ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН АРБУЗА, ДЫНИ И ТЫКВЫ

АННОТАЦИЯ

В работе изучено влияние электрохимически активированной воды (ЭАВ) на посевные качества семян арбуза (Citrullus lanatus), дыни (Cucumis melo) и тыквы (Cucurbita pepo). Проведены лабораторные и полевые опыты с использованием анолита, католита и их смесей в различных соотношениях. Установлено, что обработка семян ЭАВ способствует снижению бактериальной обсеменённости, повышает энергию прорастания и улучшает морфометрические показатели проростков. Наиболее устойчивыми к разбавлению ЭАВ оказались семена арбуза, тогда как для семян дыни и тыквы эффективность обработки значительно зависела от концентрации активного раствора. Результаты подтверждают потенциал применения ЭАВ как экологически безопасной альтернативы традиционным методам обработки семян.

ABSTRACT

This study investigates the effect of electrochemically activated water (EAW) on the sowing quality of watermelon (Citrullus lanatus), melon (Cucumis melo), and pumpkin (Cucurbita pepo) seeds. Laboratory and field experiments were conducted using anolyte, catholyte, and their mixtures in various ratios. It was found that EAW treatment reduces bacterial contamination, enhances germination energy, and improves the morphometric parameters of seedlings. Watermelon seeds showed the greatest resistance to dilution of EAW, whereas for melon and pumpkin seeds, the effectiveness of treatment significantly depended on the concentration of the activated solution. The results confirm the potential of EAW as an environmentally friendly alternative to traditional seed treatment methods.

Ключевые слова: электрохимически активированная вода, анолит, католит, арбуз, дыня, тыква, прорастание, микробная обсеменённость, посевные качества, экологически безопасная обработка.

Keywords: electrochemically activated water, anolyte, catholyte, watermelon, melon, pumpkin, germination, microbial contamination, seed quality, environmentally safe treatment.

Введение

Современное растениеводство сталкивается с необходимостью повышения продуктивности при сохранении экологической устойчивости агросистем [1; 4; 7]. В связи с этим растёт интерес к альтернативным методам предпосевной обработки, направленным на повышение всхожести и устойчивости семян без применения токсичных реагентов. Одним из таких подходов является использование электрохимически активированной воды (ЭАВ), сочетающей в себе биостимулирующие и антимикробные свойства [2; 3; 8]. ЭАВ включает анолит и католит — растворы, различающиеся по механизму действия: анолит обладает выраженной дезинфицирующей активностью, тогда как католит активирует метаболизм и рост растений. Актуальность данного подхода особенно высока при возделывании бахчевых культур, таких как арбуз (Citrullus lanatus), дыня (Cucumis melo) и тыква (Cucurbita pepo), которые имеют важное значение для продовольственной безопасности и экспорта в Узбекистане. Однако их семена требуют повышения энергоёмкости прорастания и устойчивости к стрессам. Традиционные методы обработки семян нередко связаны с рисками для здоровья растений и окружающей среды [5, 6]. В этой работе исследуется влияние ЭАВ на посевные характеристики семян бахчевых культур как потенциально безопасной и эффективной альтернативы классическим методам.

Экспериментальная часть

В исследовании использовались семена арбуза (Citrullus lanatus), дыни (Cucumis melo) и тыквы (Cucurbita pepo), относящиеся к распространённым сортам, адаптированным к условиям Узбекистана. Сорт дыни «Кичкинтой» — среднеспелый (75-80 суток), с округлыми плодами до 1,2 кг и урожайностью до 22 т/га. Арбуз «Кузибой 30» — позднеспелый (120-130 суток), с плодами 5-6 кг, сахаристостью 6,8% и урожайностью до 40 т/га. Тыква «Испанская-73» — позднеспелая (117-130 суток), с плодами массой 3,3-4,4 кг, высоким содержанием сахара (12%) и каротина (до 70 мг/%) и урожайностью до 30 т/га.

Отобранные вручную семена были однородными по размеру и форме, хранились при 4 °C. Перед опытом они очищались от загрязнений и подвергались микробиологическому анализу (около 6 log КОЕ/г, количества колониеобразующих единиц на г). ЭАВ получали электролизом 10 г KCl на 10 л дистиллированной воды в диафрагменном электролизёре (8 В, 0,7 А, расход анолит/католит: 4/1 л/ч). Полученные фракции смешивали в заданных соотношениях для получения рабочих растворов.

Семена (по 25 г) замачивали в растворах ЭАВ на 5 минут, затем промывали дистиллированной водой. Микробная обсеменённость определялась согласно ISO 9308-1:2000 после 24 ч инкубации при 37 °C. Оценка посевных качеств включала прорастание, энергию прорастания и длину проростков, измеренные после 7 суток проращивания при 25 °C на влажной фильтровальной бумаге. Измерения pH и ОВП растворов проводились прибором SevenDirect SD50 (Mettler Toledo).

Результаты и их обсуждение

В качестве исходной среды в эксперименте использовалась водопроводная вода с нейтральным значением pH (7,1) и низким содержанием активного хлора (<0,3 мг/дм³), что указывает на минимальную концентрацию хлорсодержащих соединений. Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) составлял -228 мВ.

Электрохимически активированная вода (ЭАВ), применённая в опытах, имела слабокислую реакцию (pH 6,6) и высокое содержание активного хлора (28,6 мг/дм3), демонстрируя выраженные окислительные свойства. Значение ОВП составило 850 мВ.

На её основе были приготовлены растворы с различными соотношениями ЭАВ и водопроводной воды. Результаты исследований приведены на рис. 1-3.

Рисунок 1. Изменение рН в зависимости от соотношения ВВ/ЭАВ

Данные, представленные на рисунках 1-3, демонстрируют изменение свойств растворов при варьировании соотношений ЭАВ и водопроводной воды. С увеличением доли ВВ наблюдается повышение pH от 6,6 до 7,1, что свидетельствует о снижении кислотности среды. Одновременно снижается концентрация активного хлора: с 24,5 мг/дм³ при минимальном содержании ВВ (1:9) до 2,3 мг/дм³ при преобладании водопроводной воды (9:1). ОВП уменьшается с 793 до 337 мВ, указывая на ослабление окислительной активности раствора. Полученные результаты подтверждают, что разбавление ЭАВ снижает её антимикробный и биостимулирующий потенциал, что следует учитывать при оптимизации условий обработки семян.

Рисунок 2. Изменение активного свободного хлора (АСХ, мг/дм³) в зависимости от соотношения ВВ/ЭАВ

Рисунок 3. Изменение ОВП (мВ) от соотношения ВВ/ЭАВ

Прорастание семян служит основным критерием оценки их посевной пригодности. В лабораторных условиях проведены опыты с применением активированной водопроводной воды, направленные на определение энергии прорастания и всхожести семян зерновых и бобовых культур.

1)                                             2)

3)

Рисунок 4. Изменение количество бактерия (logКОЕ/г) от соотношения ЭАВ/ВВ при обработке: 1) дыня; 2) арбуз; 3) тыква

На графиках показана динамика бактериальной обсеменённости (logКОЕ/г) семян дыни, арбуза и тыквы в зависимости от соотношения ЭАВ и водопроводной воды. Установлено, что эффективность подавления микрофлоры прямо зависит от концентрации ЭАВ.

Семена дыни наиболее чувствительны к снижению концентрации ЭАВ: при соотношении 1:0 уровень бактерий составляет 1,1 logКОЕ/г, а при 0:1 — возрастает до 5,5 logКОЕ/г. Семена арбуза демонстрируют наименьшую бактериальную нагрузку и более стабильный антимикробный эффект: от 0,9 logКОЕ/г при 1:0 до 4,6 logКОЕ/г при отсутствии ЭАВ. У тыквы наблюдается резкий рост микробной обсеменённости при снижении доли ЭАВ: от 1 до 5,1 logКОЕ/г.

Рисунок 5. Этапы полевых исследований влияния ЭХА воды на рост и развитие семян тыквы

На рис. 5 представлены этапы эксперимента по оценке влияния различных типов воды на прорастание и развитие семян тыквы в лабораторных и полевых условиях.

Первый этап отражает посев семян в индивидуальные ёмкости с увлажнённой почвой. На втором изображении показана полевая схема размещения вариантов обработки: анолит, католит, их смеси и контроль (водопроводная вода), рассадные ячейки разделены по типу воздействия. Третий рисунок иллюстрирует структуру опыта с трёхкратной повторностью, обеспечивающей надёжность и воспроизводимость результатов.

Заключение

Проведённые исследования подтвердили эффективность электрохимически активированной воды в качестве экологически безопасного средства для обработки семян бахчевых культур. Установлено, что использование ЭАВ, особенно в виде анолита и его смесей с католитом, способствует снижению микробной обсеменённости семян, повышает их энергию прорастания и всхожесть, а также стимулирует ростовые процессы. Семена арбуза проявили наибольшую устойчивость к снижению концентрации ЭАВ, тогда как семена дыни и тыквы оказались более чувствительными к изменению состава раствора. Полученные данные подтверждают целесообразность применения ЭАВ при предпосевной обработке семян и подчеркивают необходимость подбора оптимальных параметров для каждой культуры с учётом её биологических особенностей.

Список литературы:

1. Abdullaev M., Zakirov K., Khaitov B. Production of electrochemically activated water in the composition of microelements and use in pre-sowing treatment of vegetable seeds // Science and innovation. – 2023. – Т. 2. – № D6. – Pp. 161–165.
2. Ayesha S., Abideen Z., Haider G., Zulfiqar F., El-Keblawy A., Rasheed A., Siddique K.H.M., Khan M.B., Radicetti E. Enhancing sustainable plant production and food security: Understanding the mechanisms and impacts of electromagnetic fields // Plant Stress. – 2023. – Vol. 9. – Pp.  100198. https://doi.org/10.1016/j.stress.2023.100198
3. Beuchat L.R., Scouten A.J. Combined effects of water activity, temperature, and chemical treatments on survival of Salmonella and Escherichia coli O157:H7 on alfalfa seeds // Journal of Applied Microbiology. – 2002. – Vol. 92. – Pp.  382–390.
4. Feng P. A summary of background information and foodborne illness associated with the consumption of sprouts. – Center for Food Safety and Applied Nutrition. – Washington, D.C., 1997. – Retrieved from: http://vm.cfsan.fda.gov/mow/sprouts.html (accessed date: 29.08.2007).
5. Hsu S.Y. Effects of flow rate, temperature, and salt concentration on chemical and physical properties of electrolyzed oxidizing water // Journal of Food Engineering. – 2005. – Vol.  66(2). – Pp.  171–176. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.03.024
6. Kim C., Hung Y.C., Brackett R.E. Efficacy of electrolyzed oxidizing and chemically modified water on different types of foodborne pathogens // International Journal of Food Microbiology. – 2000. – Vol. 61(2-3). – Pp.  199–207. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(00)00335-5
7. Liu Rui, Hao Jianxiong, Liu Haijie, Li Lite. Application of electrolyzed functional water on producing mung bean sprouts // Food Control. – 2011. – Vol. 22. – Pp. 1311–1315.
8. Ptashnyk V., Bordun I., Pohrebennyk V., Kida M., Ziembowicz S., Koszelnik P. (2020). Aspects of Electrochemically Activated Water Solutions Practical Use // Journal of Ecological Engineering. – 2020. – Vol. 21(7). – Pp.   222–231. https://doi.org/10.12911/22998993/125588