Основными приоритетными направлениями в современном сельском хозяйстве являются безопасность производства сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, защита растений и животных и повышение экологичности технологических процессов [4].
В перечень практических технологий на основе законодательных актов Министерства сельского хозяйства Российской Федерации входит производство и переработка сельскохозяйственного сырья, в частности, зерна пшеницы как основного сырья для производства хлеба. Качественный рост в этой области возможен при проведении ряда мероприятий, где обеззараживание играет одну из основных ролей [6].
Одной из причин снижения качества зерна является его зараженность микроскопическими грибами. На сегодняшний день существует множество способов освобождения зерна от грибной инфекции. Существующие способы обеззараживания зерна: химические, термические, биологические и т.п. имеют свои преимущества и недостатки. Наряду с высоким обеззараживающим эффектом, одни экологически опасны, другие энергоёмки, трудоёмки, дорогостоящи [7].
В последнее время большое внимание учёные уделяют электрофизическим методам обеззараживания зерновых культур, так как они более разнообразны в средствах и возможностях [5]. К таким методам можно отнести обработки зерна инфракрасным и ультрафиолетовым излучением, сверхвысокими частотами, полем отрицательного коронного разряда, радиационную обработку гамма излучением [6]. Особое место среди электрофизических факторов занимает озон. Озон легко получать на месте его потребления из кислорода воздуха с помощью высоковольтного электрического разряда. Аппараты, в которых получают озон, доступны в эксплуатации и не требуют никаких дополнительных реагентов. Стоимость производства озона в 3 раза ниже других окислителей. Озон обладает бактерицидными, вирулицидными, фунгицидными и спороцидными свойствами в зависимости от концентрации и экспозиции. Высокая химическая активность озона обусловлена его окислительными свойствами. Озон взаимодействует с мембранной структурой клетки бактерий, грибов, структурной единицей вирусов, что приводит к нарушению ее барьерной функции и их гибели [3, 9].
Оценивая перспективы использования озона, специалисты и ученые многих стран мира приходят к выводу, что он займет важное место в интегрированных программах борьбы с вредителями запасов зерна, а также при решении теоретических вопросов защиты растений [1].
В Ставропольском государственном аграрном университете проведены исследования по влиянию физических факторов на снижение заражённости зерна пшеницы грибной инфекцией [8, 10]. В результате поисковых экспериментов выявлены оптимальные режимы обеззараживания зерна пшеницы озонированным воздухом и полем отрицательного коронного разряда (ПОКР). В частности, для подавления грибной инфекции необходима доза озона 28,8 г·с/м3. Данная доза озона способна уничтожить патогенную микобиоту и при этом не вызывать активацию процессов прорастания зерна. При обработке полем отрицательного коронного разряда оптимальная напряжённость ПОКР составляет 3,6 ·105 В/м; экспозиция 70//.
Наряду с определением оптимальных режимов обеззараживания нами проведены эксперименты с выявлением последействия обработки зерна озимой пшеницы озоном в сочетании с ПОКР на грибную инфекцию при хранении зерна в течение полугода с ежемесячной микробиологической проверкой развития патогенных грибов. Обработку зерна пшеницы полем отрицательного коронного разряда (ПОКР) проводили на лабораторной установке. Обработку озоном проводили с помощью озонатора «Гроза» производительностью до 60 г/ч. Также осуществлялось комплексное обеззараживание зерна озоном и ПОКР. Обработка осуществлялась в двенадцати режимах с различными дозами озона, напряжённостью ПОКР и экспозицией обработки зерна. Определялась динамика развития колоний грибов р.р. Aspergillus и Fusarium. Ежемесячно зерно закладывали на проращивание на картофельно-глюкозном агаре в чашки Петри при температуре 25° C в четырёхкратной повторности.
Наиболее существенное влияние на снижение заражённости зерна пшеницы грибами оказали следующие режимы: I – озон, (доза озона 28,8 г·с/м3); II – ПОКР, напряжённость поля 3,6·105 В/м, время обработки зерна 70//; III – ПОКР + озон, напряжённость поля 3,6·105 В/м, время обработки зерна 70//, доза озона 28,8 г·с/м3. Результаты воздействия обработок озоном и ПОКР на развитие патогенов зерна озимой пшеницы р.Fusarium в процессе хранения представлены на рисунке 1 [1].
Время хранения зерна, сутки
Рисунок. Динамика развития колоний грибов р.Fusarium в зерне озимой пшеницы после обработки озоном и ПОКР
Из гистограммы видно, что лучший результат достигнут при комплексной обработке озоном и ПОКР (III режим). В результате обеззараживания в III режиме заражённость зерна уменьшилась с 24, 4 % в контроле до 1,9 %. Время последействия обработок имеет определённое влияние на динамику развития колоний грибов р. Fusarium. Наблюдается существенная разница между недельной и двухнедельной экспозицией после обеззараживания. При дальнейшем хранении существенных изменений не произошло. Зерно после обработки в III режиме может храниться 150–180 суток без опасности развития колоний грибов р. Fusarium [1].
В таблице представлены результаты обработок озоном и ПОКР на развитие патогенов в зерне озимой пшеницы р. Aspergilus в процессе хранения.
На зерне, хранившемся без обработки, количество плесневых грибов за полгода хранения увеличилось с 20,0 до 28,0 %. I режим способствовал снижению заражённости зерна грибами р.Aspergilus на 15,0 % после недельной отлёжки, по истечении трёх месяцев количество колоний грибов снизилось до 1,0 %. Максимальный срок хранения зерна после обработки озонированным воздухом составляет 120–140 суток.
Таблица. Влияние обработок озоном и ПОКР на развитие патогенов зерна озимой пшеницы р. Aspergilus в процессе хранения (колоний/100 зёрен)
|
Режимы обработки, х |
Время последействия обработок, сутки, у |
Среднее значение |
|||||||
|
7 |
14 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
||
|
Без обработки |
20,0 |
20,0 |
25,0 |
25,0 |
27,0 |
29,0 |
28,0 |
28,0 |
25,3
|
|
I (озон) |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
9,0 |
1,0 |
1,0 |
22,0 |
22,0 |
8,1
|
|
II (ПОКР) |
0,4 |
1,0 |
1,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
14,0 |
13,0 |
8,1
|
|
III (ПОКР+озон) |
6,0 |
0,0 |
1,0 |
3,0 |
1,0 |
1,0 |
8,0 |
8,0 |
3,4
|
|
Среднее значение |
7,9 |
6,0 |
7,5 |
12,3 |
9,8 |
10,5 |
18,0 |
17,8 |
- |
|
НСРху, 0,95 =1,7 |
|||||||||
Результативность обработки зерна в II и III режимах по сравнению с озонированием оказалась выше в отношении подавления развития колоний грибов р. Aspergilus. Количество грибов в II режиме снизилось до 1,0 % после недельной экспозиции, в конце эксперимента наличие микобиоты составило 13,0 %. В III режиме наилучший результат достигнут после двухнедельной экспозиции, вредоносная микофлора была полностью подавлена. В дальнейшем наблюдался незначительный рост грибной инфекции.
Результаты данного эксперимента показали: все режимы обработки привели к подавлению грибной инфекции, оптимальным явился III режим, время последействия обработки – 120 суток [1]. Таким образом, использование озона в сочетании с ПОКР для защиты хранящегося зерна озимой пшеницы от грибной инфекции различного рода на длительное время исключает восстановление заражённости.
Рецензенты:
Есаулко А.Н., д.с.-х.н., профессор, декан факультета агробиологии и земельных ресурсов, заведующий кафедрой агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», г. Ставрополь.
Стародубцева Г.П., д.с.-х.н., профессор, заведующая кафедрой физики, руководитель учебно-научной испытательной лаборатории УНИЛ ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», г. Ставрополь.