За матеріалами статті на тему «Насіння цукрових буряків та його обробка» («Sugar beet seed and seed processing»), Scholars' Press, лютий 2022 р.

Дражування

Як правило, для сільськогосподарського виробництва були розроблені три основні оболонки насіння. Перша — плівкове покриття, при якому на насіння наноситься тонкий шар матеріалу масою менше 5-10%. Друга оболонка називається інкрустацією, при якій додаються матеріали, що збільшують масу та об’єм насіння, але зберігають форму вихідного насіння. Третя група поділяється на повне покриття (дражування), при якому матеріал покриття додається до насіння для створення сферичної форми, в якій не можна розрізнити початкової форми насіння.

Якщо якість партій насіння висока, використовуються всі фракції різного розміру. Пелети повинні бути круглої форми і мати оптимальний розподіл між найбільшим і найменшим розмірами. У європейських країнах зазвичай віддають перевагу насінню діаметром 3,50-4,75 і 3,75-4,75 мм, а у Фінляндії та Швеції — насінню діаметром 4,00-5,00 мм. Товщина гранульованого матеріалу становить 0,5-0,75 мм, і ця товщина забезпечує в середньому від 150% до 200% збільшення маси насіння залежно від матеріалу гранул. На додаток до цих розмірів гранул, ринок насіння США також використовує «вкриту плівкою» форму насіння, яка має 20-40% покриття.

Ротаційний пристрій для дражування насіння складається з двох частин: ротора (обертальної чаші) і статора (статичного барабану). Ротор працює шляхом обертання всередині статичного барабана, і вода розпилюється на насіння під певним тиском за допомогою розпилювача, розташованого в нижній частині ротора. Для роботи системи важливо, щоб водяні та повітряні магістралі були відкриті перед початком нанесення покриття.

Рис. 17. Схематичний вигляд ротаційної машини для нанесення покриття (зображення ліворуч) і машини для гранулювання та нанесення покриття (праворуч)

Першим кроком при дражуванні є зволоження насіння водою, розпиленою з пульверизатора. Зволоження дозволяє наповнювачу прилипати до насіння. Потім порошковий матеріал для покриття додається в систему відповідно до кількості насіння. Насіння і порошковий матеріал для покриття змішуються за допомогою обертального руху статора та впливу стисненого повітря (пневматична кисть). Для ефективності з’єднання важливо, щоб в’язкість розчину покритого порошку та водної суміші була не більше 100 сантипуаз. У кожному процесі нанесення, в залежності від тривалості роботи, кількість покриття, іншими словами, товщина покриття збільшується. Товщина покриття також є важливим фактором у визначенні кількості води та матеріалу покриття, які будуть використані для кожної партії насіння. Після завершення процесу залишки порошкового матеріалу видаляють із системи.

Методи плівкового покриття дозволяють наносити хімічні речовини у вигляді синтетичного полімеру, який розпилюють на насіння, забезпечуючи тверде тонке покриття. Перевага полімерів полягає в тому, що вони щільно прилягають до насіння і запобігають втраті активних речовин, таких як фунгіциди, поживні речовини, барвники або рослинні гормони. Деякі сучасні застосування плівкового покриття використовуються для зміни поглинання та проростання насіння. За допомогою цього методу можна контролювати терміни проростання насіння і появу сходів, забезпечуючи чутливу до температури водопроникність насіння. Полімери, стійкі до води до певної температури, можуть затримувати поглинання, поки кліматичні умови не стануть сприятливими для продовження росту сходів. У хімічній обробці, як кінцевій обробці насіння під час його дражування, використовуються різні фунгіциди та пестициди залежно від потреб ринку.

Рис. 22. Установка для покриття та сушіння насіння цукрових буряків (ліворуч) і гранули насіння цукрових буряків після хімічної обробки (праворуч)

Застосування полімерів дозволяє застосовувати фунгіциди та інсектициди та покращує форму насіння, оскільки збільшує його придатність до посіву (точний висів насіння). Це насіння набуває темно-сірого забарвлення від 3,50 до 4,75 мм після покриття сумішшю води та клейкої речовини. Основною перевагою покриття насіння є те, що воно дає можливість якісного та точного посіву, а також дозволяє застосовувати багато пестицидів без фітотоксичних ефектів.

Рис. 23. Вид у розрізі дражованого насіння

Рис. 24. Стадії покриття насіння цукрових буряків

Процес дражування насіння цукрових буряків складається з чотирьох етапів, і для кожного з них застосовуються спеціальні процеси.

Перший шар: покритий тонким шаром плівки TMTD (тіраму) проти грибкових захворювань насіння. Ці активні інгредієнти є дезінфікуючими засобами проти грибкових збудників на насінні. Наприклад, знищуються Phoma betae та Alternaria alternata.

Другий шар: потім насінню надають сферичну форму в процесі складного покриття. Цей шар являє собою шар вологістю 7-8%, що найбільше впливає на форму і масу насіння, і складається з поєднання твердих і рідких матеріалів покриття. Спеціальні покривні матеріали, що сприяють проростанню насіння і появі сходів, включають добрива, пестициди, різні речовини тощо. Крім того, цей шар діє як афізичний роздільник між насінням та дезінфікуючими речовинами, які наносяться як третій шар для захисту насіння від фітотоксичних ефектів. Нарешті, вологе покрите насіння необхідно висушити від 50% до 7-8% вологості.

Третій шар: являє собою суспензійний шар, місце, де зосереджені фунгіциди (головним чином активний інгредієнт Tachigaren Hymexazol) та пестициди (активний інгредієнт хлортіанідин, імідаклоприд, тіаметоксан, бета-цифлутрин та інші), які є іншим методом плівкового покриття для захисту насіння від хвороб Aphanomyces cochlioides та Pythium ultmum, що таким чином забезпечує захист від деяких ґрунтових та листкових жуків.

Четвертий шар: кінцеве нанесення — це четвертий кольоровий шар, покритий плівкою, яка запобігає вимиванню пестицидів під час посівної. Крім того, ця практика також допомагає фермеру уникнути прямого контакту з використовуваними активними інгредієнтами, і, звичайно, забарвлення надає насінню характерний і стійкий колір. Остаточно процес хімічного покриття насіння закінчується короткочасним сушінням, доведенням насіння до 7-8% вологості.

Технологія виробництва насіння

Дражування: збільшує сферичність і забезпечує формування насіння близьких розмірів. Зокрема, це дозволяє висаджувати насіння дрібного розміру та забезпечує його однорідний розподіл при посіві.

Інкрустація: збільшує масу та щільність насіння. Сприяє точному посіву, однорідності посіву та рівномірному потоку насіння із сівалки.

Праймінг: прискорює появу паростків і розвиток коренів у польових умовах після посівної, запускаючи процес проростання насіння.

Захист від шкідників: забезпечує ріст рослин, очищаючи насіння від хвороботворних мікроорганізмів шляхом його обприскування.

Рис. 28. Схематичний вигляд процесу праймінгу насіння

Рис. 29. Методи праймінгу насіння

Фактори, що впливають на процес праймінгу насіння

В основному такі змінні, як осмотичний потенціал використовуваного розчину, тривалість процесу, температура навколишнього середовища, спосіб застосування, тип рослин, розмір партії насіння, властивості насіння та умови зберігання після обробки впливають на успіх процесу праймінгу. Фактори, які слід враховувати під час праймінгу:

1. Метод праймінгу: існують відмінності між методами праймінгу залежно від типу культури, що обробляється. Важливо підібрати найбільш підходящий метод відповідно до різних культур або визначити найбільш підходящий метод за допомогою попередніх випробувань перед посівом.

2. Температура: однакова температура та умови навколишнього середовища необхідні для насіння як на стадії праймінгу, так і на стадії проростання. Температура, необхідна для проростання кожної культури, різна. Наприклад, для томатів потрібна температура 27-28°C, тоді як для цибулі достатньо 20°C. Низька температура на практиці може бути недостатньою для прискорення фізіологічних і біохімічних процесів проростання насіння.
3. Кисень: незважаючи на те, що деяке насіння потребує 20% кисню для проростання в природних умовах вирощування, воно проростає за нижчих рівнів кисню завдяки праймінгу, який знижує чутливість насіння до низького рівня кисню. Рівні кисню вище 10% вважаються достатніми для праймінгу, оскільки нижче 10% кисню викликає анаеробне дихання в насіння. Аерація використовуваної рідини покращує поглинання води і скорочує час, необхідний для праймінгу. Таким чином, скорочується період проростання насіння і прискорюється ріст сходів. Загалом, праймінг насіння в аерованому розчині демонструє вищий відсоток проростання, ніж в неаерованому розчині.
4. Осмотичний потенціал і концентрація розчину: оскільки осмотичний потенціал дорівнює 0 МПа в дистильованій воді, коли насіння занурюється в розчин для праймінгу, вода надходить в насіння для досягнення рівноваги. Кількість води, яку поглине насіння, безпосередньо залежить від його розміру, проникності покриття та вмісту розчину. З іншого боку, якщо концентрація розчину висока або час обробки занадто довгий, проростання затримується або припиняється. Концентрація рідини для праймінгу також впливає на продуктивність насіння в умовах посухи та сольового стресу. Висока концентрація солі спричиняє збільшення тривалості та зменшення ефективності проростання.
5. Тривалість обробки: важливо правильно визначити тривалість праймінгу, яка різна для різних культур. Кількість води, яку необхідно поглинути насінням, прямо пропорційна часу обробки. Той факт, що поглинання води насінням відбувається до досягнення рівня насичення в процесі праймінгу, є дуже важливим фактором, який визначає ефективність проростання насіння та формування сходів. Тривалість обробки залежить від типу розчину, його осмотичного потенціалу та температури приготування. Однак тривалий час обробки негативно впливає на проростання насіння.
6. Якість насіння: для досягнення ефективності в процесі праймінгу важливо, щоб насіння мало фізіологічно високу схожість і проростання, а також не містило патогенів. Високоякісне насіння є найважливішим елементом процесу праймінгу. Той факт, що існують відмінності між партіями насіння щодо його життєздатності та досягнення фізіологічної зрілості на момент збирання врожаю, також змінює результат процесу приймінгу.
7. Світло: деякі види рослин, особливо салат і селера, які потребують світла для проростання, також потребують світла під час процесу праймінгу.
8. Сушіння: важливо висушити насіння до певного рівня вологості, щоб воно могло без втрат зберігатися до посівної. Для цього насіння слід висушити до ідеального рівня вологості відразу після праймінгу. Однак швидке висихання при високих температурах може призвести до втрати фізіологічних змін, набутих саме під час праймінгу. Умови безпосередньо після підготовки насіння можуть вплинути на довговічність насіння.
9. Зберігання: кисень, відносна вологість, вміст вологи в насінні та температура є факторами, які визначають термін придатності праймованого насіння. Вплив відносної вологості навколишнього середовища є більшим, ніж температури, щодо того, щоб насіння не втрачало здатності до проростання під час зберігання. Оптимальними умовами для зберігання насіння в першу чергу вважаються низька температура та низька відносна вологість.