Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур 11
1.1. Объект исследования 11
1.2. Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их эффективность 13
1.3. Традиционные методы оздоровления и биостимуляции семян сельскохозяйственных культур 20
1.4. Действие физических факторов на посевные качества семян 26
1.5. Семенные инфекции льна масличного и их вредоносность 36
1.6. Проблемы и перспективы экологизации сельского хозяйства 38
1.7. Особенности обработки семян в ЭМПСВЧ поле 39
Выводы и задачи исследований 43
Глава 2. Теоретические предпосылки обоснования влияния ЭМПСВЧ на изменение посевных качеств семян льна 45
2.1. Теоретическое обоснование применения ЭМПСВЧ в технологическом процессе предпосевной подготовки семян 45
2.2. Динамическая модель взаимодействия экологического и антропогенного энергопотоков на семена и растения 48
Выводы 55
Глава 3. Методика исследований воздействия ЭМСПВЧ на посевные качества семян льна 57
3.1. Объект исследований, условия и общая методика проведения опытов 57
3.2. Методика лабораторного опыта 63
3.3. Методика планирования активного эксперимента по определению эффективных режимов ЭМПСВЧ 64
3.4. Методика зараженности семян льна и определение эффективных режимов обеззараживания 70
3.5. Методика проведения полевых опытов 71
Выводы 72
Глава 4. Основные результаты исследований по определению эффективных режимов воздействия ЭМПСВЧ на семена льна 73
4.1. Результаты исследования обработки семян в лабораторных и полевых условиях 2001 г 73
4.2. Результаты исследования обработки семян в полевых условиях 2002 г 88
4.3. Выбор оптимальных режимов предпосевной обработки семян ЭМПСВЧ и результаты исследования производственного опыта 100
4.4. Разработка технологической схемы для предпосевной обработки семян ЭМПСВЧ 103
4.5. Расчет сравнительных показателей для проведения производственного опыта 105
4.6. Показатели приращения энергопродуктивности льна в условиях СВЧ технологии обработки семян 107
4.7. Анализ результатов обеззараживания льна ЭМПСВЧ от семенных инфекций и последствия его воздействия 109
Выводы 115
Глава 5. Расчет технико-экономической эффективности предпосевной обработки семян льна ЭМПСВЧ 118
5.1. Оценка экономической эффективности 119
5.2. Расчет капиталовложений и годовых эксплуатационных затрат 121
5.2.1. Расчет капиталовложений по вариантам обработки 121
5.2.2. Расчет эксплуатационных затрат по вариантам обработки 121
5.3. Расчет дополнительного дохода.
5.4. Расчет срока окупаемости и годового экономического эффекта от внедрения установки СВЧ 124
Выводы 126
Общие выводы 128
Литература 130
Приложения 149
- Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их эффективность
- Динамическая модель взаимодействия экологического и антропогенного энергопотоков на семена и растения
- Методика планирования активного эксперимента по определению эффективных режимов ЭМПСВЧ
- Результаты исследования обработки семян в полевых условиях 2002 г
Введение к работе
История развития сельского хозяйства характеризуется главным
образом стремлением получить как можно более высокий урожай культивируемых растений. При этом интенсификация сельскохозяйственного производства сопровождается увеличением расхода энергии топливных материалов (дополнительных энергетических субсидий, дотаций). Дополнительную энергию используют для обработки почв, посевов сельскохозяйственных культур, уборки урожая. Много энергии овеществлено в производстве удобрений и пестицидов, используемых для снижения потерь урожая полевых культур [127].
Получение полноценного урожая во многом зависит от качества посевного материала, поэтому обработка семян перед посевом является одной из важных предпосылок рентабельного производства сельскохозяйственных культур.
Семена несут в себе значительное количество энергии, что делает их очень привлекательными для различных видов возбудителей инфекционных болезней. Для уничтожения семенной инфекции семена перед посевом подвергают термической обработке или протравливают их фунгицидами [99].
Прогрев семян активным вентилированием применяется для активизации в них ростовых процессов, время цикла составляет от 2 до 72 ч и более.
Однако эти способы предпосевной обработки семян, из-за длительности процесса и его энергоемкости, не могут отвечать требованиям современного сельскохозяйственного производства. Применение протравителей при обработке семян перед посевом и внесение больших доз минеральных удобрений приводит к негативным последствиям в сельскохозяйственных экосистемах. К тому же в сельском хозяйстве денежные и материальные ресурсы, были и остаются ограниченными.
В связи с переходом страны к рыночной экономике и систематическим изменением цен на материалы и услуги, актуальным становится применение ресурсосберегающих технологий, позволяющих при минимально возможных затратах труда и средств получать необходимые урожаи.
Один из эффективных способов решения данной задачи - повышение качества посевного материала с помощью воздействия на семена физическими факторами. Для этого в сельскохозяйственной практике используют разнообразные приемы предпосевной обработки семян -обогрев, воздействие электрических, магнитных и других полей. С этой целью исследования проводились в нашей стране и за рубежом, такими учеными как, М.Г. Евреинов, А.С. Гинзбург, Л.Г. Прищепа, И.Ф. Бородин, СП. Лебедев, А.М. Басов, Ф.Я. Изаков, В.И. Тарушкин, A.M. Худоногов, Н.В. Цугленок и другими. Результаты исследований дали значительный положительный эффект [176, 3, 4].
Наиболее перспективным, в решении поставленной задачи, является способ обработки семян в ЭМПСВЧ, он сочетает в себе электрические и тепловые процессы воздействия на семена и позволяет осуществлять их регулирование.
Высокочастотный нагрев семян позволяет значительно сократить продолжительность технологического процесса и дает лучшие показатели обеззараживания семян, чем термические, химические, механические и другие способы. Благодаря эффекту селективности высокочастотного нагрева, вредители, имеющие большую влажность, нагреваются сильнее, чем семена и погибают на всех стадиях своего развития [171, 175].
При выборе культуры учитывался и коммерческий интерес. Лен относится к техническим культурам и это не только источник натурального волокна и ценного льняного масла, каждая часть растения используется в производстве. В последние годы под посевы льна отводиться все больше площадей. Однако производство этой культуры является затратным и
разработка приемов направленная на повышение продуктивности при снижении энергетических и материальных затрат является актуальной.
Широкое распространение высокочастотной технологии сдерживается недостатком экспериментального материала, особенно по техническим культурам.
В связи с этим сформулирована и решается научно-техническая проблема - "Разработка экологически чистых технологий улучшающих качество посевного материала и обеспечивающих повышение продуктивности сельскохозяйственных культур при снижении энергетических и материальных затрат".
При решении данной проблемы необходимо выявить взаимосвязь между энергетическими и продуктивными потоками, что позволит максимально повысить энергопродуктивность растений.
Поэтому проблема: «Обоснования электротехнологических режимов СВЧ обработки семян льна» является актуальной.
Цель исследования - Обоснование электротехнологических режимов СВЧ обработки семян льна для снижения энергетических и материальных затрат, повышения продуктивности растений.
Объект исследования - Технологический процесс предпосевной обработки семян ЭМПСВЧ.
Предмет и задачи исследования - Причинные и функциональные связи и закономерности взаимодействия энерготехнологических параметров и показателей эффективности СВЧ обработки семян льна.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-Провести анализ существующих и разрабатываемых технологий повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
-Разработать теоретическую модель влияния энергетических потоков на энергопродуктивность сельскохозяйственных культур.
-Разработать общую методику проведения исследований и определения эффективных режимов обработки семян в ЭМПСВЧ.
-Провести исследования по определению эффективных электротехнологических режимов обработки семян ЭМПСВЧ.
-Разработать схему технологического процесса предпосевной обработки семян в ЭМПСВЧ в производственных условиях.
-Определить экономическую эффективность СВЧ оборудования для предпосевной обработки семян льна.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался аппарат активного планирования технологического эксперимента, регрессионный анализ обработки экспериментальных результатов, методика полевого опыта.
Научная новизна исследований заключается:
1. в теоретическом обосновании влияния энергетических потоков на изменение энергопродуктивности сельскохозяйственных культур;
2. в обосновании параметров и методики исследования обработки семян льна ЭМПСВЧ, в определении основных факторов влияния электромагнитного поля на семена льна;
3. в получении адекватных уравнений регрессии, связывающих режимные параметры установки ЭМПСВЧ (экспозиция обработки, удельная мощность) с выходными (урожайность, всхожесть, зараженность, температура нагрева);
4. в результатах исследования эффективных электротехнологических режимов СВЧ обработки семян;
5. в получении рациональных сочетаний технологических параметров обработки семян льна ЭМПСВЧ перед посевом, позволяющих получить максимальную прибавку урожая и снизить зараженность семян;
6. в разработке схемы технологического процесса предпосевной обработки семян льна в ЭМПСВЧ.
Практическая значимость работы. Полученные результаты, проведенных исследований создают базу для проектирования технического устройства СВЧ для предпосевной обработки семян льна в производственных условиях и возможность ее адаптации к различным сельскохозяйственным культурам.
Рекомендуется использовать в сельскохозяйственных организациях при производстве льна.
Реализация результатов: Предложенные электротехнологические режимы предпосевной обработки семян были внедрены и испытаны в производственных условиях учхоза «Миндерлинское» Сухобузимского района.
Результаты исследований используются в учебном процессе Крас. ГАУ.
Автор защищает:
Теорию влияния энергетических потоков на изменение
энергопродуктивности сельскохозяйственных культур.
Методику исследований электромагнитной технологии СВЧ
предпосевной обработки семян льна.
Статистические модели, связывающие входные параметры (экспозиция
обработки, удельная мощность) и выходные (всхожесть, зараженность,
урожайность), для исследования технологических режимов,
обеспечивающих эффективность СВЧ обработки семян.
Эффективные режимы предпосевной обработки семян льна в
ЭМПСВЧ.
Результаты испытаний СВЧ технологии в производственных условиях.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись и обсуждались на всероссийских и региональных
конференциях, в частности: Межрегиональном научном фестивале «Молодежь и наука - третье тысячелетие», Красноярск, 2002 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков», Красноярск, 2003 г.; Всесоюзной научно-практической конференции «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов», Красноярск, 2003 г.; V Всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 2004 г.; Региональной научно-практической конференциии, Красе ГАУ, 2004 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять статей, два тезиса докладов.
Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (197 наименований, из них 10 на иностранных языках) и приложения.
Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их эффективность
Интенсивность развития полевых культур и их продуктивность зависит от поступления энергии, причем энергии двух видов - лучистой и добавочной, которая необходима для использования солнечной радиации. Отсюда вытекает, что основная практическая задача для сельхозпроизводителя, заключается в получении максимальной продукции с минимальными затратами дополнительной энергии [171, 146].
Решение этой задачи заключается в оптимизации сельскохозяйственного производства и в том числе растениеводства, а основной путь решения - в наилучшем приспособлении сельскохозяйственного производства к существующим условиям.
На заре цивилизации в условиях примитивного земледелия добавочную энергию давал ручной труд человека, при развившемся земледелии - в основном тягловый скот, и только при развитом сельскохозяйственном производстве основным поставщиком добавочной энергии являются сельскохозяйственные машины, приводимые в движение энергией природного топлива. Добавочной считается энергия любого вида, израсходованная на производство сельскохозяйственных машин, удобрений, пестицидов, транспортировку, внесение химикатов и др.
Конкретные данные о количестве добавочной энергии, необходимой для достижения высокой урожайности, приводятся довольно редко, некоторое представление об этой проблеме дает таблица 1. Примером может служить возделывание кукурузы на зерно в условиях развитого сельскохозяйственного производства [171].
До настоящего времени зависимость между наличием питательных веществ и формированием урожая полевых культур изучали в нескольких направлениях. Самыми обширными являются исследования зависимостей урожая от питательного режима почвы или внесения удобрений [41]. В полевых опытах с удобрениями установлено, что растения используют только часть питательных веществ, внесенных в почву. Средние коэффициенты использования растениями азота (от общего внесенного количества) колеблются в пределах 40-60%, фосфора - 10-20% и калия - в пределах 20-40%. Это происходит потому, что минеральные удобрения часто не сбалансированы по питательным элементам и основная их часть выносится поверхностным или внутригрунтовым стоком, загрязняя почву и водоемы. Следовательно затраты направленные на повышение урожайности полевых культур, за счет увеличения объема использования удобрений, не оправдывают себя. Поэтому, например, в альтернативном земледелии считается, что нужно удобрять почву, а не растения [3, 146].
Кроме того, на усвоение питательных веществ сильно влияет так называемая емкость поглощения растений, которая зависит от корневой массы и активности ее адсорбционной способности. Следовательно, необходимо стремится к увеличению биомассы и особенно той ее части, ради которой возделывается данная культура. Надземные и подземные части растения тесно взаимосвязаны между собой, так например установлено, что их формирование ослабевает при снижении освещенности надземных, фотосинтетических активных частей полевых культур. Важнейшим условием использования солнечной радиации при фотосинтезе является ее поглощение ассимилирующими тканями. Отсюда вытекает основное требование к увеличению ассимилирующей поверхности [146].
Влияние солнечной радиации на растения выражается в следующем: - температурный эффект: более 70% солнечных лучей, поглощенных растениями, превращается в тепло, используемое на транспирацию, регулирование температуры растений и пр.; - фотосинтез, при котором может быть использована вся солнечная радиация в области длин волн 380-710 нм (фотосинтетическая активная радиация - ФАР); -фотоморфогенетическое (регулирующее) воздействие на рост и развитие. Годовое поступление ФАР на поверхность земли составляет 100 10 Дж. Средняя эффективность использования ФАР растениями на земном шаре 0,2% [28, 41]. Все приведенные выше факты действуют не разрозненно, а находятся в довольно сложной взаимосвязи. Например, временный дефицит питательных веществ может ускорить старение листьев и преждевременное разложение хлорофилла с последующим падение скорости фотосинтеза [6, 146]. Поэтому в условиях интенсификации возделывания сельскохозяйственных культур необходимо научиться управлять фотосинтетической деятельностью посевов, получая при этом максимальные урожаи. По современным представлениям, коэффициент использования солнечных лучей при фотосинтезе можно повысить примерно в 10 раз [76]. Важная роль в решении указанной задачи принадлежит также и районированию семян, т.е. применению лучших, проверенных в условиях данной зоны, наиболее урожайных сортов, устойчивых к опасным болезням сельскохозяйственных культур. Однако из практики селекции известны случаи, когда многообещающие генотипы, полученные при индивидуальном посеве, давали отрицательные результаты при возделывании их в условиях производства [41,169].
В результате селекционной работы в нашей стране созданы наиболее репродуктивные, по сравнению с высевавшимися ранее, устойчивые к болезням сорта пшеницы, ячменя, ржи, сои, льна и др. [25, 102, 140]. Любой, хорошо отселектированный сорт способен стойко сохранять свои наследственные качества в ряде поколений. Но в процессе размножения и производственного использования постепенно снижаются хозяйственно-биологические признаки, свойственные данному сорту [67]. Это может быть вызвано действием следующих основных причин: засорением (механическим и биологическим), расщеплением, увеличением заболеваемости растений и появлением мутаций [4, 25]. Период, в течение которого сорт теряет свою устойчивость, зависит так же и от генетической изменчивости возбудителя. Он может быть очень коротким, иногда 5-7 лет [96, 98, 107, 103].
Непременное условие получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур - это проведение агротехнических приемов в оптимальные сроки. Однако во многих хозяйствах из-за отсутствия необходимой техники это условие не соблюдается, что ведет к потерям урожая.
Повышение урожая сельскохозяйственных культур в немалой степени зависит и от качества посевного материала. Поэтому к семенам, предназначенным для посева, предъявляют очень высокие требования. Для посева используют отсортированные кондиционные семена. Их готовят осенью, посевные качества должны соответствовать требованиям ГОСТ. На посев следует использовать семена 1-го и 2-го класса, имеющие такие параметры:
Динамическая модель взаимодействия экологического и антропогенного энергопотоков на семена и растения
Механизм формирования урожая можно рассматривать с разных точек зрения. Это, например, зависимость урожая от динамики развития целого растения и отдельных его органов или влияние внешней среды на отдельные компоненты урожая. Поглощение растениями энергии (ФАР) представляет собой основной процесс при формировании урожая и играет решающую роль. Все остальные факторы - прямые и косвенные, внешние и внутренние, незначительные и определяющие - должны оказывать влияние через изменения в интенсивности формирования урожая, транспорта, распределения и использования энергии.
Формирование нового органического вещества посевами культурных растений в принципе определяется сочетанием трех процессов: поглощение энергии солнечных лучей посевами; эффективное использование поглощенной энергии для формирования сухого вещества; передвижение, распределение и накопление энергии, при помощи ассимиляционного аппарата [171]. Для получения высоких урожаев необходимы также условия, при которых ассимилирующие органы могут с максимальной эффективностью использовать энергию солнечных лучей для формирования продуктов ассимиляции, для этого семена должны получить дополнительную энергию.
Таким образом, приращение энергопродуктивности урожая происходит за счет увеличения энергосодержания семян (режимы ЭМПСВЧ, экспозиция обработки, период отлежки) и за счет увеличения энергосодержания растений (поглощение ФАР). Из вышесказанного видно, что до настоящего времени не существует общей теории механизма приращения энергопродуктивности за счет поглощения растениями энергии ЭМПСВЧ и энергии ФАР.
Семена растений обладают резервом энергии, которая аккумулируется в питательных тканях семян, от ее количества зависит энергосодержание урожая, на ранних этапах их развития она является питательным субстратом для семян. У масличных культур, в том числе льна, резервной энергией является маслянистый эндосперм. Энергия для роста проростков высвобождается при гидролизе углеводных запасов.
На ранних этапах рост и развитие растения зависит в основном от запаса энергии питательных тканей семян, чем больше ее содержание, тем быстрее развивается растение. Для описания процесса гидролиза запасов, т.е. высвобождения энергии, взяты за основу уравнения кинетики ферментативного катализа. При достаточно высокой концентрации энергии запаса реакция гидролиза углевода имеет псевдонулевой порядок, а при достаточно низкой его концентрации она приближается к реакции первого порядка.
Высвобождение энергии из органических соединений происходит под влиянием температуры и влажности. Поместив предварительно увлажненные семена в ЭМПСВЧ, мы создаем благоприятные условия для высвобождения резервной энергии, т.е. для гидролиза углеводного субстрата. Одновременно происходит поглощение дополнительной энергии ЭМПСВЧ.
Динамическая модель приращения энергопродуктивности сельскохозяйственных культур. Согласно модели (рис. 2.2) энергия ЭМПСВЧ (WE) воздействует на энергетический запас (Ws), который аккумулируется в питательных тканях семян. При нагреве увлажненных семян, мы запускаем механизм высвобождения энергии, т. е. гидролиза углевода. Энергия запаса расходуется на рост и обмен веществ в биологическом организме (WA). После появления проростков, до самого конца онтогенеза растения, его рост и развитие обусловлено потоком энергии ФАР (Wp) и потоком энергии из семени. Энергия роста (WR) расходуется на формирование и накопление сухого вещества растения (Wj), а так же на транспорт продуктов ассимиляции, образованных в результате фотосинтеза растений. Энергия активного блока распределяется следующим образом - часть ее идет на запас энергии (аккумулируется в углеводы), часть утилизируется (Wo). В процессе формирования сухого вещества растений, часть энергии теряется — процессы, связанные с дыханием. Из динамической модели приращения энергпродуктивности следует, что энергетический потенциал растения формируется в процессе предпосевной обработки семян ЭМПСВЧ, фотосинтеза, роста и развития растения.
Методика планирования активного эксперимента по определению эффективных режимов ЭМПСВЧ
Согласно методике активного планирования эксперимента, опыты были проведены в лабораторных и полевых условиях. На сельскохозяйственный полевой опыт одновременно воздействует большое количество факторов, поэтому на их результаты накладывается существенная ошибка независящая от технологического эксперимента (разность погодных условий, различие почв по плодородию и др.). В случаях, когда на объект действует большое число факторов, когда входные воздействия разнообразны, и необходимо знать результаты этих воздействий на выходные показатели, а также реакцию системы на них, прибегают к факторному эксперименту. Математическая теория эксперимента определяет условия оптимального проведения исследования, в том числе и при неполном знании физической сущности явления. Для этого использовались математические методы при подготовке и проведении опытов, что позволило исследовать и оптимизировать сложные системы и процессы, обеспечить высокую эффективность эксперимента и точность определения изучаемых фактов [39, 164, 168]. Активное планирование эксперимента позволяет отсечь малозначащие факторы, что в свою очередь позволяет сократить число опытов без существенного снижения качества эксперимента (отсеивающий эксперимент).
Факторный эксперимент содержит выбор математической модели, построение плана, расчет коэффициентов регрессии и оценки их значимости, анализ решений [39, 42]. Составляя план эксперимента, выбираются уровни варьирования факторов, причем при количественных факторах их уровни берутся исходя из практического применения, а при качественных кодируются (условно номеруются). Опыты ставились так, чтобы уровни одного фактора сочетались с уровнем других [42, 70, 71].
Для проведения исследований первого года опытов был выбран план Хартли (Нз). Он обладает хорошими статистическими характеристиками и требует небольшого числа экспериментальных точек [108,124].
Чтобы поставить различные варианты в сопоставимые условия, исключалось предпочтение, отдаваемое желаемому варианту. Для этого использовалась рандомизация - чередование опытов в случайном порядке, установленном по таблицам случайных чисел. Принцип рандомизации заключается в том, что в план эксперимента введен элемент случайности. Причем план составляется таким образом, чтобы те систематические факторы, которые трудно поддаются контролю, учитывались статически и затем исключались в исследованиях как систематические ошибки.
При последовательном проведении эксперимент выполняется не одновременно, а поэтапно, с тем, чтобы результаты каждого этапа можно было анализировать и принимать решение о целесообразности дальнейших исследований в данном направлении.
Для определения количества повторений опыта руководствовались его надежностью и допускаемой ошибкой, выраженной в долях среднеквадратичной ошибки, т.е. вероятностью того, что значение изменяемой величины не выходило за доверительные пределы.
Однородность (равноточность) проверяется по критерию Кохрема, сопоставляется найденной значение с табличным.
Коэффициент регрессии считается значимым, если его абсолютное значение превышает абсолютное значение доверительного интервала, который для всех коэффициентов одинаков. Значимость коэффициентов регрессии проверяется, определением критерия Стьюдента и сопоставляется с табличными данными.
На дно чашек Петри кладется в два слоя фильтровальная бумага и стерилизуется в сушильном шкафу при температуре 130 С в течении часа. Так же стерилизуются пипетки. Используется свежепрокипяченная вода.
Стерильную бумагу в чашках Петри пипеткой смачивают водой до полного увлажнения. Семена раскладывают на расстоянии 1,5-2 см друг от друга. Накрывают черной пленкой и помещают для проращивания в термостат.
Вид инфекции и степень заболевания определяется при помощи лупы [132].
Практика принимает и использует лишь такие мероприятия, осуществление которых позволяет получить прибавку урожая или улучшить качество возделываемой культуры. /Для того чтобы определить, как рекомендации по предпосевной обработке семян электромагнитным полем высокой частоты соотносятся с почвенно-климатическими условиями, их необходимо проверить на практике.
Полевой опыт закладывался по методике Доспехова В.А.. Варианты располагались в два яруса методом рандомированных повторений. Повторность опыта четырехкратная. Учетная площадь делянки 8 га [65].
Полевая всхожесть подсчитывалась по методике ГОСТ-12003 8-66. Посев и уборка производились по технологии принятой в сельскохозяйственном производстве. Уборка проводилась комбайновым способом с учетом урожая по делянкам.
Результаты исследования обработки семян в полевых условиях 2002 г
При анализе результатов зафиксированных в (таб. 4.4), уравнении регрессий (4.10) и полученной поверхности отклика (рис.4.10) видно, что ответная реакция растительного организма, выраженная в процентах всхожести семян льна, наблюдается на режимах при экспозиции т=20 с, удельной мощности Руд=1022 Вт/дм3 и превышает контроль на 14,06%, при т =10...30 с, Руд=613 Вт/дм3 на 10,15... 13,28%, при т =30 с, Руд=204 Вт/дм3 на 9,37%.
По аналогии с первым годом на "жестком" режиме наблюдается значительное снижение полевой всхожести - на 20,3% ниже контрольного варианта. На остальных режимах обработки полевая всхожесть на уровне или чуть ниже контроля.
На основании полученных результатов (табл. 4.6...4.8), отраженных в поверхностях отклика (рис. 4.11...4.15) видно, что все исследуемые параметры влияют на количество плодов, массу растения и урожайность. На всех вариантах наблюдается значительное повышение урожайности по отношению к контролю. Так на "жестком" режиме Руд=1022 Вт/дм и т=30 с урожайность повышается на 38,29%. Несмотря на то, что количество растений, к моменту уборки, меньше чем в контроле на 39%, урожайность увеличивается за счет большего количества плодов с растения, это свидетельствует о повышении энергопродуктивности растений. Снижение количества растений происходит потому, что температура нагрева семян достигает максимального значения t=89-92C. Семена льна благодаря плотной оболочке выдерживают высокие температуры нагрева. Однако на "жестком" режиме слабые семена гибнут. Следует также отметить, что в этом варианте параллельно с уменьшением количества растений на м2 наблюдается самое низкое количество плодов с растения - 17 шт., а также масса одного растения - 2,5 г, в сравнении с другими вариантами обработки. Данное явление можно объяснить тем, что на данном режиме происходит энергетическое перенасыщение семян, которое ведет к снижению элементов структуры урожая. Таблица 4.4 Схема опыта и результаты исследования по влиянию ЭМПСВЧ на полевую всхожесть семян льна.
Дальнейшее изучение последствий ЭМПСВЧ на урожайность показало, что при плавном снижении экспозиции нагрева до 10 с урожайность увеличивается на 181,9%. На оптимальном режиме, где Руд=613Вт/дм3, повышение урожайности достигает максимального значения при т =30...20 с, здесь она увеличивается на 220,5... 237,2% относительно контроля, при т =10 с урожайность снижается до 175,3%. Эти результаты совподают с расчетными. При этом происходит понижение температуры нагрева семян с 59 до 41 С.
При дальнейшем понижении мощности до 204 Вт/дм происходит и снижение урожайности, так при т =30.. .20 с, урожайность понижается с 84 до 55,3% в сравнении с контролем. Экспериментальные результаты на данном режиме не подтвердили теоретический расчет, так как здесь ожидалась наибольшая прибавка урожая, относительно вариантов обработки при РуД=1022...613В Вт/дм3. С понижением экспозиции обработки до 10 с, мы наблюдаем третий максимум прибавки урожайности, она на 209,57% выше контроля.
Полученные данные позволяют заключить, что положительный эффект изучаемых входных параметров проявляется на всех вариантах обработки. Это происходит за счет увеличения поглощения растениями, обработанными ЭМПСВЧ, энергии ФАР. Следовательно, выбранный нами технологический режим способствует наращиванию продуктивности растений.
Анализ результатов полевых экспериментов за два года показал, что продуктивность растений увеличивается на всех предложенных технологических режимах обработки. Увеличение урожайности происходит за счет большей биологической массы растений и большего количества плодов с растения, по сравнению с контролем. Полевая всхожесть семян после отлежки, в восемь дней, повышается на 9...18% по сравнению с вариантами без отлежки и на 7... 14% по сравнению с контролем, исключение составляет жесткий режим, здесь урожайность после отлежки снизилась на 22% . В первый год полевых исследований наибольшая прибавка к контролю, по урожайности, была получена на режимах Руд = 204 Вт/дм3 и экспозиции 10...20 с, она составила 375,3...142,77% и Руд= 613...1022 Вт/дм3, т = 20 с, здесь урожайность повысилась на 265...128%. С возрастанием экспозиции до 30 с происходит снижение прибавки урожайности к контролю, по сравнению с другими вариантами, так на жестком режиме она составила 92,6.. .40,7%.
Второй год полевых экспериментов подтвердил эффективность выбранного технологического процесса и показал, что на всех режимах обработки урожайность превысила контроль. Обработка семян ЭМПСВЧ на режиме Руд = 613Вт/дм3 и т = 20 с дала прибавку на уровне первого года опытов - 237,23%). На режиме при Руд = 204 Вт/дм3 и т = 20.. .30 с прибавка к контролю снизилась и составила 55,33...84%. Не стабильность этого режима можно объяснить слабым нагревом семян и неполным снятием семенной инфекции.
Данные, полученные за два года, согласуются с теоретическими расчетами и подтверждают, что предпосевная обработка семян в ЭМПСВЧ увеличивает энергию запаса семян, ускоряет их ростовые процессы и как следствие способствует большему поглощению растениями энергии ФАР и повышению урожайности.
По результатам экспериментов, полученных за два года, мы имеем данные подтверждающие, что при действии ЭМПСВЧ на семена реакция растительного организма изменяется в сторону увеличения урожайности на всех режимах, без исключения.
Имеющиеся данные, позволяют сравнить экспериментальный материал и выбрать наиболее эффективный режим, для проведения производственных испытаний и подтверждения стабильности полученных ранее результатов и теоретических расчетов.
Прибавка урожая представленных вариантов проводилась по отношению к контролю. Следует отметить, что климатические условия во время проведения полевых опытов сильно разнились, что и сказалось на структуре урожая и конечном результате. Так в первый год опытов сложились сравнительно благоприятные погодные условия для роста льна. Второй год отличался обильными осадками и как результат сильная переувлажненность почвы, все эти факторы привели к заметному снижению урожая. Из таблицы (таб. 4.15) следует, что в первом варианте обработки урожай повышается относительно контроля: в первый год на 196,76%, во второй год на 181,9%. Сравнивая величину урожайности второго варианта, получаем: в первый год на 264,9% и во второй год на 237,23%.
Производственный опыт закладывался с использованием СВЧ оборудования «Импульс», на полях учебного хозяйства «Миндерлинское», площадь посева под обработанные семена составляла 200 га, контроль 50 га. Перед посевом семена увлажнялись. Принцип действия установки основан на формировании в семенах ЭМПСВЧ заданной структуры, оказывающих энергетическое и стимулирующее воздействие на семена. Частота электромагнитного поля установки не превышает допустимую и составляет 2450 МГц.
