ES2210572T3 - Procedimiento y aparato para mejorar las caracteristicas de crecimiento de semillas usando avalanchas de iones-electrones. - Google Patents

Abstract

PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA TRATAR SEMILLAS CON AVALANCHAS AUTOORGANIZADAS DE ELECTRONES ENTRE ELECTRODOS (11, 12) QUE SIRVEN DE CATODO Y ANODO. LAS SEMILLAS SE (13) SE SITUAN ENTRE EL ANODO Y EL CATODO O EN EL ANODO. EXISTE UN CIRCUITO (200) EN UNA CAJA (20) QUE PROPORCIONA SIMULTANEAMENTE CC Y CA ENTRE LOS ELECTRODOS, LO QUE GENERA UNA AVALANCHA DE ELECTRONES QUE SE PROYECTAN SOBRE LAS SEMILLAS. ESTAS SE DEBEN ALMACENAR ANTES DE PLANTARLAS. LAS SEMILLAS ASI TRATADAS TIENEN CARACTERISTICAS DE CRECIMIENTO MEJORADAS.

Description

Procedimiento y aparato para mejorar las características de crecimiento de semillas usando avalanchas de iones-electrones.

Antecedentes de la invención (1) Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para tratar semillas, mejorando de manera reproducible por ello el frecuencia y uniformidad de la germinación de semillas, el crecimiento temprano, el crecimiento de raíces, la madurez y el rendimiento en cosechas de alimentos y otras plantas. Estos resultados se consiguen exponiendo las semillas o las plantas en crecimiento a pulsos uniformes organizados espontáneamente de avalanchas de iones-electrones. Un aspecto importante es permitir que transcurra un periodo de varias semanas de almacenamiento antes de sembrar, permitiendo por ello que tengan lugar los cambios bioquímicos internos a nivel celular dentro de la semilla.

(2) Descripción de la técnica relacionada

Casi desde el descubrimiento del uso comercial de la electricidad, los experimentadores han intentado influir eléctricamente en el crecimiento de las plantas. Varios experimentadores de la técnica anterior han afirmado obtener resultados positivos al exponer plantas en crecimiento a estimulación eléctrica in situ. Una red de cableado sobre un campo de cosechas en crecimiento no es eficaz en cuanto a costes ni práctico a escala comercial, y tales técnicas no han sido adoptadas por los agricultores.

Algunos experimentadores de la técnica anterior han intentado evitar el coste prohibitivo de cableado de un campo aplicando tratamientos electromagnéticos a semillas antes de sembrarlas. A pesar de los informes de crecimiento aumentado y, en algunos casos, con rendimiento aumentado, se ha demostrado que estos resultados son difíciles de repetir y no han conseguido su uso comercial. Parry (patente de EE.UU. número 2.308.204 (1943)) describe el uso de un voltaje de CC (corriente continua) oscilante para tratar semillas a fin de aumentar la germinación de las mismas. No hay indicación de plantas mejoradas. Jonas (patente de EE.UU. número 2.712.713 (1955)) y otros expusieron semillas a campos oscilantes de alta frecuencia entre 30 MHz y el intervalo de microondas, reivindicando una germinación más rápida y más uniforme. Jonas indicó que el trabajo de otros sobre líneas similares había sido imposible de repetir y confirmar. La patente describe solamente una germinación aumentada de las semillas. Amburn (patentes de EE.UU. números 3.675.367 (1972) y 3.765.125 (1975)) expuso semillas a campos magnéticos, reivindicando un frecuencia aumentado de germinación como un efecto. Debido a la falta de fiabilidad y de reproducibilidad, ninguno de estos procedimientos ha conseguido una aceptación comercial amplia.

Levengood (patente de EE.UU. número 3.822.505 (1974)) describe un aparato para alterar genéticamente células de plantas usando campos eléctricos y magnéticos combinados. El campo eléctrico es estático. Hubo alteración en el crecimiento de semillas, pero el procedimiento no fue eficaz repetidamente de un lote a otro de semillas. Otra patente para Levengood (patente de EE.UU. número 3.852.914 (1974)) describe un procedimiento para ensayar semillas a fin de determinar su viabilidad, midiendo la conductividad del tejido antes de la germinación.

Schiller et al. (patente de EE.UU. número 4.633.611 (1987)) describen cómo tratar semillas para desinfectarlas con baja energía usando un cañón de electrones. Las dosis de radiación son muy altas y los voltajes de aceleración están entre 25 y 75 kV. El uso de radiación ionizante de alta energía puede provocar daño a los cromosomas y cambios genéticos resultantes que presentan complicaciones para uso en campos abiertos. No hay indicación de que el crecimiento de la planta mejore en una base reproducible. Yoshida (patente de EE.UU. número 4.758.318 (1988)) describe cómo usar corriente continua pulsante para evitar mohos. Los voltajes fueron de 300 a 20.000 V de DC, que fueron de tipo pulsado. Este procedimiento no es práctico a gran escala y los resultados fueron variables. Liboff et al. (patente de EE.UU. número 5.077.934 (1992)) describen el uso de campos magnéticos con plantas en el suelo. Este procedimiento no es práctico.

Levengood (patente de EE.UU. número 5.288.626 (1994)) describe cómo transferir ADN genéticamente entre plantas usando un voltaje CC constante. Esto también se describe en "Bioelectrochemistry and Bioenergetics" ("Bioelectroquímica y bioenergética") (1991). Estas son técnicas para producir plantas alteradas genéticamente.

Otras patentes de interés general son: Saruwatari (patente de EE.UU. número 4.188.751 (1980)) que se refiere al tratamiento magnético; Weinbergar (patente de EE.UU. número 3.703.051 (1972)) que se refiere a ultrasonidos; patente de EE.UU. número 3.940.885 (1976) que se refiere a microondas.

Un sistema que usa una ondulación de CA (corriente alterna) en una corriente de CC para producir pulsos es el de Tellefson (patente de EE.UU. número 5.117.579 (1992)). Los pulsos de iones se producen a partir de emisores de cepillo de alambre a plantas que crecen inundadas en un campo. El procedimiento no se utiliza con semillas.

Existe claramente la necesidad de un procedimiento reproducible y fiable para tratar semillas a fin de mejorar sus características de crecimiento. Los procedimientos de la técnica anterior no han satisfecho esta necesidad, ya que ninguno de tales procedimientos se usa comercialmente.

Objetos

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento reproducible mejorado y un aparato para mejorar las características de crecimiento de semillas. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar tal procedimiento que sea sencillo, fiable y económico de realizar. Adicionalmente, es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento y un aparato que permiten supervisar durante el tratamiento la eficacia del aparato para realizar el tratamiento. Estos y otros objetos serán cada vez más evidentes con referencia a la siguiente descripción y a los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1A es una vista esquemática del aparato de la presente invención para producir pulsos electrostáticos controlados y espontáneos que forman avalanchas de electrones organizadas entre un electrodo 11 de ánodo que soporta las semillas 13 y un electrodo 12 de cátodo.

La figura 1B es una gráfica en diagrama que muestra avalanchas de electrones organizadas producidas en el aparato de la figura 1A con diferentes voltajes de CC (humedad relativa del 26%; p = 1.009,3 mb).

Las figuras 2A, 2B y 2C son gráficas que muestran diferencias de crecimiento en tomates, pimientos y zanahorias usando un voltaje de CC durante cinco minutos en el aparato de la figura 1A con semillas almacenadas durante 35 ó 36 días. Los datos de germinación se tomaron en la etapa de crecimiento de 12 días y representan la extensión del hipocotilo (plántulas colocadas bajo luces de crecimiento a los 4 días de desarrollo). Los datos se compararon con dos conjuntos de control en cada serie de ensayo. La figura 2A muestra semillas de tomate ensayadas 35 días después de la exposición. La figura 2B muestra semillas de pimiento ensayadas 35 días después de la exposición. La figura 2C muestra semillas de zanahoria ensayadas 36 días después de la exposición. Como se puede ver, formas de curva similares aparecen en los datos de exposición de 5 minutos. En cada caso, el pico máximo está a nivel de 5 kV, con un pico secundario a 20 kV.

La figuras 3A y 3B son gráficas que muestran la relación redox (relación de aniones activos respecto a cationes) y los cambios en el desarrollo de plántulas de trigo y de maíz durante un intervalo de ensayo de 60 minutos tanto en semillas de control no tratadas como en semillas expuestas a avalanchas de iones-electrones organizadas espontáneamente, con exposición de avalancha de 30 segundos a 10 kV (figura 3A) y a 20 kV (figura 3B). Estas semillas se almacenaron durante ocho (8) días. El tejido de las hojas entre los electrodos 11 y 12 se ensayó después de 12 días bajo una luz de crecimiento.

La figura 4 es una gráfica que muestra los cambios de relación redox en el follaje maduro de zanahorias de crecimiento en campo a partir tanto de semillas de control no tratadas como de semillas expuestas a avalanchas de iones-electrones a 5 kV durante 5 minutos y almacenadas durante 81 días antes de sembrarlas. Relación redox: la figura 4 muestra las relaciones redox de zanahorias tratadas con MIR que son menores que las de los controles no tratados, cuando se miden después de que las plantas se desarrollan hasta la fase autotrófica madura. El potencial redox está determinado a partir del exudado de las semillas.

La figura 5 es una vista esquemática de un aparato 100 con una bobina 101 de sonda para examinar la forma de onda inducida por energía a partir de los pulsos de avalancha de iones-electrones producidos por el aparato de la figura 1A. La bobina 101 tiene 80.000 vueltas de alambre de cobre #40 y es de aproximadamente 8 cm de diámetro y 10 cm de largo.

La parte superior de la figura 6 es una gráfica que muestra el campo magnético inducido en la bobina 101 de la figura 5 producido por las avalanchas de electrones mostradas en la porción inferior de la figura 6. Esto proporciona una lectura directa de la corriente entre los electrodos 11 y 12 de la figura 1A a un potencial aplicado de 5 kV.

La figura 7 es una gráfica que muestra una correlación exponencial entre la corriente con pulsos de electrones entre los electrodos 11 y 12 y el potencial de campo magnético inducido en la bobina 101.

La figura 8A es una gráfica que muestra frecuencias de emergencia de campo en 1995 de soja expuesta a avalanchas frente a dos series de control. Las semillas eran de la variedad PS-202 (un total de 48 semillas por serie de ensayo). Serie A: 5 kV, 5 min. Serie B: 10 kV, 5 min. Las semillas se almacenaron durante 86 días después del tratamiento antes de sembrarlas.

Las figuras 8B y 8C son gráficas que muestran frecuencias de emergencia de campo en 1995 de dos variedades de semilla de maíz dulce expuestas a avalanchas frente a sus controles. Las semillas se almacenaron durante 56 días después del tratamiento antes de sembrarlas.

Las figuras 9A y 9B son gráficas que muestran el desarrollo de fruta o de mazorcas en dos variedades de maíz dulce crecido en campo en 1995 frente a sus controles. Las semillas se almacenaron durante 56 días después del tratamiento.

La figura 10 es una gráfica que muestra los rendimientos de follaje de zanahoria en 1995 como una función de los voltajes inductores de avalancha. Los datos del trazado de campo se basan en el cambio porcentual en la fruta con relación a los controles. Cada punto es una media de una serie de semillas expuestas a 10 segundos, 30 segundos, 5 minutos y 30 minutos al nivel de kV indicado. Las semillas se almacenaron durante 81 días antes de sembrarlas.

La figura 11 es un diagrama de circuito 200 en la caja 20 del aparato 10 para producir los pulsos de avalancha de electrones-iones organizados, espontáneos.

La figura 12 es un diagrama de circuito para un nódulo 201 de paquete de energía, como se muestra en la figura 11 en el circuito 200 con las avalanchas de electrones organizadas usadas en el procedimiento de la presente invención.

La figura 13 es un conector para el nódulo 201 de paquete de energía de las figuras 11 y 12.

La figura 14 es una gráfica que muestra cambios en la amplitud de los pulsos de avalancha como resultado de electrones liberados por fotones, generados mediante exposición a luz ultravioleta en el cátodo. No hay efecto a partir de la exposición del ánodo, como se esperaría de las consideraciones teóricas.

Las figuras 15, 16 y 17 son gráficas que muestran los resultados de envejecimiento de las semillas para maíz dulce (G18-86), zanahorias, pimiento y avena, con un tiempo de exposición de 25 segundos.

La figura 18 es una gráfica que muestra los resultados de tratamiento de las semillas en el panículo.

Descripción de las realizaciones preferidas

La presente invención se refiere a un procedimiento para tratar una semilla a fin de mejorar las características de crecimiento de la misma, que comprende: proporcionar la semilla entre un par de electrodos separados y dispersos como un ánodo y un cátodo que tienen un espacio entre ellos y con la semilla sobre o adyacente al ánodo; aplicar un voltaje de corriente continua (cc) al ánodo y al cátodo usando un suministro de energía con un voltaje de salida con una ondulación de AC, o corriente alterna, aplicada sobre el voltaje de salida de manera que produzca avalanchas autoorganizadas o pulsadas de electrones que se mueven desde el cátodo hacia y al interior de la semilla entre el ánodo y el cátodo o sobre el ánodo, durante un periodo de tiempo que mejora las características de crecimiento de la semilla; y almacenar la semilla durante un periodo de tiempo antes de sembrarla, suficiente para proveer a la semilla de las características de crecimiento mejoradas.

La presente invención se refiere a un aparato para tratar una semilla a fin de mejorar las características de crecimiento de la misma, que comprende: un par de electrodos separados como un ánodo y un cátodo que tienen un espacio entre ellos, en la que la semilla va a ser soportada sobre o adyacente al ánodo; medios de generación de voltaje para suministrar simultáneamente un voltaje de corriente continua (cc) al ánodo y al cátodo usando un suministro de energía con un voltaje de salida con una ondulación de CA de corriente alterna aplicada como el voltaje de salida, a fin de producir avalanchas pulsadas y organizadas de electrones que se mueven desde el cátodo hacia y a la semilla sobre el ánodo durante un periodo de tiempo que mejora las características de crecimiento de la semilla; y medios de bobina con vueltas múltiples montados adyacentes a los electrodos separados que detectan avalanchas pulsadas de electrones; y medios de grabación para grabar las avalanchas pulsadas de electrones mientras son detectadas por los medios de bobina.

La presente invención se refiere a un procedimiento para mejorar significativamente el frecuencia y la uniformidad de germinación y crecimiento temprano, así como rendimiento aumentado en plantas, particularmente cosechas comerciales, mediante un tratamiento eficaz en cuanto a costes de las semillas usando avalanchas de electrones de una manera que pueda ser repetido de modo fiable, y que permita, a su vez, ser adecuado para explotación comercial. El procedimiento proporciona un aparato para exponer semillas a avalanchas organizadas de electrones desde un electrodo plano.

Las semillas 13 se colocan directamente en la parte superior de una placa de aluminio (o de otro metal) plana y horizontal o del electrodo 11, que es un ánodo separado de un electrodo 12 que es un cátodo, de manera que el electrodo 11 está en la parte más inferior de los dos electrodos paralelos 11 y 12. Alternativamente, las semillas se pueden colocar en un tamiz 22 no conductor (figura 5) que las eleva por encima del electrodo 11 de ánodo. Para todos los resultados listados en esta memoria, los electrodos 11 y 12 usados eran redondeados y de 30 cm de diámetro. Se pueden usar otras formas y tamaños de electrodos, aunque esto puede cambiar los niveles eficaces de voltaje. Los electrodos 11 y 12 están soportados por patas 14 y 14A hechas de un material dieléctrico. El electrodo inferior 13 puede tener diversas formas, tales como la de una cinta transportadora de metal (no mostrada).

Un suministro 20 de energía de CC de alto voltaje que proporciona corriente positiva se conecta al electrodo inferior (ánodo) 11, mientras que el electrodo superior (cátodo) 12 se conecta a tierra. Se obtienen resultados mejorados si el suministro de energía de CC contiene una ondulación de 60 ó 220 hercios organizada en la DC. Aparte de tal trazo de CA y su ondulación resultante, no hay otra oscilación de la corriente DC. Esto distingue al aparato de los sistemas de la técnica anterior que usan un oscilador de voltaje, usualmente en el intervalo de megahercios o mayor.

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Debido a la conductividad del aire entre los electrodos 11 y 12, las avalanchas organizadas de electrodos se desplazan desde el electrodo negativo (cátodo) 12 hasta el electrodo positivo (ánodo) 11. Estas avalanchas de electrodos se registran como pulsos en el equipo de supervisión descrito en lo siguiente. Cuando se usa un suministro de energía CC de señal "limpia", tanto la frecuencia como las amplitudes de las avalanchas de iones-electrones son inferiores y más irregulares. Cuando se usa un suministro de energía con ondulaciones de AC, las avalanchas forman pulsos discretos, autoorganizados y regulares. Estos pulsos de avalancha comúnmente se presentan en el intervalo de 0,1 a 30 Hz entre los electrodos 11 y 12, y son un producto del gradiente de voltaje y la conductividad del aire entre los electrodos 11 y 12, no de un oscilador artificial. El término "autoorganizado" significa que existe una descarga entre los electrodos 11 y 12 dependiente del voltaje y las condiciones ambientales entre los electrodos 11 y 12.

Los mejores resultados se han obtenido cuando los electrodos 11 y 12 están soportados por patas 14 dieléctricas sobre una mesa 16 con parte superior de plástico y el electrodo inferior 11 está conectado a tierra con la parte superior de la mesa mediante un bucle de realimentación 15 de un metal conductor. Cuando se añade el bucle de realimentación 15, el mismo sistema de electrodos produce pulsos de frecuencia muy similar a los obtenidos sin el bucle, pero de amplitud significativamente aumentada. La razón para esto es que la parte superior 16 de la mesa parece funcionar como un tipo de condensador de bucle de realimentación.

Se ha encontrado que un voltaje inductor de avalanchas que mejora las semillas de algunas variedades de plantas es ineficaz o en realidad dañino para semillas de otras variedades. Igualmente, la duración de la exposición de las semillas a las avalanchas de electrones es importante y variable. El procedimiento de diagnóstico para seleccionar los mejores tiempos y voltajes también es importante. Finalmente, el periodo de espera antes de sembrar, y consideraciones de humedad en el aire y temperatura de semillas son importantes. El presente procedimiento funciona bien con semillas secas a niveles normales para almacenamiento comercial y a temperaturas por encima de 40ºC. El aparato de supervisión, descrito posteriormente, se puede usar para ajustar la conductividad alterada del aire debido a cambios en la humedad relativa.

El procedimiento de la presente invención se denomina de "Respuesta de impulso molecular", o MIR (del inglés, Molecular Impulse Response). Un tipo específico de impulso desde un electrón produce una respuesta molecular en la semilla que finalmente da como resultado un comportamiento de las semillas significativamente mejorado, cuando se aplica de la siguiente manera, incluyendo pero no limitado a:

A) Electrodos y suministro de energía: usando una separación entre los electrodos 11 y 12 (preferiblemente 8 cm, aunque se pueden usar otras separaciones, preferiblemente entre aproximadamente 1 y 20 cm, pero alterarán los voltajes eficaces) e induciendo un gradiente de voltaje entre los electrodos de aproximadamente 2 kV o más (se pueden usar otros voltajes hasta, pero por debajo del voltaje de ruptura eléctrica en una descarga corona en el aire) da como resultado la producción de avalanchas de electrones organizadas que toman la forma de pulsos de conductividad eléctrica regular y definida de amplitud relativamente uniforme en el aire entre los electrodos 11 y 12 (como se traza en un sistema 21 de grabación de diagramas, como se muestra en la figura 1A). Tales avalanchas de electrones organizadas espontáneamente se han descrito en la literatura científica, de manera más notable por Nasser, como ejemplos de plasma de baja energía y baja densidad en el aire a presión ambiente. (Fuente: E. Nasser, "Fundamentals of Gaseous Ionization and Plasma Electronics" ("Fundamentos de ionización gaseosa y electrónica de plasma"), Wiley-Interscience, New York, EE.UU., páginas 209 a 217 (1971)).

La frecuencia de los pulsos de avalancha se eleva espontáneamente al aumentar el voltaje (véase la figura 1B). Esto es diferente del campo eléctrico oscilante empleado por la técnica anterior porque la frecuencia se fija artificialmente y permanece igual hasta que la intervención humana la cambia. Esta diferencia es el núcleo de la presente invención debido a que no hay oscilación del campo eléctrico, que produzca los resultados deseados sino estas avalanchas organizadas, espontáneas, de iones-electrones producidas entre los electrodos 11 y 12 en el aire, que provocan la Respuesta de Impulso Molecular.

El uso de un suministro de energía de CC puro, sin ondulaciones de AC, da como resultado avalanchas de electrones con pulsación y regularidad significativamente menores. La exposición de las semillas a estos pulsos da como resultado un comportamiento de semilla inferior en comparación con las expuestas a un suministro de energía de DC, con una ondulación de AC. Además, los resultados son difíciles de reproducir consistentemente cuando está ausente una ondulación de AC. Así, no es meramente la exposición a un campo eléctrico la que produce los resultados beneficiosos reivindicados en la presente memoria, ni su exposición a cualquier tipo de avalanchas de electrones. Las semillas deben ser expuestas a avalanchas de electrones uniformes u organizadas regulares y definidas, como se muestran en la figura 1B, para mejores resultados.

B) Procedimiento de diagnóstico: diferentes voltajes (generalmente entre 2-20 kV) y diferentes exposiciones temporales (desde segundos a minutos) producen los mejores resultados con diferentes variedades de semilla. Los parámetros óptimos se seleccionan para cada semilla exponiéndola en un intervalo de voltajes para un intervalo de tiempos, y comparando los resultados por germinación y/o crecimiento y/o ensayos de rendimiento, así como por mediciones redox.

Un procedimiento de diagnóstico redox permite la consecución de mejoras significativas en una amplia variedad de tipos de semillas/plantas. Este procedimiento de diagnóstico es necesario debido a que una variedad de semillas que son afectadas positivamente a un voltaje elevado (20 kV) o bajo (5 kV) pueden ser afectadas negativamente por un voltaje medio (15 kV). Al contrario, las semillas que funcionan bien a bajo voltaje, pueden hacerlo pobremente a un voltaje elevado, y viceversa.

Se ha encontrado que las semillas deberán ser almacenadas de 4 a 27ºC. Si la temperatura es demasiado baja, entonces no se consigue ningún resultado.

Se apreciará que las semillas pueden ser colocadas en un tamiz 20 no conductor, tal como de fibra de vidrio, entre los electrodos 11 y 12, como se muestra en la figura 5. Preferiblemente, los electrodos 11 y 12 son redondos con bordes redondeados. El electrodo preferiblemente tiene un espacio de 8 a 9 cm y un diámetro de aproximadamente 30,5 cm. Las semillas se colocan en el electrodo a fin de que significativamente no se toquen.

Ejemplo 1

Este ejemplo muestra los ensayos de germinación en laboratorio que diagnostican con precisión niveles de tratamiento que producen aumentos de rendimiento, más ejemplos de la manera en que un voltaje, que es bueno para una cosecha, produce un rendimiento marginal o disminuido en otra, en comparación con controles no tratados, como se muestra en la Tabla 1:

TABLA 1

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Frecuentemente, los voltajes de germinación de laboratorio se intentan en aumentos de 5, es decir, 5, 10, 15 kilovoltios, mientras que los ensayos de campo fueron en aumentos de cuatro kilovoltios, produciendo así coincidencias inexactas. Los resultados de un intervalo de duraciones de tratamiento se han promediado en esta memoria para cada voltaje por simplicidad.

Un elemento clave de la presente invención es un periodo de espera durante el que las semillas tratadas no germinan durante un mínimo de varias semanas después de la exposición. La germinación de semillas expuestas antes de que se complete este periodo de espera puede dar como resultado que no se produzcan mejoras en las semillas o incluso se produzcan efectos negativos. No se han encontrado mejoras reproducibles y consistentes con semillas sembradas poco después de la exposición. Los efectos mejorados en las semillas tratadas se han observado durante 18 meses después del tratamiento. Hasta ahora, no hay ningún límite superior conocido al periodo de espera. Aunque el periodo de espera mínimo varía de una variedad de semilla a otra, se ha encontrado que es eficaz un mínimo de 30 días. Las semillas de las figuras 2A a 2C se almacenaron durante 35, 35 y 36 días, respectivamente.

La relación redox es una medida de las variaciones temporales en la respiración, medida por cambios en la actividad de oxidación/reducción en plántulas que crecen a partir de semillas tratadas. Se han medido consistentemente amplitudes de fase aumentadas de ciclos redox, indicativos de frecuencias aumentados de respiración y actividad de radicales libres, en semillas de 10-12 días que crecen a partir de semillas tratadas con MIR (figuras 3A y 3B). Muchos estudios han sugerido que las alteraciones en las relaciones redox están vinculadas con las respuestas de crecimiento en organismos biológicos (Levengood, "Bioelectrochemistry And Bioenergetics", 19 461-476 (1988); también, Allen y Balin, "Free Radical Biology and Medicine", vol. 6, págs. 631-661 (1989); A. Sakamoto et al., FEBS Letters, vol. 358 pág. 62 (1995)). Sea este o no el mecanismo de hecho de la presente invención, se ha observado que las alteraciones en las relaciones redox están vinculadas con un comportamiento mejorado de crecimiento en semillas tratadas con MIR, incluyendo aumentos finales en el rendimiento último. En la etapa autotrófica de plántulas verdes, los niveles redox de las plántulas que crecen a partir de semillas tratadas con MIR son menores que los de las plántulas no tratadas, como se muestra en la figura 4, consistente con la hipótesis de que niveles superiores de antioxidantes presentes desactivan los radicales libres y disminuyen por ello los niveles de relación redox.

Se realizaron mediciones según el procedimiento expuesto en Levengood, "Bioelectrochemistry And Bioenergetics", 19 461-476 (1988). La detección de las alteraciones por radicales libres anteriormente mencionadas se pueden usar como un medio de control de calidad para las operaciones MIR. Esta supervisión o control de calidad puede servir como una verificación rápida de que se ha conseguido el efecto deseado en las semillas tratadas, sin volver a clasificar para crecimiento que consume tiempo de las semillas. Este análisis de relación redox hace fiables y dependientes las operaciones a escala comercial.

De varias horas a varios días después del tratamiento, las plántulas MIR muestran proporciones redox aumentadas, indicando una ráfaga de radicales libres dentro de las células formadas por el impacto de las avalanchas de iones-electrones. Las semillas experimentan activación de defensas antioxidantes celulares y, en consecuencia, tienen proporciones redox disminuidas. En las semillas secas, este proceso se produce lentamente, así como los demás procesos metabólicos en semillas en reposo. Las semillas que han sido tratadas a un voltaje eficaz y durante un tiempo eficaz experimentarán, durante el almacenamiento, un desplazamiento de nivel redox como sus defensas antioxidantes celulares, tales como superóxido dismutasa (SOD) y otras, desactivan los radicales libres. En el maíz, por ejemplo, se ha sabido que las células producen más SOD que la necesaria para inactivar los radicales libres presentes. Gail L. Matters y John G. Scandalios, "Effect of the free radical-generating herbicide paraquat on the expression of the superoxide dismutase (Sod) genes in maize", Biochemica et Biophysica Acta 882, pág. 33 (1986), observaron aumentos del 54% en los niveles de SOD, pero solamente un aumento del 40% en la actividad de SOD, en respuesta a una ráfaga de radicales superóxido. Así, el excedente resultante de antioxidantes disminuye los niveles normales de radicales libres en las semillas y en el tejido vegetal maduro y en desarrollo, las plantas tratadas con MIR tienen una relación redox inferior que en los controles no tratados, como se muestra en la figura 4.

Como se muestra en la figura 5, la deriva espacial de los pulsos MIR fuera de los electrodos 11 y 12 se puede examinar colocando una bobina 101 de sonda experimental cerca de los electrodos 11 y 12. Se usa un grabador 21 de diagramas lineales para detectar la corriente inducida en la bobina 101. Las avalanchas de electrones derivan lateralmente de entre los electrodos 11 y 12 y a través de un acoplamiento electrostático-magnético inducen un campo magnético en la bobina 101, que a su vez genera un potencial en el intervalo de milivoltios. Con la bobina 101 colocada directamente a través de un canal de un grabador de diagramas de canal doble, tal como un grabador 21 en la figura 1A y el sistema MIR a través del segundo canal, se puede examinar la eficacia y la forma de los pulsos en acción. Por ejemplo, el conjunto de curvas en la figura 6 muestran los pulsos inducidos magnéticamente y MIR desde el sistema acoplado. La bobina 101 usualmente tiene de 10.000 a 100.000 vueltas, preferiblemente 80.000 vueltas.

Como indicó H. Raether ("Electron Avalanches and Breakdown in Gasses", Butterworth & Co. Ltd., U.K. 1964), un criterio fiable para saber si se puede identificar un pulso de corriente observado con un proceso de avalancha es comparar la forma del pulso de avalancha con el componente magnético inducido. A partir de la teoría básica de la formación de avalanchas de electrones, se debería encontrar que el componente magnético H inducido (expresado en esta memoria como potencial de bobina 101) está relacionado directamente con In(i), donde i es la amplitud del pulso de corriente de avalancha en el sistema MIR. Los datos experimentales en la figura 7 confirman (r=0,89; P<0,05) que éstas son avalanchas de electrones.

Ejemplo 2

Cuando se usan las etapas anteriores juntas como parte de un proceso coherente para tratar las semillas de la manera antes mencionada, se consiguen los siguientes resultados en diversas cosechas en ensayos de laboratorio y de campo:

1) Frecuencia aumentada de germinación en campo. Un ejemplo de esto se muestra en la figura 8A para Glycine max, var. PS-202 y en las figuras 8B y 8C para dos variedades de maíz dulce Zea mays.

2) Frecuencias aumentados de crecimiento vegetal y uniformidad en el tamaño de las plantas.

Ejemplos 3 y 4

En las tablas 2 y 3 que siguen se describen ejemplos del efecto MIR en maíz dulce. Los datos se tomaron a los 52 días de desarrollo dentro de las gráficas de ensayo de campo. Las semillas se almacenaron durante 56 días.

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Variedad "Kandy Krisp" TABLA 2

Alturas de planta (cm)

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Variedad "Bicolor" TABLA 3

Alturas de planta (cm)

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Ejemplo 5

Se había conseguido crecimiento aumentado de la raíz lateral.

Se trataron semillas de judía blanca el 30 de septiembre de 1992 y germinaron 65 días después (20 semillas por lote), como se muestra en la Tabla 4.

TABLA 4

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Ejemplo 6

Se había conseguido madurez acelerada. Algunas plantas crecieron bajo condiciones de campo abierto a partir de las semillas tratadas y alcanzaron la etapa de recolección en una cantidad significativa menor de días, en comparación con los controles. Con el maíz dulce de dos variedades, las mazorcas con partes maduras sobresalientes se contaron en los 52 días después de que fueron sembradas, como se muestra en las figuras 9A y 9B.

Ejemplos 7, 8, 9, 10, 11, 12

Se había conseguido rendimiento aumentado en una variedad de cosechas comerciales bajo condiciones normales de campo, sin uso extraordinario de agua pulverizada, de irrigación o de fertilizante. Estos efectos se habían observado en diversas plantas.

Soja: con un aumento del +28,6% del rendimiento en peso seco de semilla de soja (Glycine max) de la variedad 05-202, que fueron expuestas durante 5 minutos a un voltaje de 5, 10, 20 y 30 kV el 2 de marzo de 1994. Una hilera de 48 semillas de cada una de estas series se sembró el 27 de mayo de 1994 (25 días después) en un terreno de ensayo de campo individual. Se anotó la germinación como se muestra en la figura 8A con mejoras significativas con respecto a los controles. La mejor germinación se observó en las exposiciones de 5 kV y 10 kV. Estas dos exposiciones fueron las mismas que mostraron aumentos en el rendimiento en la recolección. Los resultados se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5

5

Soja: en un ensayo de campo de 1995, las semillas de soja variedad "Young" fueron tratadas el 15 de marzo de 1995 y sembradas el 12 de mayo de 1995. Cada entrada en el terreno de campo representa la media de cuatro duplicados de un lote de 907,18 g de semillas tratadas. Los resultados se convirtieron en metro cúbico por kilómetro cuadrado. Los pesos por 1.000 semillas de la cosecha mostraron diferencias apreciables. Los aumentos en el rendimiento fueron el resultado de más soja producida. Los resultados se muestran en la Tabla 6.

TABLA 6

6

Maíz de Campo: se sembraron 24 semillas por lote, el 31 de mayo de 1995, en Blissfield, Michigan, EE.UU. Las cantidades son kilogramos de maíz desgranado por lote. Los resultados se muestran en la tabla 7.

TABLA 7 Endogámico, variedad 305-10Gr(F6)

7

Híbrido, variedad HYPOP.2830MF. Los resultados se muestran en la tabla 8

TABLA 8

8

Zanahorias: se sembraron semillas de zanahoria de la variedad Daucus carotta Danvers 126, el 31 de mayo de 1995 en Blissfield, Michigan, EE.UU., y se recolectaron el 7 de septiembre de 1995. Las cantidades de peso en gramos por zanahoria se resumen por voltaje en la figura 10. A continuación están los resultados por duración de tratamiento para 4 kV y 8 kV (los mejores voltajes de rendimiento) más controles. En estos resultados, la interrelación e importancia doble, tanto del tiempo como del nivel de voltaje, son obvias. En esta memoria, los aumentos sobre los controles no siguen una progresión lineal, lo que enfatiza la importancia de los procedimientos de diagnóstico descritos anteriormente con el fin de seleccionar el voltaje y duración de tratamiento más eficaces para una variedad de semilla particular. Los resultados se muestran en la tabla 9.

TABLA 9

9

Tomates: se expusieron semillas de Lycopersicon esculentum variedad malinta, el 10 de marzo de 1995 y se sembraron el 31 de mayo de 1995 en Blissfield, Michigan, EE.UU., y se recolectaron el 5 de septiembre de 1995. El rendimiento en kilogramos de fruta por planta se promedió para cada voltaje a través de cuatro exposiciones de tiempo (10 s, 30 s, 5 min y 30 min). Los resultados se muestran en la tabla 10.

TABLA 10

10

Arroz: se obtuvo semilla de arroz Cypress (Oxyza sativa) de variedad Lemont a partir de la Mississippi State University, se trató el 12 de marzo de 1995 y se sembró el 11 de mayo de 1995 (59 días) en Mississippi. Los terrenos de ensayo se inundaron con agua el 15 de mayo debido a la sequedad extrema. La germinación se presentó el 25 de mayo (retrasada debido a la sequedad) y los terrenos se inundaron el 9 de junio. Cada cantidad es el resultado de 250 g de semilla que creció en cuatro terrenos por duplicado, promediado y extrapolado a metros cúbicos por kilómetro cuadrado (m^{3}/km^{2}). Se observaron aumentos en el rendimiento pico, como se muestra en la tabla 11.

TABLA 11

11

Las figuras 11, 12 y 13 muestran el circuito 200 del aparato de la presente invención. El aparato está disponible de Hipotronics, Inc., Brewster, New York, EE.UU. Tiene un circuito de CA 220 y un circuito CC 240. El terminal negativo 260 está conectado al electrodo 12 de cátodo y el terminal positivo 280 está conectado al electrodo 11 de ánodo. Los diversos elementos en el aparato de la figura 11 se muestran en la tabla 12.

TABLA 12 Circuito 220

12

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Circuito 200

13

Circuito 201

14

Las figuras 15, 16 y 17 muestran los resultados de envejecimiento de las semillas durante un periodo de tiempo. Como se puede ver, el envejecimiento es muy importante.

La figura 18 muestra los resultados de semillas de avena que se tratan en la panículo, que tiende a proteger la semilla de los electrones. Como se puede ver, el tratamiento es eficaz, pero menos que en la figura 17.

Se cree que la influencia del proceso MIR sobre las semillas se basa en la formación de avalanchas de electrones-iones en el aire a presión y temperaturas atmosféricas normales. Bajo un potencial eléctrico aplicado, estas avalanchas pueden ser dirigidas como impulsos de electrones-iones en forma de ciclos regulares o de ondas de plasma. La frecuencia, amplitud y confinamiento de estos pulsos están gobernadas por el potencial aplicado y las configuraciones de diseño del aparato MIR.

En el procedimiento MIR existe una relación entre la formación de pulsos de avalanchas de electrones-iones y la manera en que forman un plasma organizado. La formación de avalanchas tiene lugar entre electrodos 11 y 12 de placa paralelos a un potencial suficiente para hacer que los electrones (e^{- }) abandonen el cátodo a fin de ganar suficiente energía como para ionizar moléculas de aire a través de colisiones tanto elásticas como, en menor grado, inelásticas. En la presente configuración de MIR, el potencial mínimo para la formación de avalanchas es alrededor de 0,5 kV/cm. En las colisiones de electrones-moléculas se forman nuevos e^{-} y éstos, más los e^{-} primarios, mantienen repetido este proceso, formando así una avalancha en cascada.

El número medio (n) de electrones en deriva e^{-} crece como,

(1)n(x)= exp(\alpha x)

en donde x es la distancia de la deriva de e^{-} y \alpha es el número medio de colisiones ionizantes por e^{-} por cm. Nasser (E. Nasser, "Fundamentals of Gaseous Ionization and Plasma Electronics", Wiley-Interscience, New York, EE.UU., (1971)) señala que después de un tiempo t', el campo eléctrico desaparece dentro de la avalancha, de manera que la multitud de e^{-} se detiene y se une a las moléculas, es decir, el pulso de plasma es neutralizado o descargado parcialmente. Esto tiene lugar dentro del espacio entre electrodos si la trayectoria de deriva L de la avalancha es,

(2)L = vt'

en donde v, la velocidad de deriva de e^{-} es menor que la distancia d de separación entre electrodos (en el aire, v es alrededor de 10^{7} cm/s). Con d = 8 cm, t' debe ser <8 x 10^{-7} s. Los iones positivos (no mostrados en la figura 1A) tienen un v^{+} bajo de alrededor de 10^{5} cm/s y, por lo tanto, han derivado muy poco desde su punto de producción.

La corriente i producida por una avalancha es,

(3)i = (\varepsilon n_{o}/t') exp (\alpha \ v' \ t)

Si tomamos (\varepsilonn_{o}/t') como la constante k' de frecuencia, para la formación de avalanchas,

(4)i = k' exp (\alpha \ v' \ T)

donde T es el tiempo transitorio para un pulso de avalanchas, por lo tanto

(5)In (i) = k (\alpha \ v' \ T)

en donde k es una nueva constante de frecuencia. Por lo tanto, In(i) es proporcionar al número medio de colisiones ionizantes (a) durante un pulso de avalancha de tiempo transitorio T.

Un criterio fiable (H. Raether, "Electron Avalanches and Breakdown in Gasses", Butterworth & Co., Ltd., Gran Bretaña (1964)) para saber sin un pulso de corriente observado puede ser identificado con un proceso de avalanchas es medir y comparar el crecimiento de los e^{-} con la relación teórica.

(6)n = exp (\alpha \ v \ t)

En el sistema MIR no hay confinamiento de e^{-}, por lo tanto, los pulsos de avalanchas derivan lateralmente fuera de los confines de los electrodos de placa paralelos. Esta deriva externa de plasma proporciona un procedimiento para examinar experimentalmente el crecimiento de electrones como se predice por la relación teórica de la ecuación 6. Para este propósito, se colocó una bobina 101 de sonda experimental que consiste en 80.000 vueltas de alambre de cobre #40, próximo al sistema MIR (figura 5). Cuando se colocó directamente a través de un canal de un grabador de diagrama lineal, cualquier campo magnético inducido se detectó fácilmente como un pulso de voltaje en la bobina 101 de sonda. Se formaron pulsos de avalanchas de amplitudes de corriente variables dentro del sistema MIR y se grabaron en un canal grabador separado, como se muestra en la figura 6. Cualquier campo inducido en la bobina de sonda se toma como proporcional respecto a la densidad de plasma formado por las colisiones ionizantes. A partir de la ecuación 5, la relación predicha entre una corriente transitoria i de avalanchas y el campo magnético H, inducido por una concentración (a) de iones-electrones derivada a través de la bobina de ensayo 101 estaría dada, bajo estas condiciones hipotéticas, por,

(7)H = c_{1} \ In (i) + c_{2}

en donde c_{1} y c_{2} son constantes de proporcionalidad.

A partir de las trazos del grabador de diagramas tomadas de experimentos llevados a cabo sobre un intervalo de potenciales de electrodo, las amplitudes (en mv) de los campos magnéticos inducidos por plasma se compararon con las amplitudes de las corrientes de avalanchas. Estos datos (figura 7) trazados según la ecuación 7 muestran buena correlación (r = 0,89; P < 0,05) entre el modelo teórico de avalanchas de plasma y los datos experimentales obtenidos del sistema MIR.

A un potencial dado, las amplitudes y frecuencia de los pulsos de avalanchas permanecen relativamente constantes sobre los intervalos transitorios. Se examinó la estabilidad de los pulsos de corriente de iones "inyectando" electrones en exceso en el sistema MIR durante una sucesión de pulsos de avalanchas estables. Si la radiación UV se dirige sobre la placa de cátodo, los electrones son liberados por el efecto fotoeléctrico. Esto puede producir lo que se ha denominado (H. Raether, "Electron Avalanches and Breakdown in Gasses", Butterworth & Co., Ltd., Gran Bretaña (1964)) "Avalanches With Successors" ("Avalanchas con sucesores"). A través de la inyección de electrones secundarios adicionales, se aumentan las amplitudes de las corrientes de pulso de avalanchas.

Esta mejora fotoeléctrica de avalanchas se produce en un sistema MIR que consiste en "electrodos de transmisión óptica" o en los OTE (vidrio recubierto con una película semiconductora de óxido de estaño) como el electrodo 12 dispuesto con una separación entre electrodos de 6 cm y un potencial aplicado de 20 kV. Como se muestra en la figura 14, el efecto de la inyección de electrones se ve que tiene lugar 30 segundos después del inicio (indicado por la flecha) de la exposición del cátodo. Debido a un efecto de apantallamiento (E. Nasser, "Fundamentals of Gasses Ionization and Plasma Electronics", Wiley-Interscience, New York (1971)), un plasma tenderá a permanecer estable incluso cuando se introduzcan cargas externas en el sistema de avalanchas. Este retraso inicial seguido por un aumento a una amplitud de corriente máxima de alrededor de 70 segundos seguido por el descenso gradual, es muy consistente con los resultados obtenidos en otros sistemas de plasma, confirmando nuevamente que es un proceso de avalanchas de electrones de plasma el que trabaja en el espacio entre los electrodos. La exposición del ánodo (polaridad invertida) a UV no tuvo efecto (curva inferior) sobre las amplitudes de pulso de corriente, como se esperaba. Al usar un ánodo que es más ancho que el cátodo altera la forma del campo eléctrico de manera que contiene más de los iones/electrones entre los electrodos, permitiendo menor deriva en el exterior. El resultado son pulsos incluso más uniformes y regulares de avalanchas de iones-electrones.

Las ventajas comerciales de la presente invención son:

(1) Germinación y crecimiento temprano: con el procedimiento MIR, las plantas se mueven a través de la etapa de plántula vulnerable mucho más rápidamente. Una mayor uniformidad en esta etapa limita las desventajas de plantas más altas que producen sombra a las más cortas y aumenta las oportunidades para que todas subsistan. La uniformidad del crecimiento hace más fácil, también, cosechar las plantas.

(2) Crecimiento de raíces: el procedimiento MIR es de valor particular en plantas tales como judía blanca, donde el crecimiento de raíz con frecuencia es un problema.

(3) Madurez acelerada: la madurez acelerada debido al procedimiento MIR es de ventaja económica para los agricultores en cosechas, tales como las del tomate y del maíz dulce, donde la primera producción para el mercado en cada estación establece precios mucho más elevados. En países que duplican la cosecha, aumenta la probabilidad de que ambas cosechas sean capaces de madurar y producir una recolección completa. En regiones muy al norte, con luz de día limitada y con días tibios en la estación de crecimiento, el procedimiento MIR aumenta las posibilidades de una temporada exitosa.

(4) Rendimiento aumentado: existen ventajas económicas y humanitarias con el procedimiento MIR. Es atractivamente comercial para el agricultor, permitiéndole que haga crecer más cosecha para producir ingresos de la misma granja. Con el crecimiento de la población mundial rebasando los suministros alimenticios, cualquier aumento significativo en el rendimiento es beneficioso.

Las características claves del procedimiento MIR son:

(1) Avalanchas de electrones uniformes, bien organizadas y definidas (sin descarga de corona y sin campos eléctricos estáticos). Éste está previsto de una fuente de voltaje de corriente continua que tiene una ondulación de corriente alterna.

(2) Los potenciales de voltaje son de 0,2 kV/cm a (pero no incluyendo) la descarga de ruptura de espacio de chispa dieléctrica.

(3) El electrodo de ánodo con las semillas.

(4) El circuito 15 de realimentación de electrones especial mejora los resultados.

(5) Procedimientos de diagnóstico.

(6) Un periodo de espera de varias semanas entre el tratamiento y el sembrado.

(7) La medición de la relación redox proporciona control de calidad después del tratamiento por el procedimiento MIR para confirmar si se ha conseguido el efecto, proporcionando así una verificación inmediata de los resultados.

(8) El sistema de grabación de bobina 101 proporciona un control de calidad adicional para asegurar que las avalanchas se han producido en realidad, y que tienen la forma apropiada. Sin este ensayo, la humedad y el polvo/residuos sobre los electrodos 11 y/o 12 pueden hacer que se produzca un fallo en las avalanchas (particularmente, cuando funciona cerca del umbral de 0,5 kV/cm, que se usa frecuentemente con algunas semillas).

(9) El procedimiento MIR es práctico y asequible para operaciones comerciales a gran escala. Se requieren breves periodos de tiempo para los tratamientos (de segundos a minutos) y se gastan pequeñas cantidades de electricidad. El procedimiento MIR es adecuado para sistemas de manejo de semillas impulsadas por cinta transportadora. El procedimiento MIR produce consistencia de resultados.

Se pretende que la descripción anterior sea solamente ilustrativa de la presente invención y que ésta esté limitada únicamente por las reivindicaciones adjuntas dadas en lo que sigue.

Claims (15)

1. Un procedimiento para tratar una semilla a fin de mejorar las características de crecimiento de la misma, que comprende:

(a) disponer la semilla entre un par de electrodos extendidos como un ánodo y un cátodo, que tienen un espacio entre ellos, con la semilla sobre o adyacente al ánodo;

(b) aplicar un voltaje de corriente continua (cc) al ánodo y al cátodo usando un suministro de energía con un voltaje de salida que tiene una ondulación de corriente alterna (ca) aplicada y una frecuencia de hasta 220 Hz en el voltaje de salida, de manera que produzca avalanchas pulsadas organizadas de electrones que se mueven desde el cátodo hacia y adentro de la semilla entre el ánodo y el cátodo o sobre el ánodo, durante un periodo de tiempo que mejora las características de crecimiento de la semilla; y

(c) almacenar la semilla durante un periodo de tiempo antes de sembrarla, suficiente para proveer a la semilla de las características de crecimiento mejoradas.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la semilla se selecciona del grupo constituido por maíz, zanahoria, tomate, soja, arroz, pimiento, judía blanca, trigo y avena.

3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que se mide la actividad redox de la semilla antes y después del tratamiento para determinar la eficacia del mismo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el tratamiento de aplicar la etapa (b) es por un periodo entre aproximadamente 1 segundo y 30 minutos.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que las avalanchas se miden durante la etapa (b).

6. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que durante la etapa (b), las avalanchas de electrones se miden usando una bobina de solenoide a través de la que pasan los electrones.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 4, en el que el voltaje de CC está entre aproximadamente 0,5 kV/cm y por debajo de un voltaje de ruptura de chispa en el aire, y las avalanchas están entre aproximadamente 0,1 y 30 Hz.

8. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la corriente se mide durante la etapa (b), y en el que el voltaje de CC está entre aproximadamente 4 kV y por debajo de una descarga del voltaje de ruptura de chispa en el aire.

9. Un aparato para tratar una semilla a fin mejorar las características de crecimiento de la misma, que comprende:

(a) un par de electrodos separados como un ánodo y como un cátodo, que tienen un espacio entre ellos, en el que la semilla se ha de soportar sobre o adyacente al ánodo;

(b) medios de generación de voltaje para suministrar simultáneamente un voltaje de corriente continua (cc) al ánodo y al cátodo usando un suministro de energía con un voltaje de salida que tiene una ondulación de corriente alterna (ca) aplicada como el voltaje de salida, a fin de producir avalanchas pulsadas organizadas de electrones que se mueven desde el cátodo hacia y adentro de la semilla sobre el ánodo, durante un periodo de tiempo que mejora las características de crecimiento de la semilla; y

(c) medios de bobina con vueltas múltiples montadas adyacentes a los electrodos separados que detectan avalanchas pulsadas de electrones; y

(d) medios de grabación para grabar las avalanchas pulsadas de electrones mientras son detectadas por los medios de bobina.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que el voltaje de CC a suministrar está entre aproximadamente 4 kV y un voltaje de ruptura de chispa, el voltaje de CA a suministrar está entre aproximadamente 60 y 220 Hz y el espacio está entre aproximadamente 1 y 20 cm.

11. El aparato de la reivindicación 9, en el que el medio de detección es una bobina que tiene entre aproximadamente 10.000 y 100.000 vueltas.

12. El aparato de la reivindicación 9, en el que los medios de grabación son un grabador en diagrama.

13. El aparato de la reivindicación 9, en el que está previsto aire en el espacio.

14. El aparato de la reivindicación 9, en el que el ánodo y el cátodo tienen patas hechas de un material dieléctrico que descansa sobre una mesa no conductora, y en el que un conductor de realimentación se vuelve a llevar hasta el ánodo desde la mesa.

15. Un procedimiento para tratar una semilla a fin de mejorar las características de crecimiento de la misma, que comprende:

(a) disponer la semilla entre un par de electrodos extendidos como un ánodo y un cátodo, que tienen un espacio entre ellos, con la semilla sobre o adyacente al ánodo;

(b) aplicar un voltaje de corriente continua (cc) durante un periodo entre aproximadamente 1 segundo y 30 minutos al ánodo y al cátodo usando un suministro de energía con un voltaje de salida que tiene una ondulación de corriente alterna (ca) aplicada sobre el voltaje de CC de salida, de manera que produzca avalanchas pulsadas organizadas de electrones que se mueven desde el cátodo hacia y adentro de la semilla entre el ánodo y el cátodo o sobre el ánodo, durante un periodo de tiempo que mejora las características de crecimiento de la semilla, en el que las avalanchas de electrones se miden usando una bobina de solenoide a través de la que pasan los electrones; y

(c) almacenar la semilla durante un periodo de tiempo antes de sembrarla, suficiente para proveer a la semilla de las características de crecimiento mejoradas.