vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2023-17-4-4-11SLKEWQvimjour-534Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTОбработка семян зерновых культур в низкочастотном электромагнитном полеGrain Seed Treatment by a Low-Frequency Electromagnetic FieldДороховА. С.DorokhovA. S.

Алексей Семенович Дорохов, академик РАН, доктор технических наук, главный научный сотрудник

Москва 

Alexey S. Dorokhov, member of the Russian Academy of Sciences, Dr.Sc.(Eng.), chief researcher

Moscow

 

dorokhov.vim@yandex.ruЧаплыгинМ. Е.ChaplyginM. E.

Михаил Евгеньевич Чаплыгин, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Москва

Mikhail E. Chaplygin, Ph.D.(Eng.), leading researcher

Moscow

misha2728@yandex.ruАксеновА. Г.AksenovA. G.

Александр Геннадьевич Аксенов, доктор технических наук, главный научный сотрудник

Москва

Alexander G. Aksenov, Dr.Sc.(Eng.), chief researcher

Moscow

1053vim@mail.ruШибряеваЛ. С.ShibryaevaL. S.

Людмила Сергеевна Шибряева, доктор химических наук, профессор

Москва

Lyudmila S. Shibryaeva, Dr.Sc.(Eng.), professor

Moscow

lyudmila.shibryaeva@yandex.ruБлиновН. Д.BlinovN. D.

Никита Дмитриевич Блинов, инженер, младший научный сотрудник

Москва

Nikita D. Blinov, engineer, junior researcher

Moscow

nik.blinov76@gmail.comЧулковА. С.ChulkovA. S.

Андрей Сергеевич Чулков, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Москва

Andrey S. Chulkov, Ph.D.(Eng.), leading researcher

Moscow

andrei.chulkov@mail.ruПодзоровА. В.PodzorovA. V.

Алексей Викторович Подзоров, научный сотрудник

Москва

Alexey V. Podzorov, researcher

Moscow

alexvp900@yandex.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian FederationФедеральный научный агроинженерный центр ВИМ ; Институт биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАНРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIM ; Emanuel Institute of Biochemical Physics of RASRussian Federation202319122023174411Copyright © Дорохов А.С., Чаплыгин М.Е., Аксенов А.Г., Шибряева Л.С., Блинов Н.Д., Чулков А.С., Подзоров А.В., 20232023Дорохов А.С., Чаплыгин М.Е., Аксенов А.Г., Шибряева Л.С., Блинов Н.Д., Чулков А.С., Подзоров А.В.Dorokhov A.S., Chaplygin M.E., Aksenov A.G., Shibryaeva L.S., Blinov N.D., Chulkov A.S., Podzorov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/534

Отмечена возможность повышения продуктивности семян путем воздействия на них электромагнитного поля. Рассмотрены теоретические и практические предпосылки создания экспериментальной лабораторной установки для предпосевной обработки семян низкочастотным электромагнитным полем и достижения магнитобиологического эффекта. (Цель исследования) Изучить влияние низкочастотного электромагнитного поля на состав и свойства семян зерновых культур. (Материалы и методы) Применялись стандартные излучатели с вариативностью магнитной индукции 3-75 миллитесла, частотой излучения 1-100 Герц, обеспечивающие требуемые параметры воздействия на партию семян. (Результаты и обсуждение) Исследовали влияние магнитного воздействия на всхожесть, энергию прорастания, физико-химические свойства семян при варьировании параметров низкочастотного электромагнитного поля. Проведен анализ зависимости качества воздействия от параметров работы установки и массы семян различных зерновых культур от 10 до 500 г. На этой основе выбраны режимы и создана рабочая программа облучения, обеспечивающая высокую эффективность воздействия на показатели всхожести, прорастания и развития семян. (Выводы) Изучено влияние низкочастотного электромагнитного поля на состав и свойства зерна. Разработана экспериментальная лабораторная установка с источниками низкочастотного электромагнитного поля, обоснованы режимы излучения. Магнитобиологический эффект предпосевной обработки промышленной партии зависит от вида и сорта культуры, активации в клетке биологического комплекса, инициирующего развитие проростка, качества и влажности семян, наличия на поверхности микроорганизмов, в том числе патогенных, источников и энергетических параметров облучения. Определены параметры низкочастотного электромагнитного поля: магнитная индукция от 3 до 75 миллитесла, частота 10-16 Герц, масса семян от 10 до 500 граммов. Эти параметры будут использованы при создании промышленной установки для подготовки семенного материала и улучшения его посевных свойств.

The paper notes the potential for enhancing seed productivity through exposure to an electromagnetic field. It touches upon both theoretical and practical considerations for developing an experimental laboratory plant for pre-sowing seed treatment using a low-frequency electromagnetic field and aiming to achieve a magnetobiological effect. (Research purpose) The study aims to investigate the influence of low-frequency electromagnetic field on the composition and properties of grain seeds. (Materials and methods) Standard emitters, characterized by a magnetic induction variability of 3-75 millitesla and a radiation frequency of 1-100 Hertz, were employed to ensure the necessary treatment parameters for a batch of seeds. (Results and discussion) The study investigates the impact of magnetization on the germination process, germination energy, and the physical and chemical properties of seeds subjected to different parameters of a low-frequency electromagnetic field (ranging from 3 to 75 millitesla in magnetic induction and a radiation frequency of 10-16 Hertz).The quality of the effect was analyzed with respect to the installation parameters and seed mass, ranging from 10 to 500 grams, across various cereal crops. Subsequently, specific modes were identified, and a functional irradiation program was devised to ensure a highly effective impact on seeds, optimizing their germination, sprouting and development. (Conclusions) The impact of a low-frequency electromagnetic field on the composition and properties of grain has been studied. An experimental laboratory plant with sources of a low-frequency electromagnetic field has been developed and irradiation modes have been justified. The pre-sowing treatment of an industrial batch, the magnetobiological effect is contingent upon several factors, including the crop type and variety, activation of a biological complex in a cell that initiates the development of a seedling, seed quality and moisture content, the presence of microorganisms on the surface, pathogenic ones included, and the characteristics of irradiation sources and energy parameters. The parameters of the low-frequency electromagnetic field were determined as follows: magnetic induction ranging from 3 to 75 millitesla, a frequency 10-16 Hertz, and seed weight varying from 10 to 500 grams. These identified parameters will be applied in the development of an industrial unit designed for the preparation of seed material and enhancement of its sowing properties.

зерновые культурынизкочастотное электромагнитное полелабораторная установкаоблучение семянмагнитобиологический эффектвсхожесть семянэнергия прорастания семянcereal cropslow-frequency electromagnetic fieldlaboratory plantseed irradiationmagnetobiological effectseed germinationseed germination energyReferencesСорокопудова О.А., Донецких В.И., Долганова З.В. Стимуляция всхожести семян Iris Ensata Thunb. магнитными импульсами с изменяемой частотой // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016. N2. C. 98-101.Sorokopudova O.A., Donetskikh V.I., Dolganova Z.V. Stimulyatsiya vskhozhesti semyan Iris EnsataThunb. Magnitnymi impul’sami s izmenyaemoy chastotoy [Stimulation of seed germination of Iris EnsataThunb. magnetic pulses with variable frequency]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seria: Khimiya. Biologiya. Farmaciya. 2016. N2. 98-101 (In Russian).Grigorieva E., Shulga P. Agricultural development in the Canadian Prairies. International agricultural journal. 2022. N5. 441-449. DOI: 10.55186/25876740-2022-6-5-28.Grigorieva E., Shulga P. Agricultural development in the Canadian Prairies. International agricultural journal. 2022. N5. 441-449 (In English). DOI: 10.55186/25876740_2022_6_5_28.Шаршунов В.А., Червяков А.В., Курзенков С.В., Циркунов А.С. Оборудование для предпосевного стимулирования семян СВЧ-полем // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2011. N1(10). C. 5-10. EDN: VBFGBZ.Sharshunov V.A., Chervyakov A.V., Kurzenkov S.V., Tsirkunov A.S. Oborudovanie dlya predposevnogo stimulirovaniya semyan SVCh-polem [The equipment for pre-sowing stimulation of seeds microwave field]. Konstruirovanie, ispol’zovanie i nadezhnost’ mashin sel’skohozyaystvennogo naznacheniya. 2011. N1(10). 5-10 (In Russian). EDN: VBFGBZ.Alchimbayeva S., Zhalnin E.V., Sadykov Z.S., et al. The processing of seeds of spring wheat by low frequency electromagnetic field in an industrial environment. International Journal of Recent Technology and Engineering. 2019. Vol. 7. N6. 1057-1061. EDN: VQZECG.Alchimbayeva А.S., Shibryaeva L.S., Zhalnin E.V., et al. The processing of seeds of spring wheat by low frequency electromagnetic field in an industrial environment. International Journal of Recent Technology and Engineering. 2019. Vol. 7. Is. 6. (In English). EDN: VQZECG.Пушкина Н.В. Влияние предпосевной обработки семян электромагнитным полем сверхвысокочастотного диапазона на структурно-функциональное состояние проростков кукурузы // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. 4 (46). Ч. 5. С. 32-34. DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.265.Pushkina N.V. Vliyanie predposevnoy obrabotki semyan elektromagnitnym polem sverkhvysokochastotnogo diapazona na strukturno-funkcional’noe sostoyanie prorostkov kukuruzy [Influence of pre-sowing seeds treatment by the electromagnetic field superhigh-frequency range on the structurally-frequency range on and functional condition corn rootlets]. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal. 2016. N4(46).Part 5. 32-34 (In Russian). DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.265.Антипкина Л.А., Левин В.И., Борычев С.Н. и др. Использование градиентного магнитного поля в предпосевной обработке семян огурца // Агроэкоинфо. 2022. N1. DOI:10.51419/202121123.Antipkina L.A., Levin V.I., Borychev S.N., et al. Ispol’zovanie gradientnogo magnitnogo polya v predposevnoy obrabotke semyan ogurtsa [Use of a gradient magnetic field in the pre-sowing treatment of cucumber seeds]. Agroecoinfo. 2022. N1 (In Russian). DOI: 10.51419/202121123. EDN: ERAYMM.Каримтаева Т., Оразбай А., Ишмуратова М.Ю. Оценка биомассы проростков зерновых культур после обработки лазером // Актуальные проблемы современности. 2020. N4(30). С. 162-167. EDN: NOHABV.Karimtayeva T., Orazbay A., Ishmuratova M.Yu. Otsenka biomassy prorostkov zernovykh kul’tur posle obrabotki lazerom [Assesment of the biomass of grain seedlings after laser treatment]. Aktual’nye problemy sovremennosti. 2020. 4(30). 162-167 (In Russian). EDN: NOHABV.Шогенов Ю.Х., Романовский Ю.М., Измайлов А.Ю., Миронова Е.А. Реакции растений на локальное электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн // Техника и оборудование для села. 2018. N2. С. 27-30. EDN: YTUYPY.. Shogenov Yu.Kh., Romanovsky Yu.M., Izmailov A.Yu., et al. Reaktsii rasteniy na lokal’noe elektromagnitnoe izluchenie v shirokom diapazone dlin voln [Reactions of plants to local electromagnetic radiation in a wide wave length range]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2018. N2. 27-30 (In Russian). EDN: YTUYPY.Козырский В.В., Савченко В.В., Синявский А.Ю. Предпосевная обработка семян зернобобовых культур в магнитном поле // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2019. N1. С. 21-26. DOI: 10.22314/2073-7599-2018- 13-1-21-26. EDN: YWZJNR.Kozyrskiy V.V., Savchenko V.V., Sinyavskiy A.Yu. Predposevnaya obrabotka semyan zernobobovykh kul’tur v magnitnom pole [Pre-sowing treatment of leguminous crop seeds with a magnetic field]. Sel’skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2019. N1. 21-26 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2018-13-1-21-26. EDN: YWZJNR.Кутырёв А.И., Хорт Д.О., Филиппов Р.А, Ценч Ю.С. Магнитно-импульсивная обработка семян земляники садовой // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N5. С. 9-15. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-11-5-9-15. EDN: ZSLLGN.Kutyrev A.I., Khort D.O., Filippov R.A, Tsench Yu.S. Magnitno-impul’sivnaya obrabotka semyan zemlyaniki sadovoy [Magnetic-pulse treatment of garden strawberry seeds]. Sel’skokhozyastvennye mashiny i tekhnologii. 2017. N5. 9-15 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2018-11-5-9-15. EDN: ZSLLGN.Ахметшин А.Т., Атнагулов Д.Т., Мухамедьянова Т.К. Экспериментальное исследование влияния обработки семян пшеницы магнитным полем на их водопоглощение // АПК России. 2020. N2. С. 245-249. EDN: WENYOA.Akhmetshin A.T., Atnagulov D.T., Mukhamed’yanova T.K. Eksperimental’noе issledovanie vliyaniya obrabotki semyan pshenitsy magnitnym polem na ikh vodopogloshchenie [Studying experimentally the effect of treatment wheat seeds with a magnetic field on their water absorption]. APK Rossii. 2020. N2. 245-249 (In Russian). EDN: WENYOA.Кулешов А.Н., Ерешко А.С., Хронюк В.Б. Применение магнитных полей постоянных магнитов для предпосевной обработки семян ячменя // Вестник аграрной науки Дона. 2011. N1(13). С. 95-100. EDN: RDPTTL.Kuleshov A.N., Ereshko A.S., Khronyuk V.B. Primenenie magnitnykh poley postoyannykh magnitov dlya predposevnoy obrabotki semyan yachmenya [The application of the magnetic fields of the permanent magnet for the barley seeds pre-sowing]. Vestnik agrarnoy nauki Dona. 2011. N1(13). 95-100 (In Russian). EDN: RDPTTL.Левина Н.С., Тертышная Ю.В., Бидей И.А. и др. Посевные качества семян мягкой яровой пшеницы (Triticum aestivum l.) при разных режимах воздействия низкочастотным электромагнитным полем // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. N3. С. 580-587. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.580rus.Levina N.S., Tertyshnaya Yu.V., Bidey I.A., et al. Posevnye kachestva semyan myagkoy yarovoy pshenitsy (Triticum aestivum l.) pri raznykh rezhimakh vozdeystviya nizkochastotnym elektromagnitnym polem [Pre-sowing treatment of seeds of spring wheat with low-frequency electromagnetic field]. Sel’skokhozyaystvennaya biologiya. 2017. Vol. 52. N3. 580-587 (In Russian). DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.580rus.Alchimbayeva А.S., Shibryaeva L.S., Zhalnin E.V., et al. The processing of seeds of spring wheat by low-frequency electromagnetic field in an industrial environmental. International Journal of Recent Technology and Engineering. 2019. Vol. 7. N6. 1057-1061. EDN: VQZECG.Alchimbayeva A.S., Shibryaeva L.S., Zhalnin E.V., et al. The processing of seeds of spring wheat by low frequency electromagnetic field in an industrial environment. International Journal of Recent Technology and Engineering. 2019. Vol. 7. N6. 1057-1061 (In English). EDN: VQZECG.Старухин Р.С., Белицын И.В., Хомутов О.И. Метод предпосевной обработки семян с использованием эллиптического электромагнитного поля // Ползуновский вестник. Раздел 1. Проблемы электробезопасности. Cовременные электротехнологии и электрооборудование. 2009. N4. С. 97-98.Starukhin R.S., Beliysyn I.V., Khomutov O.I. Metod predposevnoy obrabotki semyan s ispol’zovaniem ellipticheskogo elektromagnitnogo polya [Method of pre-sowing seed treatment using an elliptical electromagnetic field]. Polzunovskiy vestnik. Problemy elektrobezopasnosti. Sovremennye elektrotekhnologii i elektrooborudovanie. 2009. N4. 97-98 (In Russian).Мазитов Н.К., Шогенов Ю.Х., Ценч Ю.С. Сельскохозяйственная техника: решения и перспективы // Вестник ВИЭСХ. 2018. 3(32). С. 94-100. EDN: YLWHAL.Mazitov N.K., Shogenov Yu.Kh., Tsench Yu.S. Sel’skohozyaystvennaya tekhnika: resheniya i perspektivy [Agricultural machinery: solutions and prospects]. Vestnik VIESH. 2018. N3(32). 94-100 (In Russian). EDN: YLWHAL.Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С., Бейлис В.М. Создание и развитие систем машин и технологий для комплексной механизации технологических процессов в растениеводстве // История науки и техники. 2019. N12. С. 46-55. EDN: RJSVZT.Lobachevskiy Ya.P., Tsench Yu.S., Beylis V.M. Sozdanie i razvitie system mashin i tekhnologiy dlya kompleksnoy mekhanizatsii tekhnologicheskikh protsessov v rastenievodstve [Creation and development of systems for machines and technologies for the complex mechanization of technological processes in crop production]. Istoriya nauki i tekhniki. 2019. N12. 46-55 (In Russian). EDN: RJSVZT.Измайлов А.Ю. Интеллектуальные технологии и роботизированные средства в сельскохозяйственном производстве // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89. N5. С. 536-538. DOI: 10.31857/S0869-5873895536-538. EDN: UKKACW.Izmailov A.Yu. Intellektual’nye tekhnologii i robotizirovannye sredstva v sel’skokhozyaystvennom proizvodstve [Intelligent technologies and robotic means in agricultural production]. Vestnik Rossiyskoy akademii nauk. 2019. Vol. 89. N5. 536-538 (In Russian). DOI: 10.31857/S0869-5873895536-538. EDN: UKKACW.Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. N4. С. 6-10. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10. EDN: YFRZDV.Lobachevskiy Ya.P., Dorokhov A.S. Tsifrovye tekhnologii i robotizirovannye tekhnicheskie sredstva dlya sel’skogo khozyaystva [Digital technologies and robotic devices in the agriculture]. Sel’skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2021. Vol. 15. N4. 6-10 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10. EDN: YFRZDV.Бейлис В.М., Ценч Ю.С., Коротченя В.М. и др. Тенденции развития прогрессивных машинных технологий и техники в сельскохозяйственном производстве // Вестник ВИЭСХ. 2018. N4 (33)Beylis V.M., Tsench Yu.S., Korotchenya V.M., et al. Tendentsii razvitiya progressivnykh mashinnykh tekhnologiy i tekhniki v sel’skokhozyaystvennom proizvodstve [Trends in the development of advanced machine technologies and techniques in agricultural production]. Vestnik VIESH. 2018. N4 (33).150-156 (In Russian). EDN: YTHPID.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.