УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СЕМЯН НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ, АПРОБАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
DOI 10.12737/2073-0462-2025-96-103УДК 631.171:631.862:66.099.74
Ключевые слова:
пшеница яровая (Triticum aestivum L.), низкотемпературная плазма, коронный разряд, напряжение, время обработкиАннотация
Целью исследования является разработка источника низкотемпературной плазмы коронного разряда и установить влияние плазмы на ростовые процессы в семенах яровой пшеницы сорта Архат. Исследования проводили в Институте искусственного интеллекта, робототехники и системной инженерии "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (КФУ) в 2022–2024 годах в лаборатории кафедры биомедицинской инженерии и искусственного интеллекта в биотехнических системах. Обработку семян коронным разрядом проводили при следующих параметрах: напряжение 4 и 8 кВ; частота 0,2 кГц; 0,3 кГц; 0,5 кГц; расстояние семян от плазмотрона 3 см; время обработки семян 20, 25, 30, 35 секунд. Семена контрольного варианта без обработки плазмой и варианты с обработкой коронной атмосферной плазмой проращивали рулонным методом в ламинарном шкафу Lamsystem. При напряжении 4 кВ, наибольший прирост длины проростков по отношению к контролю наблюдали при частоте 0,5 кГц и времени 30 секунд. За семь дней, длина проростков обработанных плазмой семян в среднем достигает до 34,4 см, а длина контроля - 11,7 см, что на 22,7 см меньше. Наибольшая длина проростков при напряжении 8 кВ и частоте 0,5 кГц при времени обработки 30 секунд, где длина проростка достигает 36,2 см, что больше на 24,5 см от контроля. На этом варианте получена наибольшая всхожесть – 99,0%, что выше на 4,0% от контроля, а также длина, масса корней и проростков. При дальнейшем увеличении времени обработки эффект в сравнении с контролем нивелируется или становится отрицательным. Обработка семян яровой пшеницы эффективна при сравнительно низких по времени облучения. Увеличение по времени воздействия оказывает отрицательное влиянием на семена ультрафиолета, что снижает её эффективность.
Литература
1. Изменение морфогенеза и продуктивности Lactuca sativa L. предпосевной обработкой семян плазмой барьерного разряда / Минич А. С., Минич И. Б., Чурсина Н. Л. и др. // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55, № 3. С. 241–246.
2. Physicochemical surface analysis and germination at different irrigation conditions of DBD plasma-treated wheat seeds / Molina R., Lalueza A., López-Santos C., Ghobeira R., Cools P., Morent R., De Geyter N., González-Elipe A. R. // Plasma Process Polym. 2021. Vol. 18. Article e2000086. https://www.researchgate.net/publication/343936432_Physicochemical_surface_analysis_and_germination_at_different_irrigation_conditions_of_DBD_plasma-treated_wheat_seeds (дата обращения 21.05.2025). doi: 10.1002/ppap.202000086
3. The modulatory effects of non-thermal plasma on seed's morphology, germination and genetics—A review / Leti L. I. et al. // Plants. 2022. Vol. 11, No. 16. P. 2181. https://www.researchgate.net/publication/362869222_The_Modulatory_Effects_of_Non-Thermal_Plasma_on_Seed's_Morphology_Germination_and_Genetics-A_Review (дата обращения 21.05.2025) doi: 10.3390/plants11162181.
4. Development of Cold Plasma Technologies for Surface Decontamination of Seed Fungal Pathogens: Present Status and Perspectives / J. Mravlje, M. Regvar, K. Vogel-Mikuš // Journal of Fungi. 2021. No. 7(8) Article no. 650. 3. https://rosinformagrotech.ru/index.php?option=com_attachments&task=download&id=972 (дата обращения 21.05.2025).
5. Disinfection from pine seeds contaminated with Fusarium circinatum Nirenberg & O'Donnell using non-thermal plasma treatment / B. Šerá, A. Zahoranová, H. Bujdáková, M. Šerý // Romanian Reports in Physics. 2019. No.71. Article no. 701 .https://rosinformagrotech.ru/index.php?option=com_attachments&task=download&id=972 (дата обращения 21.05.2025).
6. Особенности применения способов обработки почвы при возделывании сои в лесостепной зоне /Нафиков М. М., Смирнов С. Г., Краснов А. В. и др. // Аграрная наука. 2024. № 4. С. 70–74. doi: 10.32634/0869-8155-2024-381-4-70-74.
7. Влияние обработки семян биофизическим методом на всхожесть и фитосанитарное состояние / Нафиков М. М., Хузина Р. Р., Нафиков Ман. Мак. // Вестник Чувашского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (24). С. 14–20. doi: 10.48612/vch/h9a9-rdze-1rev.
8. Оценка глобального потепления на климат Татарстана / Шайтанов О. Л., Низамов Р. М., Захарова Е. И. // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. № 4(40). С. 102–112. doi: 10.24412/2309-348Х-2021-4-102-112.
9. Приоритеты развития агропромышленного комплекса и задачи аграрной науки и образования / Валиев А. Р., Низамов Р. М., Сафин Р. И. и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17, № 1 (65). С. 97–107. doi: 10.12737/2073-0462-2022-97-107.
10. Развитие сельского хозяйства России и направления повышения его конкурентоспособности на международном рынке / Минаков А. В., Сафиуллин И. Н., Михайлова Л. В. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18, № 2(70). С. 191–198. doi: 10.12737/2073-0462-2023-191-198.
11. Химический состав кормов в зависимости от способов основной обработки почвы и фонов питания / Медведев В. В., Фомин В. Н., Нафиков М. М. и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2020. Т. 15, № 1(57). С. 32–37. doi: 10.12737/2073-0462-2020-32–37.
12. Динамика макроэлементов в серой лесной почве под посевами кукурузы на зеленую массу в условиях Предволжья Республики Татарстан при внесении повышенных доз минеральных удобрений / Михайлова М. Ю., Миникаев Р. В. // Плодородие. 2020. № 3(114). С. 12–14. doi: 10.25680/S19948603.2020.114.03.
13. Various DC-driven point-to-plane discharges as non-thermal plasma sources and their bactericidal effects / Khun J., Scholtz V., Hozak P., et al. // Plasma Sources Science and Technology. 2018. Vol. 27, No. 6. Article 065002. URL: https://www.researchgate.net/publication/324494585 (дата обращения: 21.05.2025). doi: 10.1088/1361-6595/aacba2.
14. Пат. 2781971 Российская Федерация, МПК A01C 1/02. Устройство для обеззараживания семян холодной атмосферной воздушной плазмой и способ его работы/ Н. Ф. Кашапов, М. М. Нафиков, С. Г. Смирнов, Нафиков Ман. Мак.; патентообладатель: ФГАОУ ВО К(П)ФУ. - № 2022105160 : заявл. 26.02.2022 : опубл. 21.10.2022. Бюл. № 25. – 13 с.
15. ГОСТ 12038-84 - 2011. Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. 2011-07-05. М.: Изд-во стандартов, 2011. 64 с.
16. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд., стереотип., перепеч. с 5-го изд. М.: Альянс, 2014. 352 с.
1. Minich AS, Minich IB, Chursina NL. [Changes in Lactuca sativa L. morphogenesis and productivity by pre-sowing treatment of seeds with barrier discharge plasma]. Khimiya vysokikh energiy. 2021; Vol.55. 3. 241-246 p.
2. Molina R, Lalueza A, Lopez-Santos C, Ghobeira R, Cools P, Morent R, De Geyter N, Gonzalez-Elipe AR. Physicochemical surface analysis and germination at different irrigation conditions of DBD plasma-treated wheat seeds. [Internet]. Plasma Process Polym. 2021; Vol.18. Article e2000086. [cited 2025, May 21]. Available from: https://www.researchgate.net/publication/343936432_Physicochemical_surface_analysis_and_germination_at_different_irrigation_conditions_of_DBD_plasma-treated_wheat_seeds. doi: 10.1002/ppap.202000086
3. Leti LI. The modulatory effects of non-thermal plasma on seed's morphology, germination and genetics. A review. [Internet]. Plants. 2022; Vol.11. 16. 2181 p. [cited 2025, May 21]. Available from: https://www.researchgate.net/publication/362869222_The_Modulatory_Effects_of_Non-Thermal_Plasma_on_Seed's_Morphology_Germination_and_Genetics-A_Review. doi: 10.3390/plants11162181.
4. Mravlje J, Regvar M, Vogel-Mikus K. Development of cold plasma technologies for surface decontamination of seed fungal pathogens: present status and perspectives. [Internet]. Journal of Fungi. 2021; 7(8) Article no.650. 3. [cited 2025, May 21]. Available from: https://rosinformagrotech.ru/index.php?option=com_attachments&task=download&id=972.
5. Sera B, Zahoranova A, Bujdakova H, Sery M. Disinfection from pine seeds contaminated with Fusarium circinatum Nirenberg & O'Donnell using non-thermal plasma treatment. [Internet]. Romanian Reports in Physics. 2019; No.71. Article no.701. [cited 2025, May 21]. Available from: https://rosinformagrotech.ru/index.php?option=com_attachments&task=download&id=972.
6. Nafikov MM, Smirnov SG, Krasnov AV. [Features of soil cultivation methods application in soybeans cultivation in the forest-steppe zone]. Agrarnaya nauka. 2024; 4. 70-74 p. doi: 10.32634/0869-8155-2024-381-4-70-74.
7. Nafikov MM, Khuzina RR, Nafikov Man.Mak. [The effect of seed treatment by biophysical method on germination and phytosanitary condition]. Vestnik Chuvashskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; 1(24). 14-20 p. doi: 10.48612/vch/h9a9-rdze-1rev.
8. Shaytanov OL, Nizamov RM, Zakharova EI. [Assessment of global warming on the climate of Tatarstan]. Zernobobovye i krupyanye kultury. 2021; 4(40). 102-112 p. doi: 10.24412/2309-348Kh-2021-4-102-112.
9. Valiev AR, Nizamov RM, Safin RI. [Priorities for the agro-industrial complex development and tasks of agricultural science and education]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 1(65). 97-107 p. doi: 10.12737/2073-0462-2022-97-107.
10. Minakov AV, Safiullin IN, Mikhaylova LV. [Development of Russian agriculture and directions for increasing its competitiveness in the international market]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.18. 2(70). 191-198 p. doi: 10.12737/2073-0462-2023-191-198.
11. Medvedev VV, Fomin VN, Nafikov MM. [Chemical composition of feed depending on the methods of primary tillage and nutritional backgrounds]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020; Vol.15. 1(57). 32-37 p. doi: 10.12737/2073-0462-2020-32–37.
12. Mikhaylova MYu, Minikaev RV. [Dynamics of macronutrients in gray forest soil under corn crops for green mass in the conditions of Volga region of the Republic of Tatarstan with the application of increased doses of mineral fertilizers]. Plodorodie. 2020; 3(114). 12-14 p. doi: 10.25680/S19948603.2020.114.03.
13. Khun J, Scholtz V, Hozak P, Various DC-driven point-to-plane discharges as non-thermal plasma sources and their bactericidal effects. [Internet]. Plasma Sources Science and Technology. 2018; Vol.27. 6. Article 065002. [cited 2025, May 21]. Available from: https://www.researchgate.net/publication/324494585. doi: 10.1088/1361-6595/aacba2.
14. Kashapov NF, Nafikov MM, Smirnov SG, Nafikov Man.Mak. [Device for disinfecting seeds with cold atmospheric air plasma and its method of operation]. Patent № 2781971 Rossiyskaya Federatsiya, MPK A01C 1/02. patentoobladatel: FGAOU VO K(P)FU. № 2022105160: declared 26.02.2022: published 21.10.2022. bulletin № 25. 13 p.
15. GOST 12038-84-2011. Mezhgosudarstvennuy standart. Semena selskokhozyaystvennykh kultur. Metody opredeleniya vskhozhesti. [Interstate standard. Seeds of agricultural crops. Methods for determining germination]. 2011-07-05. Moscow: Izd-vo standartov. 2011; 64 p.
16. Dospekhov BA. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy). [Methodology of field experiment (with the basics of statistical processing of research results)]. 6th edition, stereotype., reprinted from the 5th edition. Moscow: Alyans. 2014; 352 p.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
