Физическая обработка семян распространена в экологическом земледелии. В то время как обработка семян зерновых горячей водой до применения современных протравителей на практике была довольно распространенным явлением, лучевая обработка посевного материала – способ относительно новый. Использование высоких температур для обработки семян возможно, когда обрабатываемые семена менее чутко реагируют на определенные температуры, чем вредные организмы. Термотерапия тем эффективнее, чем больше диапазон между термическими точками отмирания вредного организма и растения-хозяина (рис. 12).
Рис. 12. Влияние высокой температуры на посевной материал зерновых и на возбудителей болезней
Многие годы термическое обеззараживание семян горячей или теплой водой было единственным способом борьбы, например, с пыльной головней ячменя (Ustilago nuda), при котором рекомендовалось предварительное замачивание семян в холодной воде для удаления воздуха. Длительность замачивания выбиралась такой, чтобы проникновение воды в семена было низким и не происходило их прорастание. Во избежание снижения температуры воды при термообработке семена предварительно нагревались или выбиралось определенное соотношение между водой и материалом (по массе). После обработки нужно было как можно быстрее охладить посевной материал путем сушки, так как при этом предупреждается дальнейшее увлажнение семян. Для предохранения семян от повреждений температура их сушки должна быть тем ниже, чем выше содержание влаги в посевном материале.
В интегрированном земледелии термическое обеззараживание семян потеряло свое значение с введением системных протравителей, но оно представляет определенный интерес в экологическом земледелии. В опытах были достигнуты удовлетворительные и хорошие результаты при обработке зерна в борьбе с болезнями проростков и всходов, а также с твердой (Tilletia caries) и пыльной головней (Ustilago nuda (tritici)) пшеницы (до 90 % против твердой головни без заметного снижения всхожести семян). Нерешенной проблемой, мешающей широкому применению этого экологически безопасного метода обеззараживания зерна, является, прежде всего, возвратное высушивание семян и точное регулирование процесса обработки. В табл. 8 приведены варианты обеззараживания зерна горячей водой.
Таблица 8
Варианты термической очистки семян пшеницы и ячменя от пыльной головни
| Вариант очистки | Предварительная обработка | Термическая обработка | Последующая обработка |
| обеззараживание теплой водой | замачивание (20°С, 48 ч) | 45°С, 2–3 ч | раскладывание тонким слоем, часто ворошить |
| обеззараживание горячей водой | нагревание в воде (54°С, 1–2 мин) | 51–52°С, 10 мин | быстрое охлаждение, сушка |
| обеззараживание при смачивании горячей водой | смачивание с 5–6% воды от веса семян (нагревать до 56–58°С) | 56–58°С, 1ч | сушка при 45°С в течение 30 мин |
С целью дальнейшего уменьшения загрязнения окружающей среды в последние годы разработан альтернативный способ обработки посевного зерна низкоэнергетическими электронами. При этом используется биоцидное действие ионизируюших лучей. Но электронные лучи отличаются от других ионизирующих лучей дальностью действия. Энергия электронов рассчитана так, что они внедряются только в оболочку зерен (толщина – около 0,05 мм), не затрагивая зародыш и теряя свою кинетическую энергию. При этом уничтожаются возбудители болезней, находящиеся на поверхности или внутри зерновой оболочки (рис. 13).
Рис. 13. Схема действия электронной обработки семян озимой пшеницы
В опытах по выращиванию озимой пшеницы и озимой ржи из химически протравленных и обработанных электронами семян различий в урожайности не наблюдалось. Их биологическая устойчивость твердой головне пшеницы (Tilletia caries) и стеблевой головне ржи (Urocystes occulta) составила более 95 %, к колосовому септориозу пшеницы (Satgonospora nodorum) – 70–90 %, а к фузариозным корневым гнилям (Fusarium spp.) и снежной плесени (Microdochium nivalis) – более 50 %. В настоящее время в Германии в производственных условиях работают первые установки для обработки посевного материала низкоэнергетическими электронными лучами производительностью около 30 т/ч (рис. 14).
Установку можно включать в технологические цепи послеуборочной и предпосевной обработки посевного материала. Обработку семян низкоэнергетическими электронами можно комбинировать с обработкой биологическими препаратами, что имеет особое значение в экологическом земледелии.