Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Технологии, способы и средства активизациию семян оптическим излучением
1.1. Теоретические подходы к изучению биологического действия оптического излучения
1.2. Источники оптического биологически активного излучения и их эффективность
1.3. Установки для управления биологической активностью семян 31
1.4. Постановка цели и задач исследования 41
Глава 2. Исследование спектральных характеристик семян растений и их реакций на оптическое воздействие
2.1. Спектрофотометрические исследования семян 45
2.2. Методика определения спектральной чувствительности семян 57
2.3. Экспериментальное исследование спектральной чувствительности семян яровой пшеницы
2.4. Определение оптимальных доз полихроматического облучения семян яровой пшеницы
Выводы 75
Глава 3. Разработка оптико-электронной системы монито ринга и управления биологической активностью семян
3.1. Структурно-функциональная схема оптико-электронной системы
3.2. Обоснование выбора источника излучения для активизации семян
3.3. Оптико-механическая система активизации семян 86
Выводы 95
Глава 4. Экспериментальньш исследования и испытания 96 оптико-электронной системы мониторинга и управления биологической активностью семян
4.1. Экспериментальный образец оптико-электронной системы 96
4.2. Экспериментальные исследования и испытания в производственных условиях
4.3. Оценка агротехнологического эффекта использования оптико- электронной системы
Выводы
Общие выводы и результаты 114
Список литературы 116
Приложение 133
- Источники оптического биологически активного излучения и их эффективность
- Методика определения спектральной чувствительности семян
- Обоснование выбора источника излучения для активизации семян
- Экспериментальные исследования и испытания в производственных условиях
Введение к работе
Актуальность исследования. Глобальное потепление климата на планете, экологически вредные технологии в промышленности и сельском хозяйстве, всё обостряющаяся необходимость рационального использования земельных и невозобновляемых энергетических ресурсов, возрастающая потребность в качественных продуктах питания обусловливают ускорение поиска новых технологических и практических подходов к производству биопродукции. Прежде всего речь идёт о создании и внедрении электротехнологий, обеспечивающих получение нужного количества агропродукции при оптимальных затратах природных ресурсов и минимальном загрязнении окружающей среды.
Создание таких технологий связывают с применением физических факторов, которые оказывают большое влияние на рост и развитие культурных растений. К сожалению, этому направлению совершенно необоснованно не уделяется должного внимания современной наукой и тем более практическим производством. Одним из наиболее перспективных направлений стимуляции увеличения продуктивности биообъектов является предпосевная обработка семян электромагнитным излучением оптического диапазона.
Однако, несмотря на то, что к настоящему времени разработано большое количество разнообразных облучательных установок и методов активизации семян, широкого распространения они не получили, хотя по сравнению с химическими способами они более технологичны, экологически безопасны и значительно дешевле. Причины такой ситуации заключаются как в общем упадке сельскохозяйственных предприятий, так и в том, что уже имеющиеся методы обработки семян излучением не дают стабильно высоких результатов. Это вызвано тем, что в действующих методиках предпосевной обработки не оптимизированы качественные и количественные характеристики излучения.
Для обработки семян растений применялось и применяется как когерентное
монохроматическое излучение (в основном, гелий-неонового, кадмий-гелиевого и
некоторых других лазеров), так и некогерентное полихроматическое (разрядных лампы типа ДРТ, ДКсТ, плазмотронов, реже - тепловых источников). Вместе с тем, в подавляющем большинстве способов источник излучения используется без оптимизации его спектра и учёта оптических свойств семян.
При всём многообразии используемых источников, до сих пор не предложено системы эффективных величин для оценки действия на семена излучения различного спектрального состава. Такая система эффективных (редуцированных) величин позволит, во-первых, определить КПД источников, уже применяемых для облучения семян, во-вторых - создать основу для разработки более совершенных облучательных установок, и, в-третьих, понять механизм взаимодействия излучения и биовещества. В основе такой системы лежит кривая спектральной чувствительности семян.
Учёт данной кривой и других оптических спектральных свойств семян позволит увеличить эффективность их предпосевной обработки. Кроме того, знание спектров отражения, поглощения, люминесценции семян позволит существенно дополнить научные знания о процессах прорастания семян растений, понять, какие факторы и вещества ответственны за ростовые процессы, как происходит стимуляция увеличения продуктивности, каковы видовые особенности этой стимуляции и др.
Цели и задачи исследования. Целью исследования является разработка оптико-электронной технологии определения спектральной чувствительности и средства управления биологической активностью семян сельскохозяйственных растений.
В связи с этим можно выделить несколько конкретных задач:
исследование оптических спектральных характеристик отражения,
поглощения и люминесценции семян основных
сельскохозяйственных культур;
создание методики определения спектральной чувствительности семян;
разработка структурно-функциональной схемы оптико-электронной системы активизации семян;
обоснование основных технико-технологических параметров оптико-электронной системы;
проведение экспериментальных исследований и оценка агротехнологического эффекта.
Объект исследования. Объектом исследования являются семена наиболее распространённых сельскохозяйственных растений, облучаемые с целью повышения их продуктивности, как биологические приёмники оптического излучения.
Предмет исследования. Предметом исследования является технология оптико-электронного воздействия на семена, применяемая при предпосевной обработке, а также параметры и режимы управления биологической активностью семян.
Методологическую и теоретическую основу исследования составили научные труды отечественных и ряда зарубежных авторов в области сельского хозяйства, биофизики, светотехники и спектроскопии.
Так, все спектральные и световые измерения проводились по классическим методикам, описанным В. В. Мешковым [80], А. Б. Матвеевым, М. И. Эпштейном и др. Значительный вклад в изучение фотобиологического действия излучения, разработку облучательных светотехнических установок, применение оптико-электронных систем для диагностики биообъектов внесли А. М. Башилов [19], О. А. Косицын, Е. Н. Живописцев, Г. С. Сарычев [104], Л. Б. Прикупец [97, 131], И. И. Свентицкий [105], С. А. Овчукова, Ю. В. Готовский [47], В. А. Савельев [4, 6, 8, 83]. Разработкой сельскохозяйственных электротехнологий на протяжении многих лет занимаются академик И. Ф. Бородин [27-29, 61], профессора Ю. А. Судник, В. И. Тарушкин [110], В. И. Загинайлов [54], С. П. Рудобашта [100], А. К. Лямцов и др. Биофизические основы предпосевного облучения семян изучали В.
М. Инюшин и А. А. Шахов (Казахстан), А. М. Коробов (Украина), С. В. Конев (Белоруссия), А. П. Бондаренко, В. И. Левин, А. М. Гордеев и Ю. А. Гордеев (РФ).
Основным методом исследований был эксперимент, а также методы математической статистики, метод сравнений и аналогий.
Определение кривых относительной спектральной чувствительности семян растений проводилось аналогично методике определения бактерицидной чувствительности ультрафиолетового излучения (В. В. Мешков).
Информационную базу исследований составили сведения из книг и монографий по биофизике, сельскохозяйственным электротехнологиям, светотехнике и спектроскопии, публикации в' научно-технических и производственных отечественных и зарубежных журналах, сборниках тезисов и материалов научно-практических конференций по проблематике фотобиологического действия излучения. Также в качестве информационных источников использовались материалы системы научно-технической информации, авторские свидетельства и патенты на методики и установки по предпосевной обработке семян, а также диссертации по биологическому действию излучения. Существенную часть книг, журналов и сборников составляют издания не старше 5-10 лет.
Значительную долю в общем объёме диссертации составили собственные публикации автора, результаты расчётов и проведенных экспериментов.
Научная новизна исследований. В результате исследований оптических
спектральных характеристик отражения и люминесценции семян
сельскохозяйственных растений выявлена наиболее благоприятная для
биологической активизации область спектра. Разработана методика определения
спектральной чувствительности семян растений. Определены спектральные
характеристики чувствительности семян растений по всхожести и длине
проростков. На основе полученных спектральных характеристик рассчитаны
эффективные КПД излучения и даны рекомендации по выбору источников
излучения для оптико-электронной системы активизации семян. Предложена
структурно-функциональная схема оптико-электронной системы предпосевной
активизации семян с устройством предварительного мониторинга их спектральной чувствительности. Получены оптимальные параметры и режимы работы системы оптико-электронной активизации семян. Представлены результаты экспериментальных исследований и испытаний экспериментального образца оптико-электронной системы предпосевной активизации семян в производственных условиях. На защиту выносятся:
- результаты спектрофотометрических исследований оптических свойств
семян,
методика определения чувствительности семян к воздействию оптического излучения,
структурно-функциональная схема технологического процесса и установки активизации семян,
- результаты производственных испытаний и полевой апробации.
Практическая значимость исследования. Результаты научно-технических
разработок и методика определения спектральной чувствительности семян могут быть использованы при создании установок для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных и лесных культур. Инженерно-технические расчёты кривых спектральной чувствительности, КПД оптических излучателей, экспозиционных доз обработки могут быть применены для совершенствования действующих облучательных установок. Определены параметры и режимы оптического воздействия которые являются управляющими биологическими процессами роста и развития растений. В результате применения оптико-электронной системы активизации получены практические результаты повышения урожайности сельскохозяйственных и лесных культур. Полученные результаты также могут использоваться в учебном процессе при чтении лекционных курсов по сельскохозяйственным электротехнологиям, светотехнике и биофизике.
Апробация результатов исследования. Проверка основных положений и
результатов диссертационной работы проводилась в учебно-научной лаборатории
биофизики Смоленской сельскохозяйственной академии, в отделе агротехнологий ЗАО "Центр плазменных технологий". Производственные опыты проводились в хозяйствах Смоленской, Орловской, Ростовской областей, Краснодарского края и республики Татарстан. Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах кафедры "Оптико-электронные системы" Смоленского филиала МЭИ и кафедры электротехнологий МГАУ им В. П. Горячкина. Отдельные части диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, проводимых в Москве, С-Петербурге, Смоленске. Раздел диссертации, посвященный фотостимуляции семян пшеницы, лёг в основу научной работы "Исследование спектральных характеристик семян пшеницы как приёмников излучения", которая получила диплом за оригинальность и творческий подход в Смоленском областном конкурсе молодых учёных 2006 года.
На основе методики, полученной в ходе диссертационной работы, для лесного хозяйства был разработан способ предпосевной обработки семян ели европейской, который защищен патентом (Патент 2308180 Российская Федерация, МПК8 А 01 С 1/00, А 01 G 7/00. Способ предпосевной обработки семян ели европейской [Текст] / Беляков М. В., Рыбкина С. В.; заявители и патентообладатели Беляков М. В., Рыбкина С. В. - №2005133804/13; заявл. 1.11.2005; опубл. 20.10.2007, Бюл. №29 (II ч.). -3 с. : ил).
Источники оптического биологически активного излучения и их эффективность
Одним из распространённых видов разрядных ламп, применяемых для предпосевной обработки семян, являются ксеноновые лампы. Трубчатые лампы типа ДКсТ представляют собой мощный источник оптического излучения в ближней ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. На рис. 1.2 приведен спектр излучения ксеноновых ламп типа ДКсТ [108].
Показано, что оптимальный режим обработки семян моркови излучением лампы типа ДКсТ со светофильтрами, пропускающими излучение в диапазоне 400...790 нм, достигается при меньшей плотности энергии облучения (93 кВт/м2) по сравнению с облучением полным спектром лампы (140 кВт/м2). При обработке семян столовой свеклы оптическим излучением ограниченного спектрального диапазона положительный результат, превышающий результат, получаемый при обработке семян нефильтрованным светом, достигается только при определенной длине волны, энергии и времени облучения - 520 нм, 23 кВт/м2, 60 с. При одних и тех же облучённости и времени облучения, излучение с ограниченным спектральным интервалом имеет преимущество перед нефильтрованным излучением ксеноновой лампы.
Всхожесть семян моркови при различных экспозиционных дозах повышается на 40...48%, энергия прорастания редиса - на 10%. В полевых условиях всхожесть семян также повышается, улучшается и развитие растений в течение вегетационного периода и увеличивается их урожайность. [13]
Ртутные лампы высокого давления (типа ДРТ) являются распространенной и многочисленной группой источников излучения среди разрядных ламп высокого давления и также довольно часто используются для предпосевной обработки семян. Распределение потока излучения в спектре ламп представлено в табл. 1.1 (приведены наиболее мощные линии).
Как видно из таблицы, в обоих вариантах была получена прибавка урожайности на 13... 16%. Таким образом, предпосевная обработка семян экологически чистыми электротехнологическими методами (ультрафиолетовым излучением) способствует достоверному увеличению урожайности пшеницы на 21 ... 25 г/м . Рост урожайности достигнут за счет увеличения массы зерен, числа зерен в колосе и продуктивных стеблей.
Проведены также лабораторные исследования влияния дозы УФ излучения на семена зерновых культур — ржи, овса, пшеницы, используемых как зеленый корм для животных [66]. Облучение проводили лампой ДРТ400.
Лучшие результаты получены на пшенице при дозе облучения 11,5 кДж/м2, овсе — 9 кДж/м2. Для ржи эффективнее оказалась доза 8 кДж/м2. Кроме того, предпосевное УФ облучение семян сокращает сроки вегетации, что позволяет получить большее число урожаев зеленой массы.
Также лампы ДРТ успешно применяются для предпосадочной обработки саженцев герани - культуры, выращиваемой для получения ценного эфирного масла [57]. Приживаемость саженцев увеличивается в 1,2... 1,6 раза, урожайность зелёной массы - в 1,6...2,8 раза, сбор эфирного масла - в 1,2.. .2,6 раза. УФ-излучение может применяться в комбинации с другими приёмами предпосевной обработки, например с нанесением клеящего вещества, обладающего водопоглощающей способностью [83]. Так, семена зерновых культур (пшеницы, ячменя) обрабатываются излучением лампы ДРТ400. Доза облучения 35 кДж/м2. Время воздействия от 10 с до 13 мин, что определяется в большей степени качеством посевного материала и его зараженностью. Наиболее оптимальный режим воздействия в течение 20 с.
Действие излучения может быть не прямым, а косвенным - например, через воду [86]. В воде растворяют органические соединения, стимулирующие образование активных форм кислорода под действием оптического излучения. Воду обрабатывают оптическим излучением лампы ДРТ в диапазоне длин волн 290.. .600 нм, облучённость - 0,1... 1 Вт/м , экспозиционная доза - 30... 100 Дж/м . Обработку проводят по меньшей мере четырёхкратно - по 20...30 мин с интервалом 4... 6 часов.
Значительно реже применяются люминесцентные лампы. Воздействие ламп типа ЛБ на семена изучено на примере ячменя сорта БИОС-1 [66]. Высота расположения лампы над обрабатываемыми семенами составляла 8см. Результаты опытов приведены в табл. 1.3.
Одним из вариантов плазменных установок для обработки семян является воздушно-плазменная установка, разработанная С-Петербургской фирмой "Плазмас" [82]. Суть метода заключается в комплексном воздействии температуры, давления, ультрафиолетового излучения, электрического и магнитного высокочастотных полей и активных составляющих газового разряда на семена. Плазменная обработка воздействует комплексно на все семя -защитную оболочку, семядоли, эндосперм, зародыш, клетки - не разрушая при этом защитных покрытий семян, оказывая фунгицидное действие на развитие грибковых и бактериальных заболеваний семян и улучшая всхожесть и энергию их прорастания. При этом усиливается устойчивость растений к засухе и заморозкам, снижается их заболеваемость, повышается сохранность семян и зерна при длительном хранении.
По результатам испытаний метода, предпосевная плазменная обработка семян растений повышает всхожесть семян, даёт стабильное увеличение урожая на 15...20 % и снижает заболеваемость растений. Результаты анализа показали, что обработка семян плазмой подавляет развитие агрессивных патогенов (фузариум, альтернариум, ризоктониоз, питиум). Всхожесть семян возрастает на 7,5... 14%.
Методика определения спектральной чувствительности семян
Для семян растений наибольший практический интерес представляют зависимость от длины волны чувствительности по всхожести, по средней длине стеблей и корней. Из-за сложной зависимости прорастания от исходного состояния семян, времени обработки, геофизических факторов целесообразно вести отсчёт не в абсолютных единицах, а в относительных единицах прибавки к соответствующему показателю контрольных (необработанных) семян.
В связи с нелинейным характером передаточной характеристики биологических приёмников излучения вновь разработанная методика определения кривых чувствительности семян аналогична определению спектра бактерицидного действия излучения [80]. Из семейства энергетических характеристик (кривые "доза - эффект"[47]) для разных длин волн определяются экспозиционные дозы излучения, вызывающие одинаковую реакцию семян. Исходя из этого, получают зависимости чувствительности от длины волны. Полученную кривую приводят в максимуме к 100% и определяют относительную спектральную чувствительность. В качестве воздействующей дозы принята энергетическая экспозиция, а в качестве эффекта - относительная прибавка к контрольным показателям всхожести и длины стеблей и корней проростков. Для семян зерновых практический интерес также представляют зависимости чувствительности по урожайности. Однако на практике измерить данную чувствительность с достаточной точностью не удаётся как вследствие длительности созревания урожая, так и из-за принципиальной невозможности создания абсолютно одинаковых условий органо-минерального питания растений, состояния почвы и рельефа, освещённости и мн. др.
Для нахождения энергетических характеристик на различных длинах волн семена обрабатываются монохроматизированным излучением. При этом выбирается не менее 7... 12 длин волн и 6 значений экспозиции для каждой длины волны. В качестве источников излучения могут применяться лампы со сплошным или смешанным спектром излучения в необходимом спектральном диапазоне, например, разрядные лампы типа ДРТ и ДКсШ. Для выделения участков спектра могут применяться монохроматоры с оптикой, пропускающей заданный диапазон длин волн, например, призменные дисперсионные монохроматоры ДМР-4 и ЗМР-3 с кварцевой оптикой, ширина раскрытия щелей которых может варьироваться. Непосредственно перед облучением семян в зоне обработки необходимо измерить облучённость, для чего целесообразно применять приёмники излучения на основе фотоэлектронных умножителей, например фотоумножители ФЭУ-18А (для коротковолновой области) и ФЭУ-62 (для длинноволновой области), при этом положение фотокатода должно совпадать с положением рабочей поверхности обработки семян.
Схема экспериментальной установки: 1 - источник излучения, 2 - конденсорная система, 3 - монохроматор, 4 - поворотное зеркало, 5 - обрабатываемые семена Общий вид схемы экспериментальной установки по определению энергетических характеристик семян представлен на рис. 2.9.
Для определения первичных параметров прорастания семена сельскохозяйственных растений должны проращиваться согласно ГОСТ 12038 "Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести". Из семян, выделенных из навесок, отбираются четыре пробы по 100 семян в каждой.
Для анализа применяются: термостаты охлаждаемые и обогреваемые с диапазоном регулирования температуры в рабочей камере от 0 до +40С; допустимые колебания температуры ±2С; чашки Петри; сосуды для проращивания семян в рулонах; набор лабораторных луп; весы для взвешивания массы с пределом взвешивания не менее 2 кг с поверочной ценой деления не более 1 г — по ГОСТ 23676; бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026—76.
Нарезанную фильтровальную бумагу увлажняют непосредственно перед раскладкой семян на проращивание. Фильтровальную бумагу смачивают, опуская в воду и затем давая стечь избытку воды.
При проращивании семян в рулонах на двух слоях увлажненной бумаги размером 10x100см (±2 см) раскладывается одна проба семян зародышами вниз по линии, проведенной на расстоянии 2...3 см от верхнего края листа. Семена округлой формы раскладывают без ориентации зародыша. Сверху семена накрывают полоской увлажненной бумаги такого же размера, затем полосы неплотно свертывают в рулон и помещают в вертикальном положении в сосуд для проращивания.
Чашки Петри, сосуды с рулонами помещают для проращивания в термостаты. Семена проращивают в условиях, предусмотренных обязательными приложениями ГОСТ 12038: для семян пшеницы мягкой Triticum aestivum L. проращивание необходимо проводить в рулонах при постоянной температуре 20С в темноте в течение семи суток. При этом день закладки семян на проращивание и день подсчета энергии прорастания или всхожести считается за одни сутки.
Всхожесть семян вычисляют в процентах. За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов определения всхожести всех проанализированных проб. Результат округляют до целого числа.
Наряду со всхожестью в те же сроки измеряют среднюю длину стеблей (колеоптилей) каждого проростка, среднюю суммарную длину его корней, среднюю поражённость грибами семян в каждой пробе.
Всхожесть учитываемых семян вычисляют как среднее арифметическое значение результатов проращивания по четырём отдельным пробам семян. Для увеличения точности опыт повторяют не менее четырёх раз. Длину проростков определяют в каждом опыте по 100 проросткам как среднее арифметическое.
Обоснование выбора источника излучения для активизации семян
Спектр излучения источника, по возможности, должен совпадать со спектром чувствительности семян. При этом получается максимальный КПД источника. Вместе с тем, возможно при чувствительности семян только в УФ области иметь источник, захватывающий небольшую часть видимого диапазона для визуализации процесса обработки.
Приняв в качестве спектральной чувствительности семян пшеницы усреднённую кривую (см. рис. 2.15), вычислим эффективный КПД излучения для ламп типа ДРТ (ПРК-2), ДКсШ (ДКсШ-1000) и гелиевого плазмотрона. Таким образом, наибольший эффективный КПД излучения имеют ртутные лампы типа Г/Л2, ЛЭ, ДРШ, ДРТ, спектр которых в значительной части лежит в области чувствительности семян. Для ламп типа МГЛ, ДКсТ, ДКсШ, ЛБ, ДРЛ отдача существенно ниже: от 1,5% до 5,1%, что объясняется значительно более широким спектром излучения, большая часть которого расположена в длинноволновой области. Наихудший эффективный КПД у ламп накаливания, ДРВЭ и плазмотронов, что объясняется наличием сплошной составляющей, максимум которой расположен в инфракрасной области. Для ламп типа ДНаТ КПД составил 0,9% из-за расположения наиболее мощных линий излучения натрия (589,0; 589,6 нм) вне спектра чувствительности семян.
Наряду с эффективным КПД излучения практический интерес представляет эффективная отдача конкретного источника, определяемая как отношение эффективного потока (в абсолютных единицах) к мощности источника излучения.
Ко всему вышеизложенному следует отметить, что всё большую роль в осветительной и облучательной технике начинают играть светодиоды (СД, в иностранной литературе - LED, Lighting Emitting Diodes) - наиболее "молодые" источники света, принципиально отличающиеся от тепловых или разрядных излучателей.
Излучение СД не является строго монохроматическим; ширина спектральной полосы излучения составляет от 10 до 20 нм (по уровню 0,5). Положение максимума излучения слабо зависит от прямого тока СД и от температуры р-п перехода (около 0,05 нм/К). Современный ассортимент серийно выпускаемых СД охватывает весь видимый диапазон спектра, ближние ИК- и УФ-области. Особый интерес в качестве источников излучения для предпосевной обработки семян растений представляют ультрафиолетовые светодиоды. При расширении выпускаемого ассортимента облучательных УФ-светодиодов возможно будет из нескольких излучателей подобрать спектр излучения почти полностью соответствующий спектру чувствительности семян, добившись тем самым максимальной эффективной отдачи излучения.
Эксплуатационные свойства СД очень хороши. Они могут работать при температурах окружающего воздуха от -55 до +85С, не боятся высоких механических нагрузок (удары, вибрации, линейные ускорения), могут работать в вакууме и при высоком атмосферном давлении. По устойчивости к механическим на-грузкам СД значительно превосходят все остальные источники излучения. Срок службы большинства современных светодиодов в номинальном режиме превышает 50000 ч. По этому параметру СД также превосходят все остальные типы источников излучения. Схемы включения СД предельно просты, т.к. они допускают последовательное и параллельное включение без выравнивающих сопротивлений [108].
Достоинствами светодиодов также являются: исключительно высокая надежность, малые габариты, экологичность, связанная с отсутствием ртути и других вредных веществ, электрическая безопасность.
Основной недостаток СД - малая единичная мощность. Рядом фирм, в том числе и российских, производятся многокристалльные СД, в которых для увеличения мощности на одной подложке смонтировано несколько кристаллов, соединенных последовательно-параллельно. Мощность таких многокристалльных СД, называемых также "светодиодными матрицами", достигает 5... 10Вт. Часто встречаются также светодиодные модули или кластеры - сборки из нескольких отдельных СД на одной плате (как правило, 5-7 штук на плате диаметром около 30 мм). В частности, автором был собран светодиодный модуль из двух ультрафиолетовых светодиодов с силой излучения около 1,5 мВт/ер.
Экспериментальные исследования и испытания в производственных условиях
Исследования проведены в стационарном опыте кафедры земледелия и земельных отношений Смоленской сельскохозяйственной академии в 2007 году. Повторность опыта четырехкратная, размещение вариантов по делянкам методом расщепленных блоков. Учетная площадь делянки 44 м . Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая на лессовидном суглинке с мощностью пахотного горизонта 18 - 22 см. Размещение вариантов по делянкам опыта рендо-мизированное. Схема опыта включала следующие варианты: 1. Контроль (посев необработанными семенами). 2. Обработка семян излучением с посевом в день обработки. 3. Обработка семян излучением с посевом через сутки. 4. Обработка семян излучением с посевом через двое суток. Для полевого опыта по испытанию установки в производственных условиях был выбран оптимальный режим, определённый при лабораторном опыте, то есть обработка семян излучением лампы ДРТ230 в течение 5 секунд. Высота подвеса лампы составляла 30 см. При этом обеспечивается размер светового пятна полностью перекрывающий рабочую область механической системы перемещения се-мян. Экспозиционная доза обработки составляла 17,5 Дж/м .
Кроме того, в указанном полевом опыте определялись оптимальные сроки посева семян после обработки: посев в день обработки, через сутки и через двое суток после обработки.
Агротехника возделывания полевых культур, кроме изучаемых приемов, общепринятая для Центрального района Нечерноземной зоны России. Обработка почвы в опыте включала следующие операции. Осенью провели вспашку плугом ПЛН-4-35 на глубину 20-22 см 5 сентября. Ранневесеннее боронование провели БЗСС-1,0 28 апреля на глубину 5-6 см. Предпосевная обработка включала культивацию КПС-4, глубина обработки 6-8 см и боронование БЗСС-1,0. Локальное внесение минеральных удобрений проводится на глубину 6-8 см сеялкой СЗ-3,6 после основной обработки. Яровую пшеницу сорта Лада высевали 9 мая. Смоленская область располагается в Западной части Европейской территории России. По почвенно-климатическим условиям область разделена на четыре зоны: северо-восточную, северо-западную, центральную и южную.
Наиболее распространенными почвами области являются дерново-подзолистые. Большая часть территории Смоленской области занята почвами тяжелого механического состава. В основном среднесуглинистыми, а на северо-востоке области - глинистые и тяжелосуглинистые.
Климат Смоленской области характеризуется теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами и относится к умеренно теплой и влажной зоне Центрального Нечерноземья.
Смоленский район, где проводился опыт, расположен в центральной части области. Среднегодовая температура воздуха здесь составляет 4,4С, максимальная достигает до +35С, минимальная - 41 С. Среднемесячная температура воздуха самого теплого месяца, июля - 18С, а самого холодного месяца, января - 10С.
По средним многолетним данным заморозки заканчиваются 14-17 мая. В среднем переход среднесуточной температуры воздуха через 10С весной осуществляется 5-8 мая.
Накопление суммы положительных температур воздуха за период активной вегетации растений (выше 10 С) доходят до 220С. Длительность периода активной вегетации, по средним многолетним данным, составляет 130-140 дней. Годовая сумма осадков в среднем составляет 600-650 мм. Две трети осадков в году выпадают в виде дождя, одна треть в виде снега. Условный показатель увлажнения -гидротермический коэффициент составляет 1,6. Влагообеспеченность при таком коэффициенте достаточна.
На территории Смоленского района преобладают дни с облачностью, абсолютно солнечных дней в году всего около 10%. Годовой переход сумм солнечной радиации составляет 83 ккал/см (прямой-36; рассеянной-47 ккал/см), где фотосин-тетически активная радиация в районе исследований - максимальная в июне (6,7ккал/см), в июле (6,8 ккал/см). Длина дня летом составляет на территории Смоленской области 16-17 часов.
В 2007 году жаркий май сменился прохладным июнем с повышенным выпадением осадков. Заметное улучшение влагообеспеченности растений отмечено в июле. Условия увлажнения резко изменились в августе месяце, когда выпало существенно меньше осадков, а температура была несколько выше среднемного-летней. В целом погодные условия 2007 года были благоприятны для роста и развития пшеницы яровой.
