Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Хозяйственное значение люцерны 8
1.2. Использование физических факторов для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур 12
1.3. Ответная реакция биологических объектов на действие физических факторов 15
1.4. Анализ электрофизических установок по предпосевной обработке семян 22
1.5. Механизм воздействия лазерного излучения на семена 26
1.6. Выводы и задачи исследования 36
2. Теоретическое обоснование режимов обработки семян люцерны лазерным излучением и параметров установки 38
2.1. Разработка математической модели внутрирезонаторных процессов лазера 38
2.2. Анализ и определение рациональных типов кристаллов для лазерной системы 47
2.3. Уточнение математической модели внутрирезонаторных процессов 63
2.4. Численное решение системы уравнений математической модели 69
2.5. Требования к лазерной системе 72
2.6. Выводы 79
3. Методика и результаты экпериментальных исследований лазерной системы и влияния излучения синей области спектра на посевные качества семян люцерны 80
3.1. Лабораторные исследования характеристик лазерной системы 80
3.2. Методика лабораторных исследований при определении времени экспозиции обработки семян 89
3.3. Статистическая обработка экспериментальных данных. Применение планирования эксперимента при определении оптимального времени экспозиции воздействия физических факторов 100
3.4. Разработка установки по предпосевной обработке семян и полевые испытания способа обработки люцерны
3.5. Выводы 117
4. Технико-экономическое обоснование применения предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением 119
Выводы 130
Общие выводы 131
Литература 133
Приложения 147
- Использование физических факторов для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур
- Механизм воздействия лазерного излучения на семена
- Анализ и определение рациональных типов кристаллов для лазерной системы
- Методика лабораторных исследований при определении времени экспозиции обработки семян
Введение к работе
В данной работе рассматривается применение лазерного излучения в сельском хозяйстве. В настоящее время сельское хозяйство должно развиваться интенсивным, а не экстенсивным способом, опираясь на накопленный опыт и используя современные технологии выращивания культур. Главная задача -повышение урожайности культур за счет рационального использования посевных угодий и получение экологически чистых продуктов. В этом плане в научных центрах уделяется большое внимание разработке методов воздействия на сельскохозяйственные культуры различными физическими факторами, оказывающими стимулирующее влияние на рост и развитие растений и, в конечном счете, на урожайность самих культур. Физические факторы, в отличии от обработки различными химическими соединениями, экологически чисты. Получение экологически чистых и безопасных для человека и животных продуктов на сегодняшний день актуально как никогда ранее. Растения или их семена помещают в сильные магнитные или электрические поля, воздействуют ионизирующими излучениями или плазмой, облучают концентрированным солнечным лучом или светом современных искусственно созданных источников излучения - лазеров.
Сегодня понимание биоэнергетических процессов дает стимул казалось бы далеких друг от друга наук - биоэнергетики и сельского хозяйства. Уже можно с уверенностью сказать, что «фотонная накачка» семян и зеленых растении оборачивается весомой прибавкой урожая, и осуществляется она с помощью комплекса методов - приемов лазерной агротехники.
В данной работе проведено исследование и моделирование лазеров, излучающих в видимой области спектра, исследование воздействия лазерного излучения на семена сельскохозяйственных растений. Основной упор сделан на исследование лазерных источников излучающих в синей области спектра - 0,457мкм, и, соответственно, исследование воздействия данного излучения на биологические системы растительного происхождения, семена люцерны.
Цель работы: улучшение посевных качеств люцерны путем воздействия на семена лазерного излучения синей области спектра с разработкой конструктивных и режимных параметров установки для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур.
Рабочая гипотеза: улучшение всхожести семян люцерны может быть достигнуто путем улучшения посевных качеств при предпосевной обработке с использованием лазерного излучения синей области спектра -457 нм.
Объект исследования: лазерная система, излучающая в синей области спектра, технологический процесс процесс по предпосевной обработке лазерным излучением синей области спектра семян люцерны сорта Славянская.
Предмет исследования: характеристики лазерной системы, режимы и параметры предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением.
Задачи исследования
1. Разработать математическую модель внутрирезонаторных процессов лазерной системы для предпосевной обработки семян люцерны.
2. Определить рациональные типы кристаллов для построения лазерной системы для предпосевной обработки семян люцерны.
3. Определить способы анализа математической модели внутрирезонаторных процессов.
4. Разработать требования к лазерной системе для предпосевной обработки семян люцерны.
5. Экспериментально определить степень влияния лазерного излучения синей области спектра на посевные качества семян люцерны.
6. Разработать установку для эффективной предпосевной обработки семян люцерны и провести ее экспериментальное исследование.
7. Произвести технико-экономическое обоснование применения предпосевной обработки семян лазерным излучением синей области спектра. Методика исследований базируется на теоретических основах оптики, электроники, электротехники, биологии, вычислительной математики, комьютерного программирования и моделирования, теории планирования эксперимента, методах теории вероятности и математической статистики. Научная новизна:
1. Построена математическая модель внутрирезонаторных процессов в лазерной системе для предпосевной обработки семян люцерны, состоящей из двух элементов - Nd:LSB (скандоборат лантана, активированный ионами неодима - Nd3):LaSc3(B03)4) и КТР (калий-титанил фосфат КТІОРО4), излучающей в синей области спектра - 457 нм.
2. Получены регрессионные модели для энергии прорастания и всхожести, определяющие рациональные параметры предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением синей области спектра.
Практическая значимость:
- на основе лабораторных опытов и регрессионных моделей определены режимы и параметры предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением синей области спектра, позволяющие улучшить посевные качества;
- на основе теоретической модели внутрирезонаторных процессов и расчетов параметров макетного образца разработана и изготовлена лазерная система выходной мощностью 30 мВт, излучающая в синей области спектра 457 нм;
- на основе разработанной и изготовленной лазерной системы с учетом режимов и параметров предпосевной обработки предложена установка для предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением.
Основные положения, выносимые на защиту:
- математическая модель внутрирезонаторных процессов в лазерной системе, излучающей в синей области спектра, экспериментальное исследование спектральных и энергетических характеристик данной системы;
- регрессионные модели, оценивающие влияние параметров обработки лазерным излучением на посевные качества семян люцерны.
Реализация результатов исследования. Данные, представленные в работе, подтверждены актом внедрения технологического процесса предпосевной обработки семян люцерны лазерным излучением синего диапазона (крестьянское хозяйство «АНИСИМОВА Л.В.», с. Первореченское Динского района Краснодарского края), полевые испытания способа обработки семян люцерны проводились в течение трех лет, с 2003 по 2006 годы.
Апробация работы. Основные результаты исследований представлены автором на Четвертой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 2002; Международной научно-практической конференции, Новочеркасск, 2003; Третьей межвузовской научной конференции, Краснодар, 2004; на теоретических семинарах Кубанского государственного аграрного университета.
Использование физических факторов 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.
В научных лабораториях и в производственных условиях испытаны многие факторы: физические, химические, биологические, ускоряющие процессы прорастания, улучшающие посевные качества семян.
В частности, было выяснено, что урожайность растений можно повысить за счет добавления в почву элементов их минерального питания. Они получили название удобрений (минеральных и органических). Вскоре выяснилось, что самых лучших, естественных, органических удобрений на все растения не хватит. Так получила развитие промышленность получения минеральных удобрений. У минеральных удобрений масса меньше, чем у органических, для получения того же урожая, их удобнее вносить в почву и механизировать этот процесс. Однако при применении минеральных удобрений возник ряд проблем. Выяснилось, что применение минеральных удобрений вызывает ускорение роста растений и урожайности, но часто параллельно образуются неопасные для растений, но опасные для человека и животных нитраты и нитриты. Кроме того, есть и другие последствия применения минеральных удобрений. Их внесение приводит к неблагоприятному изменению структуры почвы. Часто она становится более проницаемой для промывки водой. Итогом является «вымывание» минеральных удобрений из верхних слоев почвы (примерно 60-70 см, где находится основная масса корней) в более глубокие слои почвы, где минеральные компоненты растениям уже недоступны. Затем минеральные удобрения попадают в грунтовые воды и смываются в реки, что приводит помимо снижения эффективности их применения еще и значительное загрязнение окружающей среды. Чтобы частично решить вышеперечисленные проблемы необходимо строгое соблюдение дозировки минеральных удобрений, что в хозяйствах происходит не всегда. При применении органических удобрений ничего из перечисленного не происходит. Однако, как отмечалось выше, органических удобрений не хватает для удовлетворения потребностей человека в повышении урожайности.
Так объективно появилась потребность в повышении урожайности иными методами, чем внесение в почву минеральных или органических удобрений. В качестве цели ставилось «полнее раскрыть» генетический и физиологический потенциал повышения урожайности растений, на фоне уже существующего минерального питания. Стали исследоваться различные «стимуляторы» роста и развития растений. Как химической природы, так и физической природы.
В частности, перед посевом, весной, согласно технологическому регламенту, полагается производить химическое протравливание семян антигрибковыми и антибактериальными препаратами (фунгицидами). К сожалению, этот процесс не является полезным ни для семян, ни для человека, в силу того, что остаточные, следовые количества веществ-протравителей, как правило, остаются и в конечной продукции - зерне, а затем в хлебопродуктах, мясе, молоке и молочных продуктах. Большинство из этих веществ относятся к классу абиогенных (несовместимых с жизнью) химических веществ, мутагенов и канцерогенов. Именно поэтому необходимо любое снижение количества этих веществ в процессе протравливания семян. Наибольший интерес с точки зрения получения «экологически чистой» продукции имеют как раз физические факторы воздействия на растения, а точнее на их семена, клубни, луковицы, проростки или взрослые растения на разных фазах развития. Использование физических факторов для обработки растений позволяет существенно снизить количество вносимых в почву миниральных удобрений, а также средств для химической обработки семян растений, что существенно улучшает экологические свойства продукции. 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. 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. Наиболее распространенным электрофизическим способом к настоящему времени является лазерное излучение [38, 39, 46, 57, 58, 84, 86].
Свет - электрофизический фактор - начали использовать для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений задолго до появления лазерных установок. Первые работы ученного Бухмана В.Н., Шахова А.А. [122, 123] посвящены этой проблеме. Инюшиным В.М., Ильясовым Г.У. [57] был построен аппарат, дающий монохромтический красный поляризованный свет (МКПС). Этот аппарат являлся источником некогерентных световых колебаний. В ходе дальнейших исследований Инюшиным и Ильясовым была построена первая установка для предпосевной обработки семян лазерным излучением [57]. В разработанных установках типа КЛ (Красный Луч) [57] использовался гелий-неоновый лазер ЛГ-75 (ЛГ-11), в более поздних моделях ЛГ-102. Впервые еще К. А. Тимирязев обнаружил, что фотосинтез зеленых растений имеет два пика: первый - в красной, а второй - в синей области спектра. В настоящее время в установках для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений используются лазеры, излучающие в красной области спектра [38,39,46,57,58,84,86].
Анализ научной литературы позволяет сделать вывод, что исследования влияния лазерного излучения синей области спектра на семена проводились в недостаточном объеме. Поэтому необходимо научное обоснование режимов и параметров предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, в частности люцерны, что является важной задачей.
Механизм воздействия лазерного излучения на семена
В описании механизмов, лежащих в основе эффекта фотонной «накачки» растительных клеток лучом лазера, необходимо осветить лишь те аспекты этого явления, которые наиболее существенны [57, 122, 123]. Любой биологический объект - растение или семя имеет определенный запас свободной энергии, который сосредоточен не только в таких важных биомолекулах, как белки, углеводы, АТФ, но и особой структуре биоплазме [57]. Благодаря этому и растения и семена взаимодействуют между собой с помощью чрезвычайно слабых полей различной физической природы. Степень этих взаимодействий не только определяет характер энергетического обмена, но и влияет на способность растительных клеток накапливать фотоны лазерного света. Плазмой называют систему, содержащую положительно и отрицательно заряженные частицы, обладающие коллективным взаимодействием. Положительные частицы обычно представлены ионами, отрицательные - электронами. Одно из главных свойств плазмы - ее квазинейтральность, то есть количество отрицательных и положительных зарядов примерно эквивалентно или равно. Причем для плазмы характерно коллективное «поведение» частиц, а в случае разделения зарядов в плазме возникают различные колебания. Именно поэтому ее рассматривают как сплошную среду, например, в виде проводящей жидкости, на которую может оказывать влияние электромагнитное поле. Газовая плазма чрезвычайно неустойчива, и управляют ею при помощи магнитного поля.
Большой интерес, с точки зрения биологии, имеют физические представления о взаимодействии плазмы с излучением. Из оптики и атомной физики известно - спектры поглощения и спектры испускания совпадают. В последнее время доказано, что в неживых системах могут складываться такие условия, когда плазма приобретает абсолютную устойчивость. Это прежде всего касается плазменных эффектов в твердых телах, а последние - следствие коллективного отклика электронного газа на различные внешние возмущения. Плазма твердого тела, наряду с общими свойствами, имеет существенные отличия - это прежде всего абсолютная устойчивость и тепловое равновесие. Разнообразие исходных материалов определяет различные специфические свойства плазмы твердого тела, какие невозможно получить в газовой плазме. Так полупроводники содержат плазму, состоящую из электронного газа или из положительных дырок (экситонов), поэтому говорят об электронной или экситонной плазме.
Плотность плазмы в полупроводниках можно изменять, освещая полупроводник светом или воздействуя на него электронами. И еще одно существенное отличие плазмы твердого тела - высокая плотность заряженных частиц - от 1013 см"3 до 1022 см"3 (в 1 кубическом сантиметре), и поэтому плазменная частота может изменяться от микроволновых до ультрафиолетовых частот.
Особый интерес для обоснования концепции биоплазмы представляют необычные полимерные органические соединения органические полупроводники. Они отличаются целым рядом свойств и прежде всего повышенной электропроводностью, фотопроводимостью, наличием неспаренных электронов и каталитической способностью.
При нагревании полупроводников резко падает их сопротивление, а соответственно этому обратная величина - электропроводность — повышается. При низкой температуре полупроводники ведут себя как диэлектрики.
При действии света на полупроводник регистрируется фототок, для органических полупроводников не всегда максимум фотопроводимости совпадает с максимумом поглощения. Все органические полупроводники состоят из зон, разделенных плохо проводящими диэлектрическими участками, образованными неупорядоченной структурой полимерных молкул. Подвижность зарядов в органических полупроводниках очень маленькая и концентрация их лишь незначительно зависит от повышения температуры. Эти и целый ряд других фактов говорят о том, что для органических полупроводников характерен «перескоковый» механизм проводимости. Ток в этом случае возникает за счет перескока свободных носителей заряда из одной зоны в другую через диэлектрический барьер. Но особый интерес вызывает явление сверхпроводимости, которое, как показали расчеты американского ученного У. Литтла, возможно при обычных «комнатных» температурах.
Каким образом в сверхпроводниках могут возникать сверхпроводящие состояния? Ток, раз возникнув, может идти бесконечно долго и даже при снятии внешнего поля электроны не подвергаются хаотическому движению. Такое явление происходит потому, что в сверхпроводнике ток переностися не отдельными электронами, а парами, причем их взаимодействие настолько сильно, что тепловое возбуждение не в состоянии их разрушить. Именно пары электронов обеспечивают сверхпроводимость. Например, в металле, в проводнике, свободные электроны можно представить в виде электронного газа. Эти электроны движутся в полу положительно заряженных ионов, закрепленных в узлах кристаллической решетки. Ионы совершают упругие колебания, каждый около своего кристаллического узла. При прохождении электрона мимо положительного иона последний подтягивается к нему. Кристаллическая решетка в этом месте претерпевает локальную деформацию и образуется область избыточного положительного заряда, когда ионы одного и того же знака вплотную приближаются друг к другу. В этой области создается зона притяжения электрона; в результате этого два электрона движутся друг за другом, образуя электронную пару.
Можно предположить, что чем меньше масса иона, тем сильнее его смещение, и тем больше избыточный положительный заряд, а в результате этого усиливается и взаимодействие в электронной паре. То есть в случае, когда полимер - сверхпроводник, электроны свободно движутся по молекуле. Рассмотрев структуру основных биологических макромолекул и произведя соответствующие расчеты, У. Литтл создал гипотетическую модель органического сверхпроводника и пришел к заключению, что биологические макромолекулы должны обладать сверхпроводимостью. Все эти факты косвенно говорят о возможности существования плазменного состояния вещества в живых организмах.
Биологи уже располагают значительной информацией о свободных заряженных частицах. Под словом «свободный» понимается такой электрон, или заряженная частица, которые проявляют коллективные ответы на внешние возмущения и принадлежат целому ансамблю атомов или молекул - являются делокализованными, то есть находятся вне радиусов действия внутриатомных сил.
Анализ и определение рациональных типов кристаллов для лазерной системы
В таблице 1 Приложения 1 представлены оптические и лазерные характеристики основных активных сред, применяемых в микролазерах с диодной накачкой. Следующие процессы суммарного смешения частот (без конкретизации поляризации взаимодействующих волн) возможны для получения излучения в голубой (0.457 мкм) и фиолетовой (0.354 мкм; 0.266 мкм) областях спектра (все длины волн указаны в мкм).
Отметим, что длина волны 0.914 мкм на лазерном переходе 4F3/2 — \ц в Nd реализуется только в кристаллических матрицах Nd:YVC 4, Nd:GdV04. Кристаллы Nd:YAG, Nd:LSB, Nd:YV04, Nd:GdV04 [126] целесообразно применять для реализации процессов суммарного смешения частоты стимулированного излучения (основной лазерный переход 4F3/2 —» 4Ііш) с излучением от лазерного диода с рабочей длиной волны 0.801-0.802 мкм. Поскольку в микролазерах для оптической накачки этих кристаллов используют лазерные диоды, излучающие в окрестности 0.807-0.808 мкм, то обсуждаемые голубые микролазеры должны содержать два лазерных диода.
В качестве потенциально перспективной активной среды для голубых ап-конверторов отметим гексаалюминат лантана-магния (GALM) LaMgAlnOig. Это соединение кристаллизуется в структуру с пространственной группой симметрии D6h4. Периоды идентичности структуры а = 5.58 А, с = 22 А. Локальная симметрия нона лантана - D3,. На элементарную ячейку приходится две формульные единицы. Рентгенографическая плотность 4.4 г-см . В GALM активаторный ион Nd занимает позицию La. Её объемная концентрация составляет 3.5х1021 см-3. Для сравнения, в кристалле LSB эта величина равна 4.5х1021 CM J, а в кристалле YAG (позиция Y) - 13.8х1021 см-3. Как следует из предварительных исследований, проведенных в НТЦ «Фирн», в кристаллах Nd(10% at):GALM излучательное время жизни терма 4F3/2 в экспоненциальном приближении составляет 200 мкс. Наиболее интенсивный пик люминесценции, соответствующий лазерному переходу 4F3/2 — \т наблюдаются в окрестности 1.054 мкм (см. рис. 1 Приложения 1.). Пик поглощения, отвечающий переходу из основного состояния 4І9/2 в возбужденное состояние 4F5/2 позиционирован в окрестности 0.79-0.80 мкм. Пиковая величина коэффициента поглощения для обыкновенной волны составляет 25 см-1. Кристалл GALM одноосный, оптически отрицательный. Кристаллы Nd(10% at):GALM по концентрации активатора и пиковому значению коэффициента поглощения в окрестности 0.8 мкм сопоставимы с такими известными активными средами для микролазеров как, Nd:LSB, Nd:YV04. Благодаря более короткой длине волны основного лазерного перехода, получение излучения на 0.457 мкм (457 нм) в ап-конверторах с активным элементом из NdrGALM возможно при использовании лазерного диода с длиной волны излучения 0.807мкм (807 нм).
Учитывая относительно низкую плотность мощности стимулированного излучения в резонаторе голубого лазера, особое внимание при выборе нелинейного кристалла следует обратить на величину эффективной нелинейной восприимчивости. Наиболее эффективные нелинейные кристаллы для создания голубого и фиолетового микролазеров представлены в таблице 2 и таблице 3 Приложения 1. Эффективные нелинейные восприимчивости приведены в приближении Клейнмана. Отметим, что кристалл CSB при активации Nd является активно-нелинейной средой и совмещает в себе функции как активного элемента, так и нелинейного элемента. Указанной особенностью обладают также кристаллы алюмо-иттриевого бората Nd:YAB и выращиваемые по раствор-расплавной методике кристаллы Nd:LSB. По своим нелинейным характеристикам эти кристаллы подобны. Углы фазового согласования для процессов суммарного смешения частот различаются всего на несколько угловых градусов. В этой связи кристалл CSB дает представление о всей группе перечисленных кристаллов - активно-нелинейных двойных боратов. В таблицах 4-11 Приложения 1 для каждого кристалла и указанных процессов суммарного смешения частот приведены углы фазового согласования, угловые и спектральные ширины синхронизма, углы сноса необыкновенной волны (угол между волновым и лучевым векторами необыкновенной волны), апертурная длина в единицах длины нелинейного элемента и параметр качества.
Методика лабораторных исследований при определении времени экспозиции обработки семян
В лабораторных условиях исследовалась энергия прорастания и всхожесть семян люцерны, обработанных лазерным излучением с длиной волны 457 нм (синяя область спектра) в сочетании с воздействием на них излучения неоновых ламп.
Лабораторные исследования энергии прорастания и всхожести семян люцерны проводились согласно действующим в настоящее время ГОСТам (ГОСТ 19450-80 Семена многолетних бобовых кормовых трав. Посевные качества. Технические условия; ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести).
Работа проводилась с семенами люцерны сорта Славянская первой репродукции, полученными в крестьянском хозяйстве «Анисимова Л.Д.» с. Псрвореченское Динского района Краснодарского края.
Из пробы семян отбирались произвольным образом по 100 семян трехкратной повторности на каждый режим воздействия и контроль. Каждая проба отдельно помещалась в бумажный пакет и нумеровалась.
После того, как семена подвергались физическому воздействию -обработке лазерным излучением с длиной волны 457нм и обработке излучением неоновых ламп (различные варианты опытов) , следовала отлежка 3 суток (72 часа). Далее семена заливались дистиллированной водой имеющей температуру 40 С на 24 часа, каждая проба в отдельной чашке Петри с маркировкой, соответствующей маркировке пакета. После замачивания разбухшие семена выкладывались на три слоя фильтровальной бумаги и накрывались одним слоем. Чашки Петри с семенами помещались в коробку с плотной крышкой для предотвращения попадания света. Ежедневно семена проветривали открыванием крышки. Проверялась степень увлажненности фильтровальной подложки, при необходимости увлажненность увеличивали, капая дистиллированной водой комнатной температуры. Проращивание производилось в термостате при постоянной температуре 20 С. При учете энергии прорастания на 4-е сутки подсчитывались нормально проросшие семена, при учете всхожести на 11-й день после закладки на прорастание подсчитывались семена с хорошо развитыми корешками, имеющие большую длину чем размеры семени, и ростками, размером не менее половины длины семени, имеющими первичные листочки, занимающие не менее половины длины колеоптиля. Остальные семена считались непроросшими, т.е невсхожими. Данные записывались в таблицы прорастания и всхожести.
Для определения оптимального времени экспозиции были проведены опыты по определению всхожести семян люцерны, обработанных лазерным излучением с длиной волны А,=457 нм и мощностью 30мВт в течение 5; 6; 7; 8; 9; 10; 15; 30; 40; 50; 60 секунд (опыт 1 опыт2).
Время обработки контролировалось с помощью электронного секундомера. Каждый вариант обработки повторялся троекратно. Весь процесс проращивания проводился по описанной методике для определения всхожести и энергии прорастания. По результатам была выстроена зависимость всхожести, энергии прорастания, массы семян от времени обработки, (таблица 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, рис. 3.9.-3.12.)
Измерение массы сухих и проросших семян люцерны производилось при помощи электронных весов ВЛКТ - 500М (е=50мг). Семена взвешивались в сухом виде (масса сухих семян составляет 0,200г.) и на 11 сутки при подсчете всхожести. Лабораторные опыты проводились на установке, показанной на рис.3.13. Излучение лазера отражается плоскими зеркалами на гранях вращающейся шестигранной призмы и направляется на облучаемый материал - семена сельскохозяйственных растений - люцерны сорта «Славянская» для опытов, описанных выше.
Далее, в следующей серии опытов, семена, обработанные лазерным излучением с длиной волны 457 нм в течение 10 секунд обрабатывались излучением неоновой лампы в течение 5; 10; 20; 30; 60 секунд. Обработка излучением неоновых ламп проводилась сразу после обработки лазерным излучением. Схема лабораторной установки для обработки излучением неоновой лампы показана на рис. 3.14. Дальнейшие процедуры с семенами проводились по приведенной методике для проращивания семян. По результатам исследований были получены зависимость энергии прорастания и всхожести от времени обработки семян излучением неоновой лампы.
По результатам исследований были получены зависимость энергии прорастания и всхожести от времени обработки семян излучением неоновой лампы (таблица 3.8).
Лучший результат для энергии прорастания и всхожести показан при обработке излучением неоновых ламп в течение также 10 секунд, (далее происходит «насыщение» - улучшения не наблюдается). В Приложении 5 на фотографиях показаны проросшие семена люцерны, обработанные лазерным излучением в течение 10 секунд, и контрольные.
