Разработка технологии и оборудования для повышения продуктивных свойств семян зерновых культур путем электромагнитного воздействия

Проект «Разработка технологии и оборудования для повышения продуктивных свойств семян зерновых культур путем электромагнитного воздействия» направлен на реализацию приоритетного направления научно-технологического развития Российской Федерации, а именно для перехода к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания. Работы выполнялись по соглашению № 075-15-2022-1210 от 07.10.2022г. с Министерством науки и высшего образования Российской Федерации. Цель проекта: Повышение эффективности энергетической обработки зерновых культур с целью повышения урожайности, потребительских качеств и сохранности культур. Задачи проекта на первый год: 1. Провести патентные исследования и анализ современных технологий обработки сельскохозяйственных культур низкочастотным магнитным и электрическим полями. 2. Установить перечень технологических операций для обработки промышленной массы семян зерновых культур по различным вариантам и условиям воздействия. 3. Проанализировать и оценить роль биохимического фактора клетки семян зерновых культур в магнитоэффективности при обработке зерновой культуры низкочастотным магнитным и электрическим полями в зависимости от природы растения на стадии онтогенеза и на стадии прорастания. 9 4. Разработать математическую модель биохимических процессов, протекающих в клетке растений под действием электромагнитных излучений, учитывающей факторы энергетического влияния на биологические процессы, протекающие в зерне вследствие обработки зерна электромагнитным полем. 5. Разработать конструкторскую документацию на лабораторную установку для исследования влияния электромагнитных полей на семена зерновых культур. 6. Создать лабораторную установку для исследования влияния электромагнитных полей на семена зерновых культур. 7. Проанализировать влияние электромагнитных полей на всхожесть и рост зерновых культур на отдельных стадиях развития растения в лабораторных условиях и установить механизм влияния. В результате проведенных работ все задачи проекта на первый год выполнены в полном объеме. Подготовлен отчет о патентных исследованиях по ГОСТ Р 15.011-96 и аналитический обзор современных технологий обработки сельскохозяйственных культур низкочастотным магнитным полем и электрическими полями. Установлен перечень технологических операций для обработки промышленной массы семян зерновых культур по различным вариантам и условиям воздействия, включающий восемь основных операций. Оценка роли биохимического фактора клетки семени растения в магнитоэффективности при обработке зерновой культуры низкочастотным магнитным и электрическим полями на стадии онтогенеза и на стадии прорастания показало, что наибольшее влияние оказывает характер превращения энергии, поглощаемой растением на уровне клеток, мембран, и ее расходования в том или ином биохимическом процессе в зависимости от влияния режима облучения, частоты, мощности, дозы облучения, вида и сорта растения. Описана математическая модель биохимических процессов, протекающих в клетке растений под действием электромагнитных излучений, учитывающей факторы энергетического влияния на биологические процессы протекающие в зерне вследствие обработки зерна электромагнитным полем, связанные в том числе с протеканием ферментативных процессов, процессов гидролиза и химических реакций между компонентами минеральных веществ, содержащихся в зерновках растений, которая показывает зависимость характера влияния физического воздействия от его интенсивности, дозы излучения. Экспериментальная проверка модели показывает сходимость теоретических и экспериментальных данных на уровне более 95 %. Разработана конструкторская документация на лабораторную установку для исследования влияния электромагнитных полей на семена зерновых культур. По данной документации создана лабораторная установка для исследования влияния электромагнитных полей на семена зерновых культур. Анализ влияния облучения магнитным и электрическим полями на процессы всхожести и роста зерновых культур в лабораторных условиях, включающие результаты анализа влияния мощности и дозы облучения на всхожесть, рост семян и качество получаемого зерна, показал постепенное возрастание энергии прорастания и лабораторной всхожести в зависимости от времени выдержки от 10 до 30 минут. Установлена зависимость этих показателей от высоты насыпи. Наибольшая энергия прорастания семян была зафиксирована при высоте насыпи 0,3 см и времени экспозиции от 20 до 30 минут, полученные результаты превышали контрольный образец на 3,8–5,5%. Наилучшие морфометрические показатели были зафиксированы в вариантах с высотой насыпи 0,3 см и экспозицией в интервале от 20 до 30 минут. Длина проростков превышала контроль на 12,2–23,4%, длина корней – на 11,2–23,4%, масса проростка была выше контрольного варианта на 7,8–16,1%, масса корней – на 12,9–20,7%. Описан механизм влияния, который показывает, что при электромагнитном облучении в интервале от 10 до 20 минут были зафиксированы процессы образования белка, гликогеновых групп, а также наличие полиненасыщенных жирных кислот, значительно влияющих на стабильность растений в первые фазы роста. Также в соответствие с планом работ Иностранный партнер – ТОО «Научно-производственный центр ресурсосберегающих технологий «Сапа», Республика Казахстан, выполнил в рамках софинансирования проекта следующие работы: разработан метод облучения и воздействия низкочастотным магнитным полем на промышленную массу семян зерновых культур; проведено исследование влияния низкочастотного электромагнитного импеданса на клеточный состав и структуру зерновых культур. Для выполнения работ иностранным партнером было вложено собственных средств на сумму 8 515 527,15 рублей, что составляет 56,77 % от бюджетного финансирования. В исполнение п. 6.1.4 Соглашения № 075-15-2022-1210 от 07.10.2022 г. заключен договор от 21.12.2022 г. о дальнейшем использовании результатов исследований проекта с индустриальным партнером АО «Елатомский приборный завод». Проект выполнен коллективом ФНАЦ ВИМ в количестве 18 человек, в том числе молодыми учеными до 39 лет 11 человек (55,56 %), 4 докторами наук и 7 кандидатами наук.