Введение к работе
Актуальность проблемы. В структуре издержек производства продукции животноводства на долю кормов приходится от 30 до 50%. Улучшение качества и удешевление производства кормов являются важнейшим ресурсом конкурентоспособности отрасли животноводства. Программа развития АПК Красноярского края на период 2009-2011 гг. и до 2017 г. предусматривает развитие новых энергосберегающих технологий предпосевной обработки. Перспективным видом кормовых культур является пайза - однолетнее кормовое растение из семейства мятликовых. Разработка технологии выращивания пайзы, ввиду ряда специфических биологических особенностей культуры, требует производства семян с высокими посевными и фитосанитарными качествами. Специализирующийся на пайзе комплекс вредоносных возбудителей болезней приводит к существенным (до 35-40%) потерям урожая при одновременном снижении экологической и питательной ценности корма. Сведения по видовому составу и вредоносности грибной и бактериальной микрофлоры семян пайзы в зоне исследований и разработка методики их обеззараживания и биостимуляции с использованием экологичного метода ЭМП СВЧ весьма актуальны и оправданы экономически.
Применение электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, предпосевной обработки семенных материалов в сельском хозяйстве направлено на повышение продуктивности в растениеводстве, и как следствие, - питательной ценности кормов в животноводстве.
В исследованиях профессора Н.В. Цугленка и его учеников с 1977 г. по настоящее время экспериментально доказано, что энерготехнологические процессы, возникающие при воздействии СВЧ-полей на биологические объекты сельскохозяйственного назначения, вызывают комплекс эффектов. В работах Sher (1970), C.L. Slayman (1970), В.В. Пилюгиной (1980), L.D. К. Miyahara (1985), И.А. Рогова (1986), А.Ф. Пу-тинцева (1997), К.В. Пучкова (2002) СВЧ-методы отнесены к новой энергосберегающей технологии, в основе которой лежит диэлектрический нагрев обрабатываемого материала.
Цель работы - обоснование технологического процесса и режимов СВЧ-нагрева для улучшения качественных показателей семян пайзы.
Основные задачи.
-
Провести анализ существующих и перспективных методов предпосевной обработки семян кормовых культур с обоснованием экологичного электротермического метода микроволнового излучения.
-
Разработать экспертно-аналитическую модель влияния микроволнового нагрева на посевные качества семян пайзы и питательную ценность кормов.
-
Разработать методику исследования предпосевного СВЧ-нагрева семян пайзы, прикладную программу и методику экспертной оценки для проведения качественных исследований и вычислительного эксперимента на ЭВМ.
-
Провести исследования по влиянию микроволнового излучения на качество семян и кормов из пайзы.
-
Дать технико-экономическое обоснование применения микроволнового нагрева для снижения инфицированное семян, повышения урожайности и питательной ценности кормов.
Объект исследования. Технологические режимы предпосевной обработки семян пайзы СВЧ-энергией.
Предмет исследования. Взаимосвязи между режимными параметрами микроволнового излучения и закономерностями их воздействия на лабораторную и поле-
вую всхожесть, распространение и развитие болезней, урожайность и качество получаемой продукции.
Методы исследования. Использованы методы системного анализа, монографического исследования агротехнологий, современные электротермические методы в растениеводстве, а также математические модели, пакеты компьютерной математики Maple и пакет DataPit.
Научная новизна. Определена область применения электромагнитного поля для предпосевной обработки семян мятликовой культуры пайзы.
Разработана экспертно-аналитическая модель влияния микроволнового нагрева на посевные качества семян и питательную ценность кормов.
Впервые разработаны методика, алгоритм проведения исследований воздействия микроволнового нагрева на лабораторную и полевую всхожесть семян пайзы, зараженность возбудителями семенных инфекций и прикладные программы «Модель влияния теплового воздействия электромагнитного поля сантиметрового диапазона на семена пайзы и питательную ценность кормов», «Модель технологических процессов предпосевной обработки семян семейства мятликовых» для вычислительного эксперимента на ЭВМ.
Определены эффективные режимы предпосевного СВЧ-нагрева, обеспечивающие оптимальное сочетание отдельных качественных показателей семян пайзы.
Защищаемые положения. Область применения электромагнитного поля, методика, алгоритм, экспертно-аналитическая модель влияния микроволнового нагрева на посевные качества семян и питательную ценность кормов.
Прикладные программы для проведения исследований по воздействию микроволнового нагрева на посевные качества семян и питательную ценность кормов.
Результаты исследований по комплексному влиянию эффективных режимов микроволнового нагрева на качественные показатели семян и кормов из пайзы.
Экономическая эффективность комплексного применения режимов микроволнового излучения для снижения инфицированности семян, повышения урожайности и питательной ценности кормов.
Практическая значимость работы. Разработанная технология предпосевной микроволновой обработки семян пайзы позволяет повысить эффективность технологических комплексов кормопроизводства и существенно уменьшить экономические затраты на защиту от семенных инфекций.
Основные результаты исследований внедрены в производство ЗАО «Атланта» (Минусинский район Красноярского края), государственном сельскохозяйственном учреждении «Учебно-опытное хозяйство Миндерлинское», а также используются в учебном процессе ФГОУ ВПО КрасГАУ при подготовке студентов специальностей «Экология», «Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства» и «Агрономия».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены на межвузовских (Красноярск, 2005; 2006), межрегиональных (Красноярск, 2006), всероссийских (Красноярск, 2005, 2006; Барнаул, 2007) научно-практических конференциях, а также обсуждались на совместных научно-методических семинарах Информационно-вычислительного центра и кафедры высшей и прикладной математики «Математическое моделирование и оптимизация
сельскохозяйственных технологий», «Теоретические модели прогнозирования АПК и эксперимент на ЭВМ» в 2008-2009 гг.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 170 страницах и состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций и приложения на 8 страницах. Содержит 88 рисунков и 19 таблиц. Список литературы включает 165 отечественных и 6 зарубежных источников.
Личный вклад автора. Разработаны теоретические положения, экспертно-аналитическая модель, прикладная программа и методика для проведения качественных исследований по внедрению предпосевной обработки семян энергией СВЧ-полей.
На основании статистического анализа и компьютерной обработки проведенных лабораторных и полевых опытов разработана эффективная, безопасная зональная, фитосанитарная технология защиты пайзы от болезней в условиях лесостепи Красноярского края.
