых клеток.
5
6
7
Э К О Л О Г И Ч Н А Я О Б РА Б О Т К А С Е М Е Н Н О Г О М АТ Е Р И А Л А
СПЕКТР ВОЗДЕЙСТВИЯ
Зерновые культуры
Овощи
Культура
Возбудитель
Воздействие
Культура
Возбудитель
Воздействие
Пшеница озимая
Tilletia caries (твердая головня пшеницы)
отличное
Петрушка
Alternaria spp.
отличное
Septoria nodorum (cепториоз листьев и колоса пшеницы)
хорошее
Septoria spp.
среднее
Fusarim spp. (плесень – фузариоз входов)
хорошо
Alternaria spp.
отличное
Microdochium nivale (снежная плесень)
среднее или хорошее
Septoria spp. (септориоз – пятнистость листьев)
хорошее или отличное
Xanthomnas spp.
отличное
Alternaria spp.
отличное
Ячмень озимый
Drechslera graminea (полосатая пятнистость)
хорошее
Phoma spp.
отличное
Ячмень яровой
Drechslera graminea (полосатая пятнистость)
хорошее
Капуста
Xanthomnas spp.
хорошее
Рожь озимая
Urocystis occulta (стеблевая головня)
отличное
Маш-салат
Phoma spp.
отличное
Fusarium spp. (плесень – фузариоз всходов)
хорошее
Фасоль
Pseudomonas spp.
отличное
Fusarim spp. (плесень – фузариоз всходов)
хорошее
Microdochium nivale (снежная плесень)
среднее или хорошее
Сельдерей
Septoria spp.
среднее
Лук репчатый
Alternaria spp.
отличное
Xanthomnas spp.
отличное
Тритикале
Морковь
Пряности
8
Культура
Возбудитель
Воздействие
Тмин
Alternaria spp.
отличное
Фенхель
Alternaria spp.
отличное
Кориандр
Pseudomonas spp.
отличное
Анис
Alternaria spp.
отличное
9
Э К О Л О Г И Ч Н А Я О Б РА Б О Т К А С Е М Е Н Н О Г О М АТ Е Р И А Л А
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
УЛ У Ч Ш Е НИЕ ФИ З И ОЛОГИ Ч Е С КИ Х П А РА МЕ ТРОВ УРОЖА ЙН ОСТИ И ЭКОН ОМИЧЕ С КИЙ У СПЕХ В
УЛУ ЧШ ЕНИЕ ФИЗИОЛО Г ИЧЕСКИХ ПАРАМ ЕТРО В У РОЖАЙНО СТИ И ЭКО НО М И Ч Е СК И Й У СП Е Х В
Ц ИФРАХ
ЦИФРАХ
Исследования Федерального биологического управления Германии для сельского и лесного хозяйства
по показателям всхожести на поле и урожайности зерновых для озимой пшеницы в сравнении с
химическим протравливанием (1989 – 2002, затем собственные исследования Fraunhofer FEP).
Скорость прорастания по времени для семян
томатов, обработанных электронами
100 %
%
100
9090%
%
%
8585%
80 %
%
80
110 %
%
8080%
60 %
%
60
%
7575%
40 %
%
40
105 %
%
7070%
20 %
%
20
%
6565%
%
00 %
Tag 5
5-й
день
100 %
Tag 12
12-й
день
Tag 14
14-й
день
cfu/g
16.000.000
16.000.000
Урожайность зерновых
Всхожесть на поле
Triebkraft
Энергия
прорастания
Обработка
электронами
Elektronenbehandlung
Всхожесть и энергия прорастания семян
моркови, обработанных электронами
100 %
%
100
80 %
%
80
12.000.000
12.000.000
60 %
%
60
8.000.000
8.000.000
40 %
%
40
4.000.000
4.000.000
20 %
%
20
00
Keimfähigkeit
Всхожесть
Контроль
безKontrolle
обработки
Unbehandelte
cfu/g
20
12
20
11
20
10
20
09
20
08
20
07
20
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
19
99
19
98
19
97
19
90
19
89
Химическая обработка = 100 %
%
6060%
Обработка
электронами
Elektronenbehandlung
Общее количество бактерий при микробном
заражении семян картофеля
90 %
10
Tag 8
8-й
день
Контроль
безKontrolle
обработки
Unbehandelte
95 %
Всхожесть и энергия прорастания семян
кориандра, обработанных электронами
Unbehandelte Kontrolle
Контроль
без обработки
Elektronenbehandlung
Обработка
электронами
%
00 %
Erstzählung
Первичный
подсчет
Контроль
безKontrolle
обработки
Unbehandelte
Keimfähigkeit
Всхожесть
Обработка
электронами
Elektronenbehandlung
11
Э К О Л О Г И Ч Н А Я О Б РА Б О Т К А С Е М Е Н Н О Г О М АТ Е Р И А Л А
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ И
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ УСЛУГИ
М Ы И НАШ И П А РТ Н Е РЫ П РЕ Д ЛА ГА ЕМ ВА М
• разработку технико-экономических обоснований по обработке всех видов семян зерновых и мелкозернистых
культур
• проектирование, строительство и пуско-наладочные работы установок для обработки семян согласно
спецификациям заказчика
• услуги сервиса при обработке семенного материала электронами
• параметризацию систем обработки электронами на основе лабораторных опытов
• прививку заданных микроорганизмов и лабораторные исследования микробной загрязненности
• исследования всхожести семян в климатических камерах и теплицах
• разработку технико-экономических обоснований по адаптации систем для обработки кормов, фармакологических
средств и других гранулированных продуктов, например, полимеров и продуктов тонкой химии
КОНТАКТ
О БРАЩАЙТЕС Ь К Н А М
Фраунгоферовский институт органической электроники,
Контактное лицо
электронно-лучевой и плазменной техники FEP
Анастасия Загорни
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
Телефон +49 351 2586-0
Телефон +49 351 2586-214
Факс www.fep.fraunhofer.de | www.e-saatgut.de
+49 351 2586-105
www.fep.fraunhofer.de
anastasiya.zagorni@fep.fraunhofer.de
Перепечатка с согласия редакции
Источник иллюстраций
© Fraunhofer FEP, Дрезден, Германия – 09 / 15
Fraunhofer FEP, Nordkorn Saaten GmbH,
iStockphoto/fhgfep
12
13
© FRAUNHOFER FEP – 2.0 – M11