Растениеводство. Озонирование зерна и семян (обработка зерна озоном)
В статье мы объясним как с помощью озонатора сократить потери зерновых культур и семян. Расскажем как озон влияет на смертность вредителей и обсемененность зерна микроорганизмами.
Обработка зерна и семян озоном при хранении
Хранение зерна ответственный и сложный процесс, различные вредители могут принести колоссальные потери. По оценкам экспертов, потери на стадии хранения составляют от 5 до 15% мирового производства зерновых культур, а в некоторых развивающихся странах это число может достигать 50%
Озонирование семян и зерна позволяет эффективно бороться с вредителями, предотвратить распространение плесени и микроорганизмов.
Эффекты от обработки зерновых культур озоном:
- Уровень обеззараживания зерна (кукуруза, пшеница, ячмень и овес) и комбикормов при экспозиции от 15 минут до 1 часа достигает 80 – 95 % по общей обсемененности и 80 – 90 % по плесневым грибкам;
- Обработка продукции озоном не ухудшает ее органолептические и питательные свойства, при этом снижается их токсичность;
- Потери растениеводческой продукции при хранении после обработки озоном снижаются на 40-60% от существующих.
Преимущества применения озона в качестве дезинфицирующего средства:
- Озон, являясь одним из сильнейших окислителей, активно уничтожает различные виды и формы микрофлоры (бактерии, вирусы и плесень, микротоксины), разрушая мембраны и поверхностный слой протоплазмы клеток, что значительно снижает привыкаемость клеток к этому дезинфектанту;
- Озон может быть получен непосредственно на месте потребления из кислорода воздуха, что исключает необходимость доставки и хранения токсичных дезинфицирующих средств;
- Остаточный озон после обработки быстро превращается в кислород, что исключает загрязнение пищевой продукции вредными примесями и не вызывает аллергических заболеваний у обслуживающего персонала;
- Озон, являясь естественным компонентом чистой атмосферы Земли, при определенных концентрациях также как кислород участвует в биологических процессах живых организмов и оказывает на них благоприятное влияние;
- Автоматическое или дистанционное управление оборудованием для производства озона делают работу обслуживающего персонала безопасной.
Влияние озона на вредителей зерна
Вредители хлебных запасов причиняют большой ущерб: уничтожают зерна, загрязняют его и ухудшают качество, снижают всхожесть. Проводимые исследования показали, что озон поражает насекомых и клещей. Биологическая активность озона, оцененная выживанием, парализацией, смертностью и способностью к репродукции вредителей, зависит от вида вредителя, стадии его развития, концентрации озона, продолжительности воздействия, температуры и влажности зерна.
При низких концентрациях озона для уничтожения насекомых требуется большая экспозиция обработки до нескольких часов. После нее отмечается скрытый период поражения, длящийся 1-2 суток, когда обработанные озоном насекомые внешне не отличаются от контрольных. Затем насекомые выглядят парализованными и постепенно в течение последующих 3-5 суток вымирают.
Жуки рисового, суринамского мукоеда полностью вымирают сразу после обработки. Большая часть жуков амбарного долгоносика и малого мучного хрущака погибают сразу, а остальные находятся в глубокой парализации. Они вымирают лишь к пятому дню после обработки. Большую устойчивость проявляют жуки зернового точильщика. Сразу после обработки они находятся в парализованном состоянии. Полное вымирание жуков происходит через 10 суток после обработки.
Смертельное действие озона проводилось в преимагинальных стадиях развития (яйцо, личинка, куколка). Наиболее устойчивой к озону оказалась куколка. Поскольку яйца, личинки и куколки зернового точильщика развиваются скрыто внутри зерен и доступ озона к ним затруднителен, отсюда время экспозиции большое. Стадии (яйцо, личинка, куколка) малого мучного хрущака проходят свое развитие в межзерновом пространстве, поэтому они доступнее для воздействия озона. Проводилась оценка воспроизводства потомства родителями, которые выжили после обработки озоном в сублетальных режимах. Жуки, находящиеся в скрытом периоде поражения озоном, потомства не давали.
Результаты показывают, что насекомые более чувствительны к смертельному воздействию озона в сухом зерне по сравнению с его воздействием в зерне с более высокой влажностью. В отличие от ядохимикатов, которые действуют на оболочку насекомых, озон действует на плазму клетки, разрушая ее. Отсюда следует, что возврат к жизни насекомых после озоновой обработки исключен.
В эксперименте через слой зерна толщиной 30 метров нагнетали озоно-воздушную смесь с концентрацией озона 30-60 мг/м³ и выдерживали 30-60 минут. Затем отработанную смесь откачивали вентиляторами. Процедуру повторяли два раза через 7 и 10 дней. После каждой обработки зерно активно вентилировали в стационарной установке. Органолептические и физико-химические свойства зерна после обработки оставались в пределах нормы. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таблица 1. Влияние озонирования на гибель вредителей
| Вид вредителя | Концентрация озона в озоновоздушной смеси, мг/м³ | Время обработки, мин | Процент гибели вредителей, % |
| Амбарный долгоносик | 30 | 60 | 95-97 |
| Рисовый долгоносик | 45 | 60 | 94-98 |
| Зерновой точильщик | 60 | 60 | 95-97 |
| Малый черный хрущак | 30 | 30 | 95-100 |
| Притворяшка-вор | 45 | 30 | 96-99 |
| Мучной клещ | 60 | 30 | 90-92 |
Влияние озона на патогенную микрофлору зерна пшеницы
Таблица 2. Влияние озонирования на гельминтоспориоз
| Время обработки, мин | % заражения до обработки | % заражения после обработки |
| 10 | 13 | 7,5 |
| 15 | 13 | 5 |
| 20 | 13 | 3,5 |
Таблица 3. Влияние озонирования на фузариоз
| Время обработки, мин | % заражения до обработки | % заражения после обработки |
| 10 | 5 | 0,5 |
| 15 | 5 | 0,5 |
| 20 | 5 | 0 |
Таблица 4. Влияние озонирования на альтернариоз
| Время обработки, мин | % заражения до обработки | % заражения после обработки |
| 10 | 27,5 | 10,5 |
| 15 | 27,5 | 9 |
| 20 | 27,5 | 7,5 |
Применение озонирования в процессе предпосевной обработки и прорастания семян
Одним из основных путей увеличения урожая сельскохозяйственных культур является защита растений от болезней, в частности, от тех фитопатогенов, споры которых локализуются на поверхности семян. К наиболее вредоносным из них относятся возбудители твердой головни и корневых гнилей. Потери урожая зерновых культур от этих заболеваний могут достигать 20-35%. Одним из путей решения этой проблемы является применение озона. Из опытных данных известно, что при концентрации озона ~ 2 мг/м3 при 30-минутной обработке кукуруза, пшеница, ячмень и овес стерилизуется от всех видов микроорганизмов. При обработке семян ячменя озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 6 мг/м3 и 10 мг/м3, урожайность была на 12.0 и 17.5% выше, чем при обработке ядохимикатами. Также по данным полевых испытаний зарегистрировано увеличение урожайности для пшеницы – 22.0%, гороха – 11.0% , гречихи -31%.
На основе целого ряда лабораторных экспериментов и исследований была определена оптимальная концентрация озона в ОВС (озоно – воздушная смесь). Наиболее существенные положительные изменения в параметрах роста были отмечены при концентрации озона в воздухе в объеме 5 мг/м3 и при обработке семян в течение 40 минут. Озон, как сильный естественный окислитель, приводит к усилению окислительных процессов в семени, которые не прекращаются в течение 7-10 дней хранения в обычных условиях. Поэтому ученые рекомендуют дать обработанному ОВС семени отлежаться 6-8 дней, оптимальный вариант – высевать семена в почву на 7-ой день. В семенах, обработанных озоном, активный атомарный кислород подавляет биотоксины и ингибиторы прорастания семян и активизирует начальный рост.
Полевые испытания, проведенные в сезон 2005 года, полностью подтвердили, а кое в чем и превзошли ожидания ученых от обработки семян хлопчатника озоном. Важнейший фактор – увеличение числа открытых коробочек на 5-13 процентов по отношению к контрольным, необработанным никакими химикатами, здоровым семенам. Другими словами, учеными был успешно найден новый метод протравки семян с положительным эффектом влияния дозированного атомарного кислорода на активизацию природных сил зародыша.
В целом, по итогам полевого сезона, преимущества нового метода протравки озоно-воздушной смесью против традиционной химической обработки семян хлопчатника выглядят внушительно: На 1-2 недели сокращается общий вегетационный период, созревание. Растения становятся более устойчивыми к болезням. На кустах появляются на 3-4 коробочки больше, что увеличивает урожайность на 10-12 процентов. Соответственно, увеличивается выход волокна. Более того, тщательная обработка результатов показала увеличение штапельной длины волокна и его крепости, и даже изменение метрического номера волокна.
Список источников
- Озон в очистке газовых выбросов, сельском хозяйстве и подготовке питьевой воды / В.В Лунин, Н.В.Карягин, С.Н.Ткаченко, В.Г.Самойлович – Москва: МАКС Пресс, 2010. – 188 с.
- Влияние обработки озоном на физиологические параметры пшеницы / Авдеева В. Н., Безгина Ю. А., Любая С. И. – Современные проблемы науки и образования №2, 2013, – 48 с.