[Luận văn]nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý hạt giống trước khi gieo bằng điện trường xung cao áp

bộ giáo dụcvà đào tạo

trờng đại học nông nghiệp I

nguyễn hàm hà

Nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý hạt
giống trớc khi gieo bằng điện trờng
xung cao áp

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Điện khí hóa sản xuất Nông nghiệp và Nông thôn
MÃ số: 60.52.54

Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Đình Lục

Hà Nội 2006


bộ giáo dụcvà đào tạo

trờng đại học nông nghiệp I

nguyễn hàm hà

Nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý hạt
giống trớc khi gieo bằng điện trờng
xung cao áp

luận văn thạc sÜ kü thuËt

Hµ Néi – 2006


Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan: Kết quả nghiên cứu và các số liệu trong luận văn này
là trung thực và cha đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan: Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn và các
thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ5 đợc chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả

Nguyễn Hàm Hà

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

i


Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện luận văn Thạc sĩ khoa học : Nghiên cứu
giải pháp công nghệ xử lý hạt giống trớc khi gieo bằng điện trờng xung
cao áp , tôi đ5 nhận đợc rất nhiều sự giúp đỡ của các tập thể, các cá nhân và
những ngời thân.
Tôi xin chân thành cảm ơn khoa sau đại học, khoa cơ điện Trờng Đại
học Nông nghiệp I Hà Nội đ5 đóng góp nhiều ý kiến quý báu và tạo điều
kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn tập thể Phòng thí nghiệm cơ điện Nông nghiệp VILAS 019
viện cơ điện Nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch. Cảm ơn các thầy giáo,

cô giáo, các học viên xởng thực hành trờng Trung học Kinh tế Kỹ thuật tỉnh
Vĩnh Phúc đ5 cộng tác và tạo điều kiện tốt nhất để tiến hành thí nghiệm trên
đồng ruộng kiểm chứng các chỉ tiêu nông học của đề tài.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với ngời hớng dẫn khoa học
Tiến sĩ Nguyễn Đình Lục Phòng thí nghiệm cơ điện VILAS 019 viện cơ
điện Nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch đ5 trực tiếp chỉ dẫn khai thác
các tài liệu và phơng pháp nghiên cứu giúp tôi thực hiện thành công đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trờng Cao đẳng Công nghiệp và
Xây dựng Uông Bí Quảng Ninh, các đồng nghiệp nơi tôi đang công tác đ5
tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và công tác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Hàm Hà

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

ii


Mục lục
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
1. Mở đầu
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
1.3. ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

i
ii
iii
v
vi
1
1
2
2

1.3.1. ý nghĩa khoa học của đề tài
1.3.2. Tính thực tiễn của đề tài
2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hạt giống bằng điện trờng trong
sản xuất nông nghiệp tại nớc ta
2.1. Khái quát chung
2.2. Xử lý hạt giống bằng điện trờng và khả năng ứng dụng.
2.3. Kết luận
3. Cơ sở khoa học-thực tiễn và phơng pháp nghiên cứu triển khai
3.1. Tác động điện học lên chất lợng sinh học của mầm hạt.
3.1.1. Tính chất điện của hạt với tác động của điện trờng và điện tích.
3.1.2. Yếu tố công nghệ xử lý hạt giống bằng điện trờng
3.1.3. Xử lý hạt giống bằng điện trờng và giải pháp kỹ thuật
3.2. Phơng pháp nghiên cứu
3.2.1. Mô hình nghiên cứu
3.2.2. Thông số chính thiết bị xử lý hạt bằng ®iƯn tr−êng xung cao ¸p.
3.2.3. MiỊn u tè xư lý hạt lúa giống bằng điện trờng xung
3.2.4. Đánh giá chất lợng mầm hạt lúa qua xử lý điện trờng.
3.2.5. Điều kiện thực nghiệm:
3.2.6. Phơng tiện kỹ thuật đo lờng.
3.3. Chất lợng mầm hạt với các yếu tố công nghệ.

3.3.1. Chọn nồng độ dung dịch NaCl đánh giá chất lợng mầm hạt

2
2
3
3
6
10
12
12
12
17
20
22
22
25
26
26
27
28
29
29

3.3.2. ảnh hởng của số điện cực xung, góc nghiêng và cờng độ điện trờng với chất
lợng mầm hạt.
4. Kết quả nghiên cứu triển khai máy xử lý hạt giống bằng điện trờng.
4.1. Khái quát chung.
4.2. Thiết kế chế tạo máy xử lý hạt lúa giống bằng điện trờng xung
4.2.1. Nguyên lý kết cấu
4.2.2. Hệ điện cực

30
36
36
37
37
38

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

iii


4.2.3. Băng tải và hệ thống truyền động.
4.2.4. Hệ thống cung cấp an toàn điện và các cấu kiện.
4.2.5. Máng phân phối và máng hứng
4.3. Xác định các thông số của máy XLH ảnh hởng đến quá trình xử lý hạt
4.3.1. Xác định cờng độ điện trờng
4.3.2. Xác định thời gian xử lý hạt
4.3.3. Xác định thời gian ủ hạt
4.3.4. Khả năng khử mầm bệnh trên hạt thóc giống của máy XLH
4.4. Đánh giá kết quả nghiên cứu
4.4.1. Kết quả thiết kế chế tạo máy
4.4.2. Kết quả thử nghiệm
4.4.3. Chất lợng làm việc của máy

38
39
40
42

42
43
45
46
47
47
47
48

5. kết quả thực nghiệm trong điều kiện đồng ruộng
5.1. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm.
5.1.1. Mục đích thí nghiệm
5.1.2. Nghiên cứu thực nghiệm đối với cây lúa
5.2 Những kết quả nghiên cứu đối với cây lúa
5.2.1 Khả năng đẻ nhánh
5.2.2 Tốc độ sinh trởng
5.3 Nghiên cứu thực nghiệm đối với hạt ngô VN 10 và hạt cải
5.3.1 Mục đích thí nghiệm
5.3.2 Mô hình nghiên cứu
5.3.3 . Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
5.3.4. Phơng pháp lấy mẫu
5.4 Tiến hành thực nghiệm xác định các thông số ảnh hởng đến tỷ lệ nảy mầm của hạt
ngô VN10 và hạt cải
5.4.1.Kết quả thí nghiệm đối với hạt ngô VN10
5.4.2. Kết quả thí nghiệm đối với hạt cải
5.5 . Tính hiệu quả kinh tế của việc sử dụng máy XLH
5.6. Quy trình sử dụng máy.
5.7. Đánh giá kết quả nghiên cứu
5.8. Chất lợng làm việc của máy
5.9. Một số hạn chế.

6. Kết luận và kiến nghị
6.1. Kết luận
6.2. Kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

49
49
49
49
50
50
50
52
52
52
52
53

Trng i hc Nụng nghip H Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

54
55
55
56
58
58
59
59
61

61
62
63
66

iv


Danh mục các bảng
Bảng 2.1. Đặc tính cơ bản một số tác động vật lý

4

Bảng 2.2. Hiệu quả xử lý hạt giống trớc khi gieo bằng điện trờng.

7

Bảng 2.3. Điều kiện xử lý vật lý

9

Bảng 2.4. Danh mục các thiết bị xử lý hạt giống bằng điện trờng ở Liên Xô cũ

10

Bảng 3.1. Sơ bộ xác định miền yếu tố vào

26

Bảng 3.2. Danh mục thiết bị đo lờng thực nghiệm chính.

28

Bảng 3.3. Sự nảy mầm của hạt lúa trong môi trờng dung dịch muối NaCl

29

Bảng 3.4. ảnh hởng của điện cực (xung) và cờng độ điện trờng lên sức nảy mầm của hạt
lúa Khang dân.

31

Bảng 3.5. ảnh hởng của góc nghiêng điện cực xung đến tỷ lệ nảy mầm của hạt

32

Bảng 3.6. ảnh hởng của cờng độ điện trờng và số ngày ủ đến tỷ lệ nảy mầm của hạt
34

lúa Khang dân
Bảng 3.7. Miền công nghệ điển hình xử lý hạt lúa giống bằng điện trờng xung.

35

Bảng 4.1 Danh mục cấu kiện chính máy xử lý hạt

40

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

v


Danh mục các hình

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý kết cấu máy xử lý hạt bằng trờng điện xung

6

Hình 3.1 Mặt cắt hạt lúa

12

Hình 3.2 Nồng độ tâm thuận từ trong mầm hạt qua xử lý

15

Hình 3.3 Quá trình quang hợp của cây ngô thời kỳ trỗ cờ

16

Hình 3.4 Mật độ tâm thuận từ và số ngày ủ

19

Hình 3.5 Nguyên lý kết cấu xử lý kiểu thẳng đứng

20

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý kết cấu máy xử lý hạt bằng trờng điện xung

21

0

Hình 3.7 Xung điện trờng đặt lên hạt qua xử lý = 30

22

Hình 3.8 Mô hình nghiên cứu xử lý hạt lúa giống

23

Hình 4.1 Kết cấu mô đun bản cực

38

Hình 4.2 Sơ đồ cung cấp an toàn điện máy xử lý hạt bằng điện trờng xung

39

Hình 4.3 Máy xử lý hạt XLH

40

Hình 4.4 Kết cấu bên trong máy xử lý hạt XLH

41

Hình 4.5 Tấm cực của máy xử lý hạt XLH

41

Hình 4.6 Cơ cấu máng phân phối của máy xử lý hạt XLH

42

Hình 4.7 Đồ thị tỷ lệ nảy mầm của hạt thóc giống Khang dân theo c−êng ®é ®iƯn tr−êng khi τ

43

= 16 (s), n = 07 ngày
Hình 4.8 Đồ thị tỷ lệ nảy mầm của h¹t theo thêi gian xư lý khi E = 3kV/cm, n = 05 ngày

44

Hình 4.9 Đồ thị tỷ lệ nảy mầm của hạt thóc giống Khang dân theo thời gian ñ khi τ = 16 (s), E

45

= 3 kV/cm
H×nh 5.1 Khả năng đẻ nhánh của cây lúa Khang Dân

51

Hình 5.2 Tốc độ phát triển chiều cao cây của lúa Khang Dân

51

Hình 5.3 Tốc độ phát triển chiều cao cây của lóa Q5

52

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

vi


1. mở đầu
1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Nền sản xuất nông nghiệp của thế giới nói chung và của nớc ta nói
riêng đang đứng trớc sức ép về sự bùng nổ gia tăng dân số. Nhu cầu sử dụng
các sản phẩm về lơng thực ngày càng tăng cả về số lợng lẫn chất lợng.
Trong lúc đó, diện tích trồng trọt ngày càng bị thu hẹp do sự phát triển của các
khu công nghiệp, khu đô thị và khu dân c.
Để đáp ứng đợc nhu cầu này, đỏi hỏi phải có nhiều biện pháp tăng
năng suất, chất lợng cây trồng nh thuỷ lợi, phân bón, chăm sóc luân canh,
lai và tạo giốngTrong đó giống chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng, quyết
định năng suất và chất lợng cây trồng. Hạt giống tốt và đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật cho phép phát huy tối đa tiềm năng di truyền của giống cây : năng suất cao,
chất lợng sản phẩm tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh.
Ngoài các biện pháp lựa chọn và phân loại hạt giống thì xử lý hạt giống
trớc khi gieo trồng chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Từ
lâu, xử lý hạt trớc khi gieo đợc biết đến và ứng dụng rộng r5i nh biện pháp
đầu tiên tăng năng suất cây trồng. Tuỳ thuộc phơng thức, tập quán canh tác
và trình độ phát triển khoa học kỹ thuật, ngời ta áp dụng những biện pháp
khác nhau nh phơi nắng, ngâm trong nớc hai sôi ba lạnh đến xử lý hoá
chất, dùng các tia vật lý, phóng xạ.
Sử dụng nhiều hoá chất dẫn đến mất cân bằng sinh thái, giảm lợng vi

sinh có lợi, gây độc hại cho con ngời, động vật và môi trờng
Với sự phát triển của công nghệ sinh học, việc nghiên cứu các quá trình
sinh hoá trong phôi, mầm hạt và cây non cho thấy các yếu tố nh các đại
lợng vật lý : tia gama( ), tia cực tím và điện trờng làm thay đổi hoạt tính
của các men oxi hoá, tỷ lệ axit amin và axit nucleic. Với liều lợng và thời
gian tác động thích hợp, điện trờng kích thích quá trình nảy mầm giúp cây
trồng phát triển nhanh, từ đó tăng năng suất và chất lợng cây trồng.

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

1


Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ xử lý hạt giống trớc khi
gieo bằng điện trờng tạo điều kiện tăng năng suất, chất lợng cây trồng, góp
phần thúc đẩy nền sản xuất nông nghiệp hàng hoá, nâng cao hiệu quả kinh tế
x5 hội và môi trờng. Việc nghiên cứu, ứng dụng giải pháp công nghệ này là
cần thiết, là một hớng đi mới có ý nghĩa khoa học và kinh tế, x5 hội.
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

- Tìm hiểu bản chất của công nghệ xử lý hạt giống trớc khi gieo bằng
điện trờng cao áp.
- Nghiên cứu triển khai giải pháp và thiết bị xử lý hạt giống trớc khi
gieo bằng điện trờng nhằm tăng năng suất và chất lợng cây trồng.
- Chọn nguyên lý kết cấu và giải pháp kỹ thuật chế tạo máy xử lý hạt
bằng điện trờng cao áp.
- Thực nghiệm xác định miền thông số máy xử lý hạt và thí nghiệm xử
lý hạt giống trớc khi gieo trên máy xử lý hạt.
1.3. ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

1.3.1. ý nghĩa khoa học của đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết ảnh hởng của điện trờng đến quá trình
chuyển đổi sinh hoá bên trong mầm hạt và quá trình sinh trởng, phát triển
của cây trồng.
Nghiên cứu ứng dụng thiết bị công nghệ mới : Công nghệ ion điện tử
vào sản xuất nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất và chất lợng cây trồng.
1.3.2. Tính thực tiễn của đề tài
- Chế tạo đợc mẫu máy xử lý hạt bằng điện trờng, xác định đợc các
thông số và chế độ làm việc của máy phù hợp với điều kiện sản xuất của nớc ta.
Nghiên cứu tác động của điện trờng đến quá trình nảy mầm của hạt
thóc giống, hạt ngô , hạt cải, khả năng phát triển và khả năng chống chịu sâu bệnh
của cây lúa.

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

2


2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng
công nghệ xử lý hạt giống bằng điện trờng
trong sản xuất nông nghiệp tại nớc ta.
2.1. Khái quát chung

Năng suất mùa màng cây trồng, cây lơng thực tiềm ẩn ngay trong giai
đoạn đầu sinh trởng phát triển của cây non bao gồm các quá trình thúc mầm,
xuống giống, hình thành hệ rễ thứ haiv.v...Giai đoạn khởi đầu phát triển tốt tạo
điều kiện để thúc đẩy quá trình trao đổi chất,đơm hoa kết trái...tăng năng suất
và chất lợng cây trồng [18] .
Từ lâu, xử lý hạt giống trớc khi gieo trồng đợc biết và ứng dụng rộng
r5i trên thế giới nh biện pháp đầu tiên tăng năng suất cây trồng. Tuỳ thuộc

phong tục tập quán canh tác và trình độ phát triển khoa học kỹ thuật, ngời ta
áp dụng những biện pháp khác nhau từ phơi nắng, ngâm nớc nóng hai sôi, ba
lạnh đến xử lý bằng hoá chất, các tia vật lý, phóng xạ [1] .
Sử dụng nhiều hoá chất dẫn đến mất cân bằng sinh thái, giảm lợng vi
sinh có lợi, gây độc hại cho con ngời và động vật [18]. Hiện nay các phơng
pháp vật lý xử lý hạt giống trớc khi gieo thờng dùng sóng điện từ có vạch
phổ khác nhau : ion hoá, tia cực tím, gama, tia nắng tập trung, điện cao thế,
cao tần tia phóng xạ (B.2.1). Hiệu quả tác động phụ thuộc vào liều lợng và
chế độ xử lý đều nhằm kích thích quá trình chuyển đổi hoá sinh bên trong
mầm hạt và quá trình sinh trởng, phát triển, hình thành, kết trái, tăng năng
suất cây trồng[1]. Mỗi đại lợng vật lý đặc trng bởi sự tác động qua lại của
một số các chỉ số liên quan. Chỉ cần thay đổi tỷ lệ thành phần cấu thành nh
tần số, cờng độ, thời gian tác động, năng lợng hấp thụ có thể cho hiệu
quả tác động lớn nhÊt [14].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

3


Nghiên cứu các quá trình sinh hoá trong phôi, mầm hạt và cây non cho
thấy các tia , tia cực tím và điện trờng làm thay đổi hoạt tính của các men ôxy
hoá, tỷ lệ axitamin và axitnucleon. ở liều lợng tối u kích thích cây trồng phát
triển nhanh, tăng đáng kể hàm lợng clorofin v.v.... so với đối chứng .
Bảng 2.1 Đặc tính cơ bản một số tác động vật lý
Miền thông số
Cờng độ

Số
T

Đại lợng

Tần số,Hz

T

Điện

Từ

trờng,

trờng

Kv/cm

A/m

T/gian
Độ chiếu xạ,s

chiếu
xạ,s

Năng lợng
hạt hấp
thụ,J/m3

1

Điện một chiều

0

2-5

-

-

-0,2-3

10 - 103

2

Điện xoay chiều

50

2-3

-

-

3-4

3x10-6x103

3

Từ trờng âm tần

12-103

1-2

-

600-900

-

4

Tia hồng ngoại

(1,2-4,05)1014

-

-

(1,2-3,0)x103

10-35

9x106-5x108

5

Tianắng tập trung

(1,3-10)x1014

-

-

(11-73)x103

300-900

6x106-4x109

6

Tia laze

(3x9)x1014

-

-

1,6-3

360-600

7x104-9x105

7

Tia cực tím

(0,75-10)x1020

-

-

-

60

4x103-4x104

(0,75-10)x1015

-

-

30-160

30-160

105-3x106

-

1,5

-

-

0,6-1

-

8

Hyđro-plazma

Xử lý hạt giống bằng điện trờng cao áp có nhiều u điểm : Không gây
đột biến gen di truyền, không có liều lợng ức chế, tăng khả năng trao đổi
chất, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh và ngoại cảnh, tăng năng suất cây
trồng ổn định và không gây ô nhiễm môi trờng [10].
Từ những năm 1940-1950 trên thế giới ngời ta đ5 quan tâm nghiên cứu
ứng dụng tác động trực tiếp của điện từ trờng lên đối tợng nuôi trồng, bảo
quản nông sản. Những năm 1960, ở Liên Xô cũ đ5 đạt đợc những thành tựu
to lớn trong lĩnh vực xử lý, kích thích hạt giống bằng điện trờng, tăng sản
lợng cây trồng 10 ữ 15% hạt và 20% khối xanh, [9].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

4

ở Mỹ và muộn hơn là ở Nhật cũng có các công bố trong lĩnh vực này.
Song kết quả đạt đợc còn khiêm tốn, cha có tính thuyết phục do cờng độ
điện trờng công tác thấp ( không vợt quá 1,5 ữ 2,0 kV/cm), mặt khác độ ẩm
của cơ chất hạt giống trong các nghiên cứu cha thích hợp, thời gian ủ sau xử
lý cha đợc quan tâm đúng mức. Gần đây ở Trung Quốc cũng có các công bố
về kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực phân loại và xử lý hạt giống bằng điện
trờng [7].
ở trong nớc, năm 1981-1985 Viện Công cụ và Cơ giới hoá nông
nghiệp (nay là Viện cơ điện Nông nghiệp và Chế biến nông sản ) đ5 tiến hành
nghiên cứu kích thích hạt giống trớc khi gieo bằng điện trờng cao áp. Bớc
đầu kết quả thu nhận đợc ở Viện cây lơng thực và một số cơ sở sản xuất tập
thể cho thấy khối xanh cây đang tăng đến 20% và năng suất lúa tăng 5%. Kết
quả thí nghiệm trên rau xanh, đỗ cũng rất khả quan. Tuy nhiên công cụ xử lý
dạng hai tấm bản cực đợc cấp nguồn xoay chiều cha đáp ứng đợc các yêu
cầu kỹ thuật, công nghệ xử lý hạt giống và cha hoàn thiện.
Giai đoạn 1992 1995 Viện cơ điện nông nghiệp đ5 triển khai công
nghệ chế tạo máy xử lý hạt lúa giống trớc khi gieo bằng điện trờng cao áp
thuộc chơng trình cấp nhà nớc KC 04 14. Đ5 tiến hành xử lý lúa giống
CR203, VN-10 và Mộc tuyền qua điện trờng xung cao áp bằng máy xử lý hạt
XLH 1X cho năng suất hạt trong điều kiện sản xuất tăng trung bình 6 ữ 8%.
Tăng các chỉ tiêu về thân lá và rễ. Do bố trí các cặp điện cực âm dơng trên
không gian, băng tải nối đất, cờng độ điện trờng mạnh giữa các điện cực âm
dơng, còn ở trên mặt băng tải yếu, hạt nhận điện tích cha đủ vì vậy hiệu quả
xử lý hạt còn hạn chế. (hình 2.1)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

5

1
+

2

- U,kV
-



3
4

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý kết cấu máy xử lý hạt bằng trờng điện xung
1. Máng phân phối; 2. hệ điện cực cách ly ;
3. băng tải nối đất và hệ truyền động; 4. máng hứng.
2.2. Xử lý hạt giống bằng điện trờng và khả năng ứng dụng.

Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và trên đồng ruộng
vùng Treliabinsk CHLB Nga trong nhiều năm đ5 khẳng định xử lý hạt giống
bằng điện trờng cao áp làm tăng trung bình 9,8% năng suất hạt mì mạch.
Đặc biệt trong điều kiện hạn hán kéo dài, thí nghiệm cho tăng 41% sản lợng
hạt so với đối chứng [10].
Trong bảng 2.2 tóm tắt kết quả một số nghiên cứu triển khai và chế độ
xử lý hạt giống trớc khi gieo bằng điện trờng. Tuỳ thuộc mục đích đặt ra
các chỉ tiêu quan sát đợc quan tâm ghi nhận khác nhau. Nhìn chung cờng
độ điện trờng công tác có trị số E=2 ÷ 5kV/cm, thêi gian xư lý τ =1 ÷ 30s
vµ thêi gian đ sau xư lý ( tr−íc khi gieo) n=10 ữ 12 ngày. Năng suất khối xanh

tăng 11 ữ 53%, năng suất hạt tăng 7,7 ữ 32%. Tỷ lệ nảy mầm tăng 2 ữ 13% và
năng lợng sinh trởng mầm hạt tăng 34 ữ 45%.

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

6


Bảng 2.2 Hiệu quả xử lý hạt giống trớc khi gieo bằng điện trờng.
S
T
T

1

2

Chế độ xử lý

Đối
tợng

Điện một chiều

Lúa

(Coron)

mì

Điện xoay chiều

Lúa

50Hz, E=2kV/cm

mì

=30s

Thời
gian ủ,
ngày

Mức tăng chỉ tiêu quan sát,%
Khối
Tỷ lệ NLợng
xanh
Hạt
nảy
sinh
mầm
trởng

-

20

10-15

11-17

-

27-30

Ngô

-

14,6

5,4

Ngô

20

11-12

8-22

Quốc
gia

CHLB
Nga
CHLB
Nga

Năm
công
bố

Tài
liệu

1968

[10]
[14]

1971

Điện một chiều
3

E=10kV/cm =1-

CHLB

2-9

5s
4

Điện một chiều
(xung)
Điện xoay chiều

5

50Hz, E=10kV/cm

=2 s

Ngô

10

Da

23-26

chuột

(quả)

Điện một chiều
6

(Coron)

Lúa mì

12-15

6-13

Lúa mì

E = 4-5kV/cm
Điện xoay chiều
8

50Hz, τ =3s
E = 3-4Kv/ cm
§iƯn mét chiỊu

9

(Coron)
E=5kV/cm
§iƯn mét chiỊu

10

(Coron), τ =1s
E = 3,13kV/ cm

Ucraina

1982

[18]

Grugia

1970

[17]

1983

[18]

1983

[19]

1986

[13]

1986

[13]

1983

[13]

Nga

§iƯn mét chiỊu
(Coron), τ =1s

[16]

CHLB

5-11,2

E=5kV/ cm ; =3s
7

1975

Nga

Mì

4,7-6

mạch
Khoai
tây
Cỏ ba
lá

10-20

34

34-45

CHLB
Nga
CHLB
Nga

13-36

CHLB

(Củ)

Nga
CHLB
Nga

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

7


Xử lý hạt giống bằng điện trờng làm giảm 1,5 ữ 3 lần bệnh nấm đen,
giảm 2 - 4 lần lợng thuốc trừ sâu hoá học [13]. Hiệu quả xử lý không những
có tác dụng trực tiếp tăng hàm lợng đạm trong hạt giống mới thu hoạch mà
còn có tác động tốt trong cả các vụ sau ( thế hệ sau) [10].
Năm 1976-1980 Viện cơ điện nông nghiệp Treliabinsk CHLB Nga đ5
chủ trì chơng trình thử nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý hạt giống Mì, Mạch,
Ngô... trớc khi gieo b»ng kÝch thÝch vËt lý (kh«ng dïng tia cùc tÝm) trong
điều kiện sản xuất ngoài đồng. Chơng trình thu hút 16 Viện nghiên cứu các
ngành liên quan và nhiều cơ sở sản xuất, thực nghiệm, đ5 tiến hành trên 500
thí nghiệm ở các vùng nông sinh, sinh thái khác nhau. Kết quả 64% thí
nghiệm cho hiệu ứng dơng mang tính khẳng định và 31% hiệu ứng âm, 5%
trung tính. qua phân tích sâu rộng các tác giả đ5 kết luận về nguyên nhân của
sự không đồng nhất trên chủ yếu do nhiều cơ sở tiến hành thí nghiệm cha
xem xét và quan tâm đẩy đủ thông tin về ảnh hởng của các yếu tố vật lý lên

hạt giống nh cờng ®é, thêi gian xư lý, sè ngµy đ, ®é Èm, cơ chất hạt và có
thể đ5 vi phạm liều lợng øc chÕ ®èi víi mét sè u tè vËt lý. Các tác giả còn
cho biết, các thử nghiệm đợc tiến hành bởi các viện nghiên cứu và các trung
tâm thực nghiệm đều cho kết quả khẳng định [19].
Ngoài chế độ xử lý giống,nhiều tác giả cho rằng năng xuất mùa màng
còn phụ thuộc vào điều kiện đất đai, tự nhiên, thời tiết, khí hậu (B.2.3). Hiệu
quả xử lý hạt giống đạt đợc càng cao ở những nơi điều kiện đất đai sản xuất
và điều kiện ngoại cảnh ít thuận lợi và chất lợng giống không cao [10].

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

8


Bảng 2.3 Điều kiện xử lý vật lý
Điều kiện đất đai

Chất lợng giống

Hiệu quả xử lý

+

+

0

+

-

+

-

+

+

-

-

+

Tính lặp lại của hiệu ứng kích thích đạt đợc cha cao, song không thể
xem đây là lý do để từ chối xử lý hạt giống, đơn giản vì đây là biện pháp rẻ
tiền, dễ thực hiện để tăng năng suất cây trồng. Để đạt hiệu quả cao phải chọn
giải pháp thích hợp và đảm bảo các yêu cầu công nghệ chặt chẽ.
Bảng 2.4 cho danh mục một số thiết bị xử lý hạt giống bằng điện trờng
cao áp đợc khuyến cáo sử dụng ở Liên Xô cũ. Đối tợng xử lý hạt giống
mì,mạch, đậu, đỗ, củ cải đờng, khoai tây...Đặc điểm nổi bật là chi phí năng
lợng cho các công đoạn này rất nhỏ. Các thiết bị xử lý vật lý khác nh điện
cao tần,Laze, tia cực tím và tia hồng ngoại đang ở các giai đoạn nghiên cứu
khác nhau, cha đợc cấp giấy phÐp sư dơng.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

9

Bảng 2.4 Danh mục các thiết bị xử lý hạt giống bằng điện trờng ở
Liên Xô cũ
Công suất
STT

M@ hiệu

Đối

Năng

tợng xử

suất t/h

lý

1

0C -0,5A

Lúa mì

10-12

kết luận
Lắp

Chi phí

đặt

riêng

KW

KWh/t

2,5

0,2-0,25

mạch
2

M C-T

Lúa mì

C

Khoai

phép sử
dụng

cho sản xuất

Quốc gia

hàng loạt 1974
2,5-3

2,5

0,83-1,0 Cho sản xuất mẫu

mạch
3

Năm thử nghiệm và Cấp giấy

-

0,6

-

tây củ

Bộ nông

cải tiến 1973

nghiệp

Thử nghiệm

Quốc gia

chuyên ngành
1980

4

M CK-K

Đậu đỗ

0,2-0,3

0,1

0,3-0,5

cho sản xuất mẫu

Bộ nông

cải tiến 1981

nghiệp

Xử lý hạt giống bằng điện trờng có nhiều u điểm hơn các tia vật lý
phóng xạ, tia cực tím...không tồn tại liều ức chế và không gây đột biến gen,
cho kết quả tăng năng xuất ổn định cần đợc chọn tiếp tục làm phơng hớng
nghiên cứu triển khai [10].
2.3 Kết luận

Từ cơ sở các phân tích ở trên ta rút ra một số kết luận chính sau :
1. Năng suất mùa màng tiềm ẩn phụ thuộc một phần quan trọng vào
giai đoạn khởi đầu phát triển của cây non từ quá trình thúc mầm, xuống giống,
hình thành hệ rễ thứ hai...Tạo tiền đề tốt cho quá trình sinh trởng phát triển,
đơm hoa, kết trái và tăng năng suất cây trång. KÝch thÝch h¹t gièng tr−íc khi

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

10


gieo tăng năng lợng sinh trởng mầm hạt là biện pháp tăng năng suất và chất
lợng cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao, dễ thực hiện.
2. ở các nớc phát triển, xu thế sử dụng hoá chất ngày càng giảm. Các
phơng thức vật lý tác động lên hạt giống trớc khi gieo đang đợc quan tâm
nghiên cứu ứng dụng. Xử lý hạt giống bằng điện trờng cao áp đợc nghiªn
cøu triĨn khai øng dơng réng r5i ë CHLB Nga và các nớc thuộc SNG cho hiệu
quả kinh tế môi sinh cao, tăng năng xuất khối xanh 20% và 10-15% hạt.
3. Kích thích hạt giống bằng điện trờng cao áp tăng cờng quá trình
chuyển hoá, tăng năng lợng sinh trởng mầm hạt, tăng khả năng chống chịu
sâu bệnh và ngoại cảnh, tăng năng suất và chất lợng cây trồng, không gây
đột biến gen, không tồn tại liều ức chế. Thiết bị có kết cấu không phức tạp, dễ
sử dụng, năng suất công tác và hiệu quả môi sinh cao.
4. ở nớc ta cha có giải pháp kỹ thuật và công nghệ hữu hiệu phổ cập
xử lý hạt giống trớc khi gieo. Để nghiên cứu triển khai áp dụng thành công
biện pháp xử lý hạt giống bằng điện trờng cao áp nhằm tăng năng xuất và
chất lợng cây trồng cần thực hiện các nhiệm vụ sau:
a - Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xử lý hạt giống bằng điện
trờng.
b - Chọn nguyên lý kết cấu và giải pháp kỹ thuật, thiết kế chế tạo máy

xử lý hạt lúa giống bằng điện trờng cao áp thích hợp điều kiện sản xuất ở
Việt Nam.
c - Thí nghiệm, thực nghiệm xác định miền thông số thích hợp cho hạt
lúa giống và một số hạt giống khác
d -Thử nghiệm xử lý hạt giống trong điều kiện sản xuất, đánh giá hiệu
quả kinh tÕ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

11


3. Cơ sở khoa học-thực tiễn
và phơng pháp nghiên cứu triển khai

3.1 Tác động điện học lên chất lợng sinh học của mầm hạt.

3.1.1 Tính chất điện của hạt với tác động của điện trờng và điện tích.
Hạt nông sản có hình dạng, kích thớc đa dạng nhng ở các mức độ
khác nhau có thể xem gần đúng là phần tử điện môi elip tròn xoay, đặc trng
bằng độ thẩm ®iƯn m«i ε, ®é dÉn ®iƯn G ( thay ®ỉi cách điện), góc tốn hao
điện môi ... ( H3.1)

Hình 3.1 - Mặt cắt hạt lúa
1 : Vỏ trấu;

2 : Vỏ cám;

3 : Nhân gạo;

4 : Phôi mầm hạt

Hạt thóc có cấu trúc phức tạp, trọng lợng của lớp trấu chiếm khoảng 20%,
cám và mầm 8%, nhân gạo 77%, độ thẩm điện môi các lớp không giống nhau,
càng vào trong do độ ẩm cao nên độ thẩm điện môi cũng lín h¬n [15].

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

12