Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема борьбы с сорной растительностью
1.1. Система земледелия, экология и необходимость управления сорным компонентом 10
1.2. Агроэнергетический подход к управлению сорным компонентом 18
1.3. Взаимодействие культурных и сорных растений 23
1.4. Биологические особенности сорных растений, затрудняющие борьбу с ними 32
1.4.1. Малолетние сорные растения 33
1.4.2. Многолетние корнеотпрысковые сорняки 34
1.5. Анализ существующих способов борьбы с сорной растительностью 48
1.6. Тенденции и перспектива развития мобильных энергетических средств в растениеводстве 52
1.7. Направления использования электрической энергии в растениеводстве 55
Цель и задачи работы 60
Глава 2. Механизм воздействия электрического тока на живые ткани растений
2.1. Факторы электрического тока, действующие на растительные ткани и их проявление 66
2.2. Механизм разрушения живых тканей током высокого напряжения 75
Глава 3. Закономерности функционирования, строения и моделирования устройств для уничтожения растений электрическим током
3.1. Анализ и назначение структурных элементов устройств для электропрополки 90
3.2. Функциональное назначение структурных элементов 94
3.3. Особенности поражения трудноискоренимых многолетних корнеотпрысковых сорных растений 102
3.4. Действие трехфазного тока высокого напряжения на корневую систему многолетних сорняков 106
3.5. Комбинированный способ воздействия на растения 110
3.6. Разработка импульсного источника электрической энергии для электропропольщика 116
3.6.1. Разработка требований к импульсному источнику 116
3.6.2. Анализ методов создания импульсных источников и выбор принципиальных технических решений 117
3.6.3. Обоснование выбранных схемных и конструктивных решений 125
3.7. Энергетико-технологический анализ мобильного
электропропольщика и обоснование его основных параметров 128
3.7.1. Обоснование параметров источника энергии электропропольщика 128
3.7.2. Энергетико-технологический анализ мобильного электропропольщика 134
3.7.3. Влияние нагрузки на работу источника электрической
энергии 140
Выводы 142
Глава 4. Экспериментальные исследования воздействия тока высокого напряжения на растения
4.1. Цель и программа исследований 143
4.2. Методики экспериментальных исследований 153
4.2.1. Методика исследования динамики переменного тока, проходящего через растение 155
4.2.2. Методика изучения срезов растений 157
4.2.3. Методика изучения динамики роста сорного компонента в агрофитоценозе 158
4.2.4. Методика проведения экспериментов в полевых условиях .159
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.3.1. Параметры переменного тока, протекающего через растения 160
4.3.2. Результаты полевых экспериментов по изучению воздействия трехфазного тока на сорные растения 170
4.3.3. Эффективность импульсного воздействия 182
4.3.4. Результаты полевых экспериментов последовательного воздействия импульсных напряжений и трехфазного тока 186
4.3.5. Анализ структуры тканей растений при воздействии переменного электрического тока 206
4.3.6. Анализ динамики роста сорных и культурных растений
в агрофитоценозе 208
Выводы 210
Глава 5. Разработка, исследование и испытание установок для уничтожения сорных растений
5.1. Разработка электродной системы электропрополыцика
5.1.1. Требования к электродной системе и ее элементам 213
5.1.2. Классификация электродных систем 214
5.1.3. Разработка отдельных элементов (электродов) 217
5.1.4. Модель универсальной электродной системы 223
5.2. Технологические аспекты применения электродной системы
и ее отдельных элементов 228
5.3. Обоснование параметров, общая компоновка и этапы разработки электропрополыцика 232
5.4. Производственная проверка 242
Выводы 248
Глава 6. Экономическая и энергетическая оценка мер борьбы с сорной растительностью
6.1. Экономическая эффективность использования электропрополки на свекле, моркови и плантациях земляники 249
6.2. Экономическая эффективность рекомендованных мер борьбы с сорной растительностью на парах 251
6.3. Энергетическая оценка способов борьбы с сорняками 255
6.3.1. Расчет затрат совокупной энергии на 1 га посева 257
6.3.2. Определение продуктивности посевов 261
Общие выводы 267
Литература 271
Приложения 291
- Тенденции и перспектива развития мобильных энергетических средств в растениеводстве
- Действие трехфазного тока высокого напряжения на корневую систему многолетних сорняков
- Результаты полевых экспериментов по изучению воздействия трехфазного тока на сорные растения
- Обоснование параметров, общая компоновка и этапы разработки электропрополыцика
Введение к работе
Земельное законодательство России в качестве одной из основных задач ставит сохранение и улучшение природной среды, защит} сельскохозяйственных угодий и других земель от зарастания сорняками, заражения карантинными вредителями и болезнями.
Земледелец собирает то, что ему осталось после болезней, вредителей возделываемых растений и сорняков. На долю последних, пс оценкам ученых многих стран, приходится около третьей части всех этих потерь, или 10...12% от потенциального урожая. Ежегодный "сорняковый" недобор зерна в мире достаточен для того, чтобы прокормить 100 млн человек. Ежегодные потери урожая в США oi сорных растений оцениваются примерно в 7 млрд. долларов [1, 2].
В настоящее время в России практически 70% посєвое сельскохозяйственных культур засорено в средней и сильной степени Велика опасность широкого распространения злостных многолетних корневищных и корнеотпрысковых сорняков [3].
Почвенно-климатические условия Южного Урала позволяют получать довольно высокую урожайность районированных сельскохозяйственных культур, в т.ч. зерна 20 и более ц/га. Одним и: факторов, сдерживающих рост урожайности сельскохозяйственны? культур, является сильная засоренность полей.
При сложившейся экономической обстановке в России отчисление в сельское хозяйство снизилось с 15 до 3% в общем бюджете страны цены на сельскохозяйственную продукцию с 1990 по 1996 гг. выросли і 1800 раз, за одну тонну ГСМ приходится отдавать 4-5 т зерна практически не обновляется МТП, почти не применяются средстве защиты растений.
Уровень научных исследований по проблеме севооборотов, обработки почвы и борьбы с сорняками не в полной мере отвечает требованиям экологически сбалансированного почвозащитного земледелия, условиям многоукладного сельскохозяйственного производства. Недостаточно обоснованы расчетные и нормативно-технологические показатели для проектирования ландшафтных систем земледелия и способов борьбы с сорняками.
В связи с этим в земледелии в последние снизилось применение минеральных удобрений с 80 кг/га в 1990 г. до 8 кг/га в 1996 г., органических удобрений - с 15-20 т/га в 1990 г. до 0.35 т/га в 1995 г. Недостаточно применяется средств защиты растений, ухудшилась обработка почвы, снизился процент чистого пара и качество его обработки, много пашни в Челябинской области за 1994-1996 гг. оказалось в заброшенном состоянии. Это привело к увеличению засоренности полей, особенно корнеотпрысковыми сорняками и изменило видовой состав сорных растений.
В Челябинской области в 1972-1976 годах было засорено в сильной и средней степени 47% посевов, в 1978-1984 годах - 57%, а в 1994-1997 годах - 72%.
Химическая борьба с сорной растительностью недостаточно эффективна, так как гербицидами обрабатывается только около 10% посевов. Основными гербицидами, которые применяются на полях области являются производные 2.4-Д. В связи с тем, что эти гербициды применяют более 30 лет, серьезной проблемой стало затухание их эффективности и появление видов двудольных сорняков, устойчивых к этим препаратам.
Существуют давно известные способы борьбы с сорняками: предупредительные, агротехнические, химические, каждый из которых достаточно эффективен, а совместное использование их делает эту
борьбу экономичной. Однако, последнее время применение имеющихся в стране гербицидов привело к значительному загрязнению окружающей среды, изменению видового состава сорняков и снизило реакцию многих видов на химические способы воздействия.
Сегодня широко обсуждаются вопросы, связанные с мониторингом сорных растений, закономерностями в изменении их видового состава; традиционными и альтернативными методами и средствами защиты посевов от сорняков; экономико-организационными и экологическими основами применения различных приемов борьбы с сорняками.
Ввиду этого разработка новых экологически чистых методов борьбы с сорной растительностью весьма актуальна. Поэтому научное обоснование и внедрение новых, экологически безопасных технологий, способов и средств борьбы с сорной растительностью, способствующих снижению засоренности и получению экологически чистого урожая, является крупной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Одним из новых, безвредных для окружающей среды и человека методов уничтожения сорняков является использование электрической энергии, в частности переменного тока высокого напряжения, высоковольтных импульсных воздействий, электростатических полей высокого напряжения и электромагнитных полей сверхвысокой частоты (СВЧ).
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований Челябинского государственного агроинженерного университета; координационной программой 01.03.05 Т "Разработать и внедрить систему мероприятий по борьбе с сорной растительностью в посевах основных сельскохозяйственных культур в системах земледелия"; общесоюзной научно-технической программой 051.01 на 1986-1990 гг. "Разработать и внедрить зональные системы земледелия,
обеспечивающие повышение продуктивности и охрану
сельскохозяйственных угодий, более эффективное использование почвенно-климатических ресурсов и средств интенсификации земледелия", заданием 05.04 темы "Разработать методы и технические средства электротехнологии в сельскохозяйственном производстве" плана НИР ЧИМЭСХ на 1986-1990 гг.; госзаказом № 30-58-2М от 19.10.88 г. "Разработать технологический процесс уничтожения сорных растений трехфазным переменным током"; координационной научной программой РАСХН научно-исследовательских работ на 1998-2003 гг. "Разработать агроэкологические основы интегрированной системы мер борьбы с сорными растениями в адаптивно-ландшафтных системах земледелия", заданием 4 "Разработать новые экологически безопасные методы борьбы с сорными растениями" и 4.02. "Оценить действие физических (электромагнитных) методов на сорные и культурные растения"; программой "Комплексного производственного испытания технологии уничтожения сорной растительности с использованием электрической энергии", разработанной ЧГАУ и Госинспекцией по карантину растений РФ (1999г.).
Тенденции и перспектива развития мобильных энергетических средств в растениеводстве
Из многолетних корнеотпрысковых сорняков на Урале распространены бодяк полевой, вьюнок полевой, осот полевой, молокан татарский. По данным А.Г. Таскаевой (табл. 1.1), коэффициент вредоносности кт корнеотпрысковых в одинаковых условиях местообитания в 2-5 раз выше, чем коэффициент вредоносности малолетних сорняков. Поэтому очищению полей от многолетних корнеотпрысковых сорняков должно придаваться первостепенное значение.
Изучению биологии корнеотпрысковых сорняков посвящены многие работы [16...29]. Нами были рассмотрены динамика развития сорных растений, морфология корневой системы, глубина ее проникновения и характер распространения по горизонтам почвы, особенности размножения, динамика питательных веществ в корнях, ответные реакции на срок и глубину воздействия.
Корнеотпрысковые сорняки: имеют преимущественно вегетативное размножение, одинаковую направленность динамики запасных питательных веществ в корнях, аналогичную регенерацию растений из отрезков. Но в то же время разное морфологическое строение корневой системы этих сорняков, характер расположения корней в почве и ломкость, абсолютные запасы в них питательных веществ, преимущественный способ вегетативного размножения дают разные реакции на механическое, химическое и другое воздействие.
Максимальная плодовитость одного сорного растения составляет: бодяка полевого - 35-40 тыс., осота полевого - 30 тыс., вьюнка полевого -9,8 тыс. семян. По данным А.Г. Таскаевой одно растение бодяка полевого в посеве пшеницы образует, 11-53 плода по 19-69 семян в каждом. В зоне Южного Урала максимальная плодовитость одного растения бодяка составляет 29880, осота полевого - 11930, молокана татарского - 2700, вьюнка полевого - 1000 семян [18].
По данным большинства исследователей, семена молокана татарского и осота полевого сохраняют всхожесть 4-5 лет, бодяка полевого - до 20 лет. При сухом хранении семян вьюнка полевого их жизнеспособность через 50 лет составила 62% [18].
Семена корнеотпрысковых сорняков могут прорастать почти во всем пахотном слое, но всходят лишь при поверхностной заделке. Максимальная глубина, с которой появляются всходы бодяка полевого, осота полевого и молокана татарского, составила 4-5 см, вьюнка полевого - 10-15 см. К моменту появления всходов длина корня составляет 3-5 см, диаметр не более 1 мм. Семена начинают прорастать при температуре 10-15 С, но дружные всходы появляются при температуре 25-30 С. В посевах яровых количество розеток, которые появляются из семян, весьма незначительно. На парах, залежи и в лесополосах растения из семян уже в первый год могут плодоносить.
Данные фенологических наблюдений показывают, что срок отрастания корнеотпрысковых сорняков зависит от условий весны. Например бодяк: отрастание розеток - 10-25 мая; образование стеблей -10-25 июня, бутонов - 15-20 июля; цветение - 30 июля - 5 августа; созревание семян - 5-Ю августа. Корнеотпрысковые сорняки всходят на протяжении всего вегетационного периода, но особенно интенсивно во вторую неделю после начала весеннего отрастания и после выпадения летних дождей. Исследования, проведенные в посевах пшеницы при отвальной системе обработки почвы в Курганской области, показали, что на 1 м2 в среднем приходилось растений бодяка: 8% - развившихся от отрезков корней, 12% - отросших от горизонтальных корней, 80% -появившихся от вертикальных корней и совсем не было растений от семян; Растений осота полевого 90-97% от отрезков корней, 3-10% - от вертикальных корней. Все растения вьюнка полевого отрастали от вертикальных корней, ниже линии среза. При обработке почвы на глубину более 20 см все розетки осота полевого появляются от отрезков корней при подрезке на глубину 5- 14 см: от отрезков отрастает 50-70% розеток, от вертикальных корней - 30-50%.
Из вышеизложенного следует, что на полях Южного Урала и Зауралья корнеотпрысковые сорняки быстрее размножаются не семенами, а вегетативным способом от корней и их отрезков. Поэтому интерес представляет рассмотрение корневой системы сорняков в статике.
Исследование корневых систем в статике на Южном Урале проведено А.Г. Таскаевой. Нами проведено обследование нескольких раскопок (по методу Уивера-Казакевича) на одновидовых куртинах осота полевого, бодяка полевого и вьюнка полевого (рис. 1.5).
Корневая система корнеотпрысковых сорняков состоит из вертикальных, горизонтальных и питающих корней, в нее входят и органы стеблевого происхождения - подземные стебли и корневища.
После подрезания вертикального корня корнеотпрыскового сорняка от почки корня, ниже линии среза, к поверхности почвы идет молодой побег (отпрыск) белого цвета, хрупкий, сочный, со специфическим запахом инулина. С течением времени эти побеги превращаются в вертикальные подземные многолетние стебли -корневища. Корневища, наряду с корнями, являются местом отложения питательных веществ. В условиях Южного Урала корневища, не уничтоженные осенью, не отмирают. Весной на глубине 2-3 см появляются почки и отрастают розетки.
Вертикальные корни имеют более темную окраску, диаметр в верхней части составляет 4 мм, а на глубине 1 м - 1-2 мм. Максимальная длина этих корней достигала у бодяка полевого 230 см, у осота полевогс 100 см, у вьюнка полевого 250 см, у молокана татарского - 140 см. От вертикальных корней отходят горизонтальные корни диаметром 2-3 мм которые сначала растут параллельно поверхности почвы, обеспечива: тем самым захват новой территории. На расстоянии 40-50 см о вертикального корня они резко изгибаются, образуя новы: вертикальный корень, от которого в свою очередь отходя горизонтальные корни. Таким образом образуется куртина.
Действие трехфазного тока высокого напряжения на корневую систему многолетних сорняков
Выяснение функционального назначения каждого структурного элемента технической системы (установки для уничтожения сорной растительности) является следующим этапом системного анализа.
Методика функционального анализа предполагает [157] в первую очередь устанавливать внутренние функции технических объектов (систем). В данном случае внутренними функциями элементов электропропалывающей системы будем считать действия (операции) с растениями. Среди этих функций необходимо выделить общие (которые выполняются всеми или большинством структурных элементов) и специфические (которые выполняются только одним структурным элементом).
Общей внутренней функцией основных структурных элементов является передача энергии к объекту обработки и изменение его физических свойств (разрушение живых тканей), обозначим ее как общую функцию (ОФ).
Специфической функцией источника энергии ИЭ является получение (преобразование) электрической энергии определенных и необходимых параметров (постоянный, импульсный, переменный однофазный или трехфазный ток и т. д.), разрушающих живые ткани растений; обозначим ее через Ф1 как качественную функцию.
Электродная система (ЭС) выполняет несколько специфических функций: позволяет задавать продолжительность времени передачи электрической энергии к объекту обработки Ф2; позволяет создавать оптимальное размещение отдельных электродов в зависимости от технологической задачи - обработка междурядий, рядков, обочин полей и дорог и т. д. (ФЗ); включает растения в различные электрические цепи электродной системы и позволяет создавать направления максимальной шотности тока в почве и корневых ответвлениях многолетних :орнеотпрысковых сорняков, (Ф4).
Электродная система может иметь устройства специальной юдготовки (УСП), выполняющие функции изменения физических злектрических) характеристик объекта обработки (смачивание оверхности стебля, повреждение поверхности или подрезание) в месте онтакта электрода с растением, обозначим ее Ф5.
Система управления (СУ) осуществляет управление параметрами и онтроль за ними источника электрической энергии, контроль за истемой безопасности и управления этой системой и является нутренней функцией входящей в структурный элемент источника дергии (ИЭ); отдельно обозначать как функцию не будем. Специфические функции рабочего органа (РО) - это распознавание изических (электрических) свойств растения Ф6 и изменение этих юйств (разрушение растительной ткани) до определенного значения іетального исхода) Ф1. Функцию распознавания выполняет и ЭС іучная настройка электродов). Транспортное средство (ТС) обеспечивает скорость передвижения системы в процессе поражения и влияет на родолжительность контакта электродов с растением [родолжительность передачи энергии),его функция входит в функцию 2. ТС и ИЭ выполняют еще и количественную функцию роизводительность), которая определяется в основном установленной эщностью; обозначим ее Ф7. Устройство распознавания (УР) определяет физические свойства істений с целью исключения поражения культурных растений и, являясь толняющей функцией, обеспечивает обратную связь от объекта іработки через систему управления (СУ) к источнику энергии (ИЭ). Устройство специальной подготовки для изменения состояния растений и снижения контактного сопротивления электрод - растение (увлажнение или повреждение поверхности и т. д) (Ф5) может быть как в структуре электродной системы так и отдельно, определяет функция Ф6. Установлено, что каждый структурный элемент установки имеет возможность варьирования числом и в определенных пределах последовательностью специфических функций. Таким образом, установлены внутренние общая и специфические функции всех структурных элементов. Иерархию специфических функций можно выяснить по степени воздействия на объект обработки или степени изменения его физических свойств. С этой точки зрения основными функциями любой установки для поражения растений являются функции распознавания Ф6 и изменения физических свойств по результатам распознавания Ф1. Эти функции взаимосвязаны. Действительно, невозможно изменить состояние объекта до необходимых (летальных) значений, не зная первоначальных (до воздействия) параметров состояния объекта. Поэтому функции Ф1 и Ф6 являются определяющими для других функций системы. Другие функции в большинстве случаев отражают качественную сторону процесса обработки, и их можно рассматривать как вспомогательные.
Главной функцией рабочего органа любого устройства для электропрополки является разрушение живых тканей растений. Эффективность разрушения зависит от величины напряжения и других параметров источника (Ф1), длительности воздействия (Ф2), физических и электрических свойств растений (Ф6), которые могут быть получены экспериментальным путем.
Варьирование числа и последовательности структурных элементов, их функций и видов энергии является основой для получения известных и изобретения новых способов и устройств для борьбы с сорной растительностью. В качестве примера приведем структурно-функциональные схемы установок новых способов воздействия на растения в основу которых заложено последовательное или одновременное воздействие импульсов высокого напряжения (ИИН) и многофазного переменного напряжения (ИПН) (рис. 3.3).
Результаты полевых экспериментов по изучению воздействия трехфазного тока на сорные растения
Режим работы источника энергии имеет особенности, обусловленные выполнением технологического процесса уничтожения сорных растений на парах, посевах с.-х. культур (в основном пропашных), обочинах полей и дорог. Нагрузка для источника энергии определяется следующим: схемой соединения обмоток электрических аппаратов; электродной системой (схемой расположения ее отдельных элементов); степенью засорения участка поля сорняками их особенностями (вид и фаза развития) и распределением по участку.
Обычно сорные растения произрастают куртинами, поэтому на поле участки без сорняков чередуются с участками с высокой степенью засоренности, что сказывается на токе нагрузки, который меняется в широких пределах - от холостого хода до короткого замыкания. Колебания мощности нагрузки передаются на ВОМ трактора, жестко связанный с тепловым двигателем, поэтому при значительной и меняющейся нагрузке на двигатель проходят колебания различной частоты, при которых возникают колебания скорости коленчатого вала, ухудшается процесс сгорания топлива, снижается эффективная мощность, повышается износ трущихся частей и т.д..
В связи с этим на разработанном нами трехфазном электропрополыцике были изучены режимы работы трехфазных генератора и трансформатора [149, 181]. Анализ результатов экспериментальных исследований нагрузки преобразователя энергии выявил следующее: 1) при любом законе распределения растений по площади имеет место несимметрия токов по фазам преобразователя энергии (Зх-фазного генератора); 2) схема соединения обмоток высокого напряжения трансформатора с заземлением нейтрали позволяет уменьшить токи обратной последовательности в сравнении со схемой с изолированной нейтралью в 1,04...1,4 раза за счет протекания уравнительных токов нулевой последовательности; 3) при уровне засоренности менее 33 шт./м2 с точки зрения технологии целесообразно применение схемы соединения высоковольтной обмотки трансформатора с заземлением нейтрали. Если уровень засоренности выше 33 шт./м2, схема соединения обмоток существенного значения не имеет; 4) увеличение концентрации растений на одном небольшом участке приводит к большой разнице токов в фазах; 5) частота наиболее мощных составляющих нагрузки не превышает 5 Гц, поэтому схема поддержания напряжения должна обладать постоянной времени менее 0,2 с, то есть не более 0,05 с. Таким образом нагрузка на трехфазный источник носит несимметричный нестационарный характер, токи в фазах отличаются как мгновенными, так и средними значениями. Ток в первой по ходу движения фазе в 1,5...2 раза ниже токов последующих по ходу движения фаз. 1. Установлены внутренние общая и специфические функции всех структурных элементов электропропалывающей системы. Иерархию специфических функций можно выяснить по степени воздействия на объект обработки или степени изменения его физических свойств. 2. Варьирование числа и последовательности структурных элементов, их функций и видов энергии является основой для получения известных и изобретения новых способов и устройств для борьбы с сорной растительностью. 3. Выявленные особенности поражения корней многолетних сорняков электрической энергией легли в основу разработки способов комбинированного воздействия на них импульсного и переменного трехфазного тока. 4. Энергетико-технологический анализ мобильного электропропольщика позволил обосновать его параметры, от которых зависят полный КПД электропропольщика и отдельных его модулей, потери в каналах передачи; выявить взаимосвязь технологических, конструктивных и энергетических параметров. 5. Общий КПД агрегатов тягово-энергетической концепции для борьбы с сорняками (электропрополки) выше в сравнении с тяговыми агрегатами для механической обработки. 6. Нагрузка на трехфазный источник носит несимметричный нестационарный характер, токи в фазах отличаются как мгновенными, так и средними значениями. - исследование воздействия на сорные растения и их корневые системы переменного трехфазного, импульсного тока высокого напряжения и комбинированного (последовательного) их воздействия. - определение физических (электрических) параметров наиболее распространенных сорных растений; - получение токо-временных характеристик различных видов сорных растений при воздействии на них высокого напряжения; - определение продолжительности времени, необходимой для поражения (время жизни) растений при разных схемах их включения в электродную систему (ЭС); - определение для наиболее распространенных и вредоносных сорных растений дозы электрической энергии (Wfl) необходимой для их гибели; - сравнение микроструктуры растительной ткани до и после воздействия высокого напряжения; - выявление зависимости, характеризующей изменение содержания запасов питательных веществ в подземных органах корнеотпрысковых сорняков, определение оптимальных сроков обработки. В соответствии с этим для воздействия на растения программой предусматривалось использовать источник импульсных напряжений, разработка которого описана в разделе 3.6, и источник трехфазного напряжения.
Обоснование параметров, общая компоновка и этапы разработки электропрополыцика
Для переменного тока доза энергии Wa и время гибели t для наиболее распространенных на Южном Урале сорных растений были определены экспериментальным путем в лабораторных и полевых условиях.
Для этого были сняты более 300 осциллограмм тока, протекающего по сорным растениям разного вида, разных фаз их развития, включенным в цепи различных схем электродных систем.
Наиболее характерные осциллограммы динамики тока, проходящего через сорные растения, представлены на рис. 4.6. Из осциллограмм видно, что начальные 1о, максимальные токи Im и время достижения последних различны для разных видов растений и схем включения.
Более детальный анализ результатов выполнен по виду растений и по схеме их подключения к электродной системе, статистические характеристики приведены в прилож. 4.3. В них представлены значения начального тока Ь, максимального тока Im и время достижения последнего для анализируемых сорных растений. Анализ результатов показывает, что ток, проходящий через растение, в зависимости от вида последнего и схемы его включения в цепь может отличаться более чем в 10 раз (рис. 4.6...4.10).
Так, при одной и той же электродной системе (электрод - растение -электрод при U=10 кВ) начальный ток через марь белую, вьюнок полевой, щирицу и бодяк полевой соответственно составил 0,1; 0,09; 0,83; 0,98 А, максимальный ток по этим же растениям - соответственно 0,27; 0,36; 3,27; 3,92 А. При этом время достижения максимального тока составило 0,37; 0,30; 0,20; 0,17 с.
Включение в цепь электродной системы почвы и растений снижает значение максимального тока. Так, для схем включения: - электрод - растение - электрод; - электрод - растение - почва - электрод; - электрод - растение - почва - растение - электрод максимальные токи составили для щирицы соответственно 3,27; 0,53; 0,42 А, для бодяка полевого соответственно 3,92; 0,62; 0,52 А. Анализ экспериментальных данных показывает, что время достижения максимального тока находится в диапазоне 0,21...0,48 с для вьюнка полевого, 0,17...0,5 с для мари белой, 0,17...0,4 с для бодяка полевого, 0,2...0,44 с для щирицы. Время достижения максимального тока (летального исхода) зависит и от длины участка стебля, включенного в цепь электродной системы, то есть от высоты установки электрода от поверхности почвы. Так, при включении стебля по схеме электрод - растение - почва - электрод при длине участка 200 и 300 мм время летального исхода изменилось для бодяка полевого с 0,2 до 0,28 с; для щирицы с 0,22 до 0,28 с; при включении по схеме электрод - растение - почва - растение - электрод оно изменилось для бодяка полевого с 0,29 до 0,39 с для щирицы - с 0,28 до 0,44 с. Отсюда следует, что скорость движения транспортного средства с соответствующей настройкой электродной системы должна обеспечить контакт с растением в течение 0,17...0,5 с. Опыт электропрополки показывает, что схемы "а" и "б" не имеют практического применения для борьбы с сорняками и используются для образования тромба в культурных растениях (подсолнух, табак) с целью дозревания и подсушивания на корню или прореживания. Для электропрополки в основном используются схемы "в" и "г". Анализ динамики тока при разной длине участка стебля, включенного в цепь ЭС по схемам "в" и "г", показывает, что при установке электродов ближе к почве сокращается время достижения максимального тока (летального исхода), при этом величина его увеличивается. Включение в цепь двух растений (схема "г") по сравнению с одним (схема "в") увеличивает время летального исхода и снижает величину тока. Таким образом, установкой электродов можно менять нагрузку на источник энергии, а также распределять и уравновешивать ее по фазам. На рис. 4.11, 4.12 представлены зависимости времени гибели сорных растений от вида и фазы их развития, которые дают возможность разработать различные варианты электродных систем и их отдельных элементов (электродов), настраивать электродные системы для достижения эффективности поражения сорных растений, а также определять оптимальные ширину захвата и скорость движения электропрополыцика. По осциллограммам расчетным путем получены кривые величин летальной дозы энергии в зависимости от вида и периода вегетации растений (рис. 4.13). Величина летальной дозы отличается в 10 и более раз для разных видов и фаз развития растений. Летальная доза для щирицы и бодяка полевого (фаза цветение) достигает 3 кДж, для остальных не превышает 1 кДж. Ширину захвата и скорость движения агрегата при известной установленной мощности энергетической установки, можно определить по выражению (3.20).
