Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Хозяйственное значение и использование сои .9
1.2. Использование физических факторов и озона для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур 13
1.3. Влияние физических факторов и озона на микофлору семян сельскохозяйственных культур и токсичность зерна 19
1.4. Ответная реакция биологических объектов на действие физических факторов 22
1.5. Анализ электрофизических установок по предпосевной обработке семян 25
1.6. Механизм воздействия ПрМП и ПОКР на семена 29
Выводы и задачи исследования 33
2. Теоретическое обоснование режимов обработки семян сои переменным магнитным полем (ПРМП), полем отрицательного коронного разряда (покр) и импульсным электрическим полем (ИЭП) 35
2.1. Теоретическое обоснование параметров переменного электромагнитного поля (ПрМП) вдоль активной зоны установки транспортерного типа 35
2.2. Теоретическое обоснование электрических характеристик поля коронного разряда и параметров установки по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур полем отрицательного коронного разряда (ПОКР) 41
2.3. Теоретическое обоснование выбора импульса электрического поля для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур .45
2.4. Особенности амплитудной дозы воздействия ИЭП 52
2.5. Функциональная схема источника питания генератора высоковольтного импульсного напряжения 54
Выводы по главе 57
3. Экспериментальное исследование влияния параметров импульсного электрического поля на посевные качества семян сои 59
3.1. Описание экспериментального оборудования 59
3.2. Методика лабораторных испытаний 63
3.3. Результаты лабораторных опытов по предпосевной обработке семян сои переменным магнитным полем (ПрМП) и полем отрицательного коронного разряда (ПОКР) 68
3.4. Результаты влияния предпосевной обработки семян сои озоно-воздушным потоком на их посевные качества и патогенную микофлору 71
3.5. Характеристики импульсного электрического поля, создаваемого генератором импульсного напряжения 71
3.6. Результаты лабораторных опытов по предпосевной обработке семян сои импульсным электрическим полем (ИЭП) 81
3.7. Методика планирования эксперимента. Исследование влияния параметров импульсного электрического поля и времени отлежки на энергию прорастания семенного материала сои 91
3.8. Исследование влияния параметров импульсного электрического поля и времени отлежки на всхожесть семенного материала сои 99
Выводы по главе 107
4. Разработка установки по предпосевной обработке семян импульсным электрическим полем (ИЭП) 109
5. Экономическая эффективность применения предпосевной обработки семян сои импульсным электрическим полем (ИЭП) 116
Выводы по главе 132
Общие выводы 133
Литература 135
Приложения 155
- Использование физических факторов и озона для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур
- Теоретическое обоснование электрических характеристик поля коронного разряда и параметров установки по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур полем отрицательного коронного разряда (ПОКР)
- Результаты лабораторных опытов по предпосевной обработке семян сои переменным магнитным полем (ПрМП) и полем отрицательного коронного разряда (ПОКР)
- Разработка установки по предпосевной обработке семян импульсным электрическим полем (ИЭП)
Введение к работе
Урожайность сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от посевных качеств семян. Поэтому, наряду с совершенствованием выращивания и уборки сельскохозяйственных культур, большое внимание должно уделяться разработке и внедрению новых экологически чистых способов (физических, биологических, озоном), направленных на улучшение посевных и урожайных качеств семян [9, 15, 19, 23, 29, 44, 71, 82,101, 151]. Так при предпосевной обработке семян физическими методами в оптимальных режимах достигается повышение жизнеспособности, ускоренное и интенсивное прорастание семян и повышение продуктивности, обусловленное более полной реализацией биологического потенциала растений с одновременным губительным действием на фитопатогены [22, 25, 31, 46, 50, 52]. К сожалению, внедрению этих методов в практику препятствует недостаточная изученность оптимальных режимов обработки семян различных культур, отсутствие необходимой техники и отсутствие теории механизма действия физических факторов на биологические объекты [20, 49, 62, 64, 67]. Но на современном этапе без внедрения новейших достижений науки, техники и передовых технологий не обойтись. Перед специалистами и учеными стоит важнейшая задача - увеличение производства продукции растениеводства, в том числе сои [36,40, 70, 81, 90,102].
Обеспечение населения России качественными, экологически чистыми и безопасными продуктами - одна из актуальных проблем. Белковая недостаточность в рационе питания человека в настоящее время имеет первостепенное значение во всем мире, и в нашей стране существует дефицит растительного белка. Чтобы ликвидировать его, необходимо наращивать производство зернобобовых культур, особенно сои [121, 122, 133, 149]. Соя - растение муссонного климата, требующее много тепла и воды. В Российской Федерации в силу географических и климатических особенностей соя возделывается в основном в Дальневосточном регионе.
На Дальневосточный и Южный Федеральные округа приходится примерно 75 и 20 % площадей культуры по регионам соответственно.
Производство сои в Российской Федерации в 90-годы прошлого века отмечалось следующими тенденциями. С 1991 по 1996 год валовой сбор сои уменьшился с 662 до 275 тысяч тонн или более чем в 2 раза. Снижение сбора зерна сои было обусловлено как сокращением площади посевов, так и падением средней по стране урожайности культуры, которая не превышает 6-7 ц/га, тогда как в ведущих странах-производителях этот показатель колеблется от 18 до 26 ц/га. В настоящее время предлагается расширение посевных площадей сои до 1380 тыс. га, что при одновременном повышении урожайности позволит довести валовой сбор культуры до 1692 тыс. тонн. Это будет существенным подспорьем в решении сложившейся сегодня серьезной проблемы нехватки растительного белка в Российской Федерации и возможности сокращения импорта этой культуры. Тем более, что, по данным таможенной статистики, Россия импортировала в 2003 году 120, а в 2004 уже более 180 тонн соевого масла [153].
История научного и практического освоения сои продолжается. Еще не все возможности этого замечательного растения познаны и используются. Поэтому изучение влияния экологически чистых (физических, биологических) факторов на семена и зерно сои при выращивании и при хранении этой культуры представляет не только теоретический, но и практический интерес.
Цель работы: улучшение посевных качеств сои путем воздействия на семена физических факторов с разработкой конструктивных и режимных параметров установки для предпосевной обработки семенного материала импульсным электрическим полем.
Рабочая гипотеза: повышение урожайности семян сои может быть достигнуто путем улучшения посевных качеств при предпосевной обработке с использованием физических факторов за счет улучшения метаболических процессов, протекающих в семенах, и обеспечения эффективного использо-
вания питательных веществ, а также снижение токсичности зерна сои путем подавления вредоносной микофлоры.
Объект исследования: технологический процесс по предпосевной обработке физическими факторами семян сои сорта Видана.
Предмет исследования: режимы и параметры предпосевной обработки семян сои импульсным электрическим полем.
Задачи исследования
Определить режимы и разработать технологию предпосевной обработки импульсным электрическим полем для повышения посевных качеств семян сои.
Построить статистические модели исследования влияния параметров импульсного электрического поля и времени отлежки на энергию прорастания и всхожесть семенного материала сои сорта Вилана.
Получить на основе экспериментальных данных математическую модель для расчета дозы обработки импульсным электрическим полем и переменным магнитным полем.
Разработать установку для предпосевной обработки семян сои импульсным электрическим полем.
Произвести экономическое обоснование проведения и внедрения предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем.
Методика исследований базируется на теоретических основах электротехники, теории планирования эксперимента, методах теории вероятности и математической статистики.
Научная новизна:
Получено соотношение для амплитудной дозы воздействия импульсным электрическим полем на семена сои в результате математического анализа спектра его частот.
Получены математические выражения для амплитудной и энергетической доз обработки семян сои переменным магнитным полем в результате анализа спектра его частот.
3. На основе статистической обработки проведен регрессионный анализ результатов эксперимента по влиянию параметров импульсного электрического поля и времени отлежки на энергию прорастания и всхожесть семенного материала.
Практическая значимость:
Определены режимы и параметры предпосевной обработки семян сои электромагнитными полями, озоно-воздушным потоком, позволяющие улучшить посевные качества и повысить урожайность сои.
Разработан и изготовлен генератор импульсного электрического поля.
Предложена установка для предпосевной обработки семян сои импульсным электрическим полем.
Предложена инженерная методика по определению параметров установки по предпосевной обработке импульсным электрическим полем семян сельскохозяйственных культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
Регрессионные модели, оценивающие влияние параметров обработки импульсным электрическим полем на посевные качества семян сои.
Математические модели расчета доз обработки импульсным электрическим и переменным магнитным полями.
Реализация результатов исследования. Данные, представленные в работе, подтверждены лабораторными исследованиями, протоколами испытаний аккредитованной учебно-научной испытательной лабораторией (г. Ставрополь), актами внедрения технологии предпосевной обработки импульсным электрическим полем ОАО ОПХ «Изобильненское», актом внедрения НИР в учебный процесс ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет».
Достоверность полученных результатов подтверждается применением при проведении измерений стандартизированных приборов и оборудования, статистической обработкой результатов экспериментов, совпадением ряда результатов с результатами, полученными другими исследователями.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и природопользования» (г. Ставрополь, ноябрь 2005г.), Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы общества, экономики и экологии и пути их решения» (г. Ставрополь, март 2006г.), Международной научно-практической конференции «Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона» (г. Ставрополь, май 2006г.), 71-я Всероссийская научно-практическая конференция «Университетская наука - региону» (г. Ставрополь, март 2007г.), 4-я Российская научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (г. Ставрополь, апрель 2007г.)
Использование физических факторов и озона для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур
Специалисты сельскохозяйственного производства и ученые ищут способы и средства для повышения и восстановления посевных качеств семян, утраченных в результате неудовлетворительного хранения или выращивания, травмирования при механической обработке, а также болезней и вредителей семян сельскохозяйственных культур [12].
В научных лабораториях и в производственных условиях испытаны многие факторы: физические, химические, биологические, ускоряющие процессы прорастания, улучшающие посевные качества семян. В настоящее время предложено учеными несколько десятков различных способов воздействия физическими факторами на семена и растения сельскохозяйственных культур для активации биологических процессов и повышения их урожайности [130,140,144,145,147].
Для предпосевной обработки семян используют гамма-лучи. Рядом ученных изучалась дозовая зависимость реакции растений сои на предпосевное у- облучение семян. Ими отмечено, что у прорастающих семян сои у- облучение вызывает увеличение длины первичных корешков на 20-30% по сравнению с контрольными семенами. Это вызвано тем, что у- облучение семян растений обуславливает стимуляцию ростовых процессов и плодооб-разования [48, 79, 80]. Также для предпосевной обработки применяют ультразвук, инфразвук, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, рентгеновские лучи, фотоактивацию, магнитные поля (постоянные и переменные), электрические поля (электростатическое, поле коронного разряда), обработку озоном [111, 134,141,155,158, 163,167]. Наиболее распространенными электрофизическими способами к настоящему времени являются электромагнитные поля.
Действие физических факторов основано на том, что большая часть физиологических процессов, происходящих в живом организме, сопровождается электромагнитными явлениями. Постоянная составляющая электромагнитных колебаний в растительном организме - биоэлектрические потенциалы, которые регенерируются в процессе жизнедеятельности и отражают его физиологическое состояние [34, 71, 112,113, 117].
Тюр А. А. и Желтоухов А. И. [137] отмечают, что в комплексе мер, направленных на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, немаловажное значение имеет предпосевное стимулирование семян электрическими полями, обеспечивающее лучший выход их из состояния покоя. Обработка семян пшеницы Харьковская-46, Саратовская-36, Башкирская-0- и других сортов электрическим полем коронного разряда напряженностью (4,5-5)-105 В/м в течение 1,5...2 с за 14-20 дней до посева привело к повышению урожайности на 6...28% в различные годы проведения эксперимента.
Известно, что для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, применяют поле отрицательного коронного разряда (ПОКР), соответствующее напряженностям электрического поля в диапазоне (3-4)-105 В/м [23, 17, 22, 66, ПО]. Такие высокие напряженности электрического поля оказывают бактерицидное влияние на микофлору семян, что, в конечном счете, повышает их энергию прорастания и всхожесть [127,142].
Для улучшения посевных качеств семена гречихи районированного сорта Богатырь Стародубцева Г. П., Белоусов В. И., Любая С. И. обрабатывали ПОКР. Эффективность воздействия ПОКР на семена определяется режимами обработки: напряженностью, экспозицией и временем от обработки до закладки семян на прорастание. При предпосевной обработке семян гречихи ПОКР был проведен двухфакторный опыт. Изменялись экспозиции от 4 до 7
секунд и время от обработки семян до закладки их на прорастание от 0 до 10 суток, напряженность поля составляла 4-Ю5 В/м во всех опытных вариантах. Оптимальными режимами предпосевной обработки семян гречихи сорта Богатырь полем отрицательного коронного разряда, оказывающих наибольший эффект на посевные свойства семян выявлены: экспозиция - 60 секунд, время от обработки до закладки семян на прорастание - 7-Ю суток. Указанные режимы предпосевной обработки семян гречихи ПОКР позволили увеличить их посевные качества: энергию и дружность прорастания, всхожесть по сравнению с контрольными семенами на 10,8-12,8%, 7,5-8,3%, 7,5-8,0% соответственно [127].
Другим способом, оказывающим мягкое стимулирующее воздействие на семена сельскохозяйственных культур, является воздействие малыми постоянными или переменными электрическими полями, в результате которого ускоряется прорастание семян и последующее развитие растений в период вегетации, повышается устойчивость растений к болезням [10, 43, 49, 78, 88, 94,104,131].
По мнению ряда ученых [33, 45, 54, 86, 109, 129, 132], наиболее доступным, менее дорогостоящим, а главное, высокоэффективным приемом ускорения прорастания семян является их электромагнитная стимуляция. С ее помощью можно добиться положительного результата за довольно короткий промежуток времени и на больших объемах семян. Такая обработка способствует повышению водопоглотительной способности корней, интенсивности дыхания уже на начальных этапах роста и развития растений, что способствует формированию более мощных растений, успешно конкурирующих не только с сорняками, но и с болезнями и вредителями [8].
В результате обработки переменным магнитным полем на установке «Протон» семян зерновых и овощных культур цветение у растений наступило в более ранние сроки, а также наблюдалось увеличение массы плодов [106]. Замечено, что под действием электростатической стимуляции происходила интенсификация процессов, обеспечивающих более активный рост, развитие растений и прибавку урожая. Особенно хорошо это видно на тех семенах, которые имели низкие посевные качества [115].
Предпосевное воздействие градиентным магнитным полем (ГрМП) изучалось на семенах ржи сорта Чулпан, пшеницы сортов Одесская полукарликовая,- Одесская-51, Исток, Партизанка; ячмень сортов Росава и Оксамит [78, 116]. После такой обработки энергия прорастания семян увеличивалась на 4...21%, лабораторная всхожесть - на 3...19%, полевая всхожесть - на 12.. .16%, кустистость - на 12.. .22% [78].
Бобрышев Ф. И., Редькин В. М., Стародубцева Г. П., Габриелян Ш. Ж. [30] изучали особенности предпосевной обработки семян различных культур в электромагнитных полях. Показано, что для озимой пшеницы оптимальная индукция магнитного поля является 0,03-0,07 Тл, для овса - 0,03 Тл. Экспозиция - 8 секунд, время отлежки семян до посева - одни сутки. При этих режимах обработки энергия прорастания повысилась у озимой пшеницы сорта Степная-7 - на 4,7% (контроль - 89,5%), озимого ячменя сорта Вавилон - на 22,0% (контроль - 47,5%), овса сорта Кубанский - на 8,5-14% (контроль -65%). В результате обработки семян ячменя переменным электромагнитным полем (50 Гц) происходило увеличение массы корешков и проростков, увеличение энергии прорастания и лабораторной всхожести семян [68]. При обработке семян подсолнечника градиентным магнитным полем Ксенз Н. В., Гукова Н. Е. [76] доказали, что энергия прорастания при значении градиента 0,88 мТл/мм изменилась незначительно (около 3%). Всхожесть для семян сорта Мастер увеличилась на 8%) и на 6% для сорта Казачий по отношению к контролю. Обработка семян подсолнечника градиентным магнитным полем позволила некондиционные семена довести до посевного стандарта второго класса.
Теоретическое обоснование электрических характеристик поля коронного разряда и параметров установки по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур полем отрицательного коронного разряда (ПОКР)
Известно, что электрические поля различают по конфигурации, наличию в пространстве объемных зарядов, виду протекающего тока (постоянного, униполярного или биполярного, переменного). Конфигурация возникающего электрического поля зависит от конструкции электродов. При выполнении электродов в форме плоских параллельно расположенных пластин, между ними создается однородное электрическое поле. Силовые линии этого поля представляют собой параллельные прямые, расположенные с одинаковой густотой, что позволяет проводить равномерную обработку посевного материала во всем диапазоне межэлектродного пространства. Если потенциальный электрод (с высоким напряжением на нем) имеет резкие выступы и неровности, то в пространстве вблизи него возникает поле коронного разряда (ПОКР). Например, коронный разряд можно легко получить, располагая тонкую проволоку внутри металлического цилиндра, радиус которого значительно больше радиуса проволоки. Следует отметить, что наличие электрода не обязательно и его роль могут играть окружающие проволоку заземленные предметы. При постоянном напряжении различают два вида коронного разряда: униполярный и биполярный. Униполярный (положительный или отрицательный) коронный разряд наблюдается, когда корона возникает только около электрода определенной полярности, а во внешней зоне (вне короны) движутся ионы этого же знака. В случае биполярного коронного разряда, корона возникает около обоих электродов, к которым приложено внешнее напряжение, и токе коронного разряда участвуют движущиеся навстречу друг другу ионы разных знаков.
Обычно коронный разряд возникает при сравнительно высоких давлениях газа (порядка нормального атмосферного), когда напряженность электрического поля вблизи электрода с большей кривизной поверхности достигает величины З Ю6 В/м. Вокруг этого потенциального электрода возникает свечение, имеющее вид облачка или «короны», откуда и произошло название разряда. Если униполярная корона возникает вокруг отрицательного электрода, то она называется отрицательной, в противоположном случае корона называется положительной. Нижний электрод обычно выполняется из проводящего листового материала, объединяется с корпусом установки и заземля ется.
В наших опытах на коронирующий (не заземленный) электрод подавался высоковольтный отрицательный потенциал 30-40 кВ, и на нем возникала униполярная отрицательная корона. Необходимо отметить, что при обработке семян в электрических полях им, как правило, сообщается заряд. Различают следующие способы зарядки: ионная (чаще в поле коронного разряда), контактная (непосредственно на электроде в электрическом поле), комбинированная (на электроде и ионная). Ионная зарядка происходит в результате осаждения ионов из объема газа, окружающего частицу на ее поверхности. Зарядка на электроде (контактная) происходит в результате перехода свободного заряда под действием электрического поля с электрода на частицу (или наоборот).
При обработке семян в поле униполярного коронного разряда происходит совмещение зарядки семян как на электроде, так и их ионной зарядки. При этом, семена расположенные на некоронирующем электроде, заряжаются ионами, движущимися от коронирующего электрода, и контактным способом - от некоронирующего. Значение и знак суммарного заряда семян зависят от удельной электропроводимости семян, величины поля коронного разряда вблизи них и от переходного сопротивления «семя (т.е. частица)-электрод». Знак заряда частицы (семени) с низкой электропроводностью совпадает со знаком потенциала коронирующего электрода [56,62].
Следует также отметить, что напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве можно регулировать, изменяя как величину электрического потенциала на коронирующем электроде, так и расстояние между электродами.
Для обработки семян в лабораторных условиях с помощью ПОКР была применена малогабаритная установка, включающая в себя в качестве основных конструктивных элементов плоские электроды и подключаемый к ним источник выпрямленного высоковольтного напряжения. Нижний электрод был заземлен, а на верхний подавалось отрицательное напряжение величиной 30-35 кВ. Расстояние между электродами было постоянным и равным 0,1 м, так, что в воздушном промежутке между электродами возникало постоянное и практически однородное электрическое поле величиной З Ю5—3,5-105 В/м. Обрабатываемые семена помещались (рассыпались) на нижнем заземленном электроде, как на полочке.
В сельскохозяйственной практике для предпосевной обработки и очистки семян наибольшее распространение получили высоковольтные выпрямительные устройства АИИ-70 (для испытания изоляции кабелей) и В - 140— 5 (для электрокаров). Нами применен в качестве источника постоянного высоковольтного напряжения аппарат АИИ-70. Традиционно он работает по схеме однополупериодного выпрямителя и состоит из передвижного пульта и кенотронной приставки. Внутри пульта установлены пускорегулирующая и сигнальная аппаратура, а также высоковольтный трансформатор напряжения. Выпрямление напряжения осуществляется с помощью высоковольтной кенотронной приставки, выполненной в виде вертикального заполненного маслом цилиндра, внутри которого размещены трансформатор накала и кенотрон. Эта аппаратура дает максимальное выходное напряжение 70 кВ.
Однако при работе кенотронной приставки может возникнуть рентгеновское излучение. В направлениях, неэкранированных корпусом аппарата, мощность дозы становится ниже предельно допустимой на расстоянии 8м от кенотронной приставки. Поэтому этот выпрямитель следует ограждать свинцовыми листами или же просвинцованной резиной, что создает как дополнительные затраты, так и неудобства в работе.
Результаты лабораторных опытов по предпосевной обработке семян сои переменным магнитным полем (ПрМП) и полем отрицательного коронного разряда (ПОКР)
Для определения влияния переменного магнитного поля (ПрМП) на посевные качества семян сои сорта Вилана нами был проведен поисковый эксперимент для определения зависимости посевных качеств семян от экспозиции, времени отлежки их после обработки до закладки на прорастание при индукции магнитного поля 52,4-10"3 Тл на установке транспортерного типа (приложение 1, рис.2).
Средняя во времени величина индукции переменного магнитного поля в зазорах сердечников изменялась практически периодически с шагом 9-10"2м при продольном перемещении от одного сердечника к другому (вдоль транспортерной ленты). Расчеты, сделанные по результатам исследования электромагнитного поля вдоль активной зоны установки (Гл.2, п.2.1), показали для выбранного тока питания электромагнитов средние величины верхнего и нижнего уровней магнитной индукции, равные 15-Ю 3 Тл и 86-10"3 Тл, что соответствовало продольному градиенту магнитной индукции между соседними сердечниками электромагнитов 0,8 Тл/м. С другой стороны, можно также говорить о средней пространственной величине магнитной индукции, создаваемой электромагнитами в активной зоне установки и равной -50-10-3 Тл.
Для получения достаточного объема данных и достоверных результа- тов при их статистической обработке опыты содержали по пять повторно-стей, включающих по 100 семян каждая. Семена помещали на проращивание на влажную среду, в стерилизованные чашки «Петри».
Эксперимент по предпосевной обработке ПрМП семян сои сорта Ви-лана проведен в марте 2005 года (Протоколы испытаний № 23а от 7 апреля 2007г.; № 28а от 8 апреля 2007г.; № 29а от 11 апреля 2007г.; № 29/1 от 14 апреля 2007г., приложение 3). Нами исследовалась зависимость посевных качеств семян от экспозиции, времени отлежки их от обработки до закладки на проращивание. Семена обрабатывали экспозициями от 6 до 70 секунд и временем отлежки - 1, 2, 4, 7, 14 суток (Вариант 4, стр.65). На рисунке 3.4 представлен результат данного опыта.
Стимулирующее действие ПрМП на энергию прорастания семян сои переменного магнитного поля оказалось наиболее выраженным при отлежке 4 суток. При всех значениях экспозиции, кроме максимального 70 секунд, значение энергии прорастания значительно выше этого показателя, чем на контроле (52%). Максимальное значение энергии прорастания получено при экспозиции 42секунды и составляет 68%, что на 16% выше контрольного варианта. Для определения влияния электрического поля на посевные качества семена сои сорта Вилана обрабатывали полем отрицательного коронного разряда (ПОКР) на установке (рис.1, приложение 1) при напряженности 3,6x105В1м. Экспозиция изменялась от 4 до 60 секунд при времени отлежки от обработки семян до их закладки на прорастание 3, 6, 9, 11 суток (рис. 3.5).
Время отлежки выбрано на основании результатов по предпосевной обработке озимой пшеницы, ячменя, гречихи в работах Г. П. Стародубцевой (1997), Ш. Ж. Габриеляна (2002), СИ. Любой (2004), В. И. Белоусова (2005). По их данным оптимальными сроками отлежки семян являются 7-11 суток после их обработки ПОКР.
Зависимость энергии прорастания семян сои сорта Вилана от экспозиции при предпосевной обработке ПОКР Из данных, представленных на рис.3.5, видно, что при экспозиции 4 секунды энергия прорастания при всех временах отлежки практически равна этому показателю на контроле (51%). С увеличением экспозиции до 12 секунд энергия прорастания во всех вариантах имеет максимальное значение, которое на 5-15% выше этого показателя на контроле. При 16 и 20 секундах обработки семян сои ПОКР энергия снижается и при дальнейшем воздействий ПОКР в течении 50, 60 секунд энергия прорастания растет и достигает 52-64%, то есть зависимость энергии прорастания от экспозиции носит волнообразный характер. Можно сделать вывод, что дальнейшее увеличение экспозиции может стимулировать посевные качества семян, но для производственных условий обработка семян при больших экспозициях нерентабельна.
При экспозиции 12 секунд во всех вариантах различия между контролем и опытом по энергии прорастания достоверны при НСР=3,74-4,76%.
Во время эксперимента наблюдалось подавление микофлоры, что позволило получить достоверный результат по определению всхожести семян сои. По нашему мнению исследуемые режимы обработки ПОКР не только стимулировали посевные качества семян, но и осуществляли бактерицидное действие, подавляя развития патогенной микофлоры.
Разработка установки по предпосевной обработке семян импульсным электрическим полем (ИЭП)
Исследования в полевых условиях показали, что обработка на лабораторной установке по предпосевной обработке семян импульсным электрическим полем позволяет получить прибавку урожая семян при правильно подобранных дозах обработки в среднем до 46%. Для использования установки в сельскохозяйственном производстве необходимо разработать недорогой мобильный промышленный образец. Основные требования к такой установке можно сформулировать следующим образом: - обеспечение установкой необходимых частот импульсного электрического поля на выходе из генератора; - небольшие размеры и мобильность установки, а также легкость монтажа силами инженерно-технической службы АПК; - простота в обслуживании.
На основании проведенных ранее исследований была разработана установка для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур импульсным электрическим полем (Приложение 2, рис Л 5). Генератор высоковольтных импульсов напряжения через подводящий кабель задает на внешнем цилиндрическом электроде импульсы напряжения, амплитуда которых может варьировать в диапазоне I5000-25000B, а частота следования указанных импульсов может изменяться в диапазоне 20-500Гц. При этом внутренний цилиндрический электрод, расположенный на поверхности шнека между его лопатками всегда имеет нулевой потенциал (т.е. заземлен). Обрабатываемые семена с необходимой скоростью движения ленты транспортера - 9 подаются в горловину входного патрубка - 7. Обрабатываемые семена выходят из активатора -1 через патрубок -8 и перемещаются транспортером - 10 к месту их складирования (или их перевозки, например, в кузов автомашины).
Следует отметить, что для создания необходимой напряженности электрического поля между цилиндрическими электродами активатора величиной (3+5)-105В/м при амплитуде импульсов напряжения генератора 20000В и длительностью импульсов т=1,6мкс, расстояние между электродами должно быть не более 0,05м, т.е. их диаметры могут отличаться не более, чем на 0,1м. Однако, как показано, рассматриваемая установка будет обладать необходимой высокой производительностью.
Для периодической перезарядки конденсатора активатора на его выходном конце наружный и внутренний электроды конденсатора следует соединить через токовое сопротивление величиной, например, /?от 8,5кОм. Эквивалентная электрическая схема перезаряжаемой электрической емкости активатора представляет собой R-C цепочку (рис.4Л) согласно соотношениям.
На щите управления установки размещены: тумблер включения высоковольтного напряжения генератора, органы управления амплитудой и частотой следования импульсов напряжения генератора, реле времени, контрольно-измерительные приборы измерения напряжения и тока на электродах активатора, органы управления током питания электродвигателя, аппаратура защиты от короткого замыкания.
Основные технические параметры установки по предпосевной обработке семян ИЭП: 1) напряжение питания сети - 220В; 2) частота питающего напряжения сети - 50Гц; 3) потребляемая мощность электродвигателя - 0,3кВт; 4) средняя потребляемая мощность активатора -0,16Вт; 5) общая потребляемая мощность- 0,5кВт; 6) рабочее напряжение на электродах активатора, в диапазоне 3-24кВ, (с шагом - ЗкВ); 7) диапазон рабочих частот высоковольтных импульсов напряжения генератора - (20-1000)Гц; 8) эффективная длительность импульсов напряжения (с учетом длительности фронта и среза) -1,6мкс; 9) габаритные размеры: длина активатора - Зм, наружный диаметр -1,1м, внутренний диаметр - 1,0м; 10) общая масса (без транспортеров загрузки и выгрузки) - 80кг; 11) производительность установки - 2кг/с (7,2т/час).
Таким образом, представленные расчеты параметров активатора ИЭП и всей установки в целом подтверждают возможность практического применения ИЭП предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур.
