Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса
1.1 Условия эксплуатации и специфические требования к средствам механизации процессов производства семян в селекции и первичном. семеноводстве овощных культур 6
1.1.1 Технологические процессы при производстве семян в селекции и первичном семеноводстве овощных культур 6
1.1.2 Особенности условий осуществления технологических процессов в селекции и первичном семеноводстве овощных культур 12
1.2 Состояние механизации процессов в селекции и первичном семеноводстве овощных культур 15
1.2.1 Основная и предпосевная обработка почвы, внесение минеральных и органических удобрений 16
1.2.2 Посев семян 17
1.2.3 Посадка маточников 22
1.2.4 Уход за растениями 23
1.2.5 Уборка урожая 24
1.2.6 Обмолот семенников 25
1.2.7 Очистка, доработка вороха семян 25
2. Программа, условия, методика и схема опытов
2.1 Программа и методика экспериментальных исследований 31
2.2 Условия проведения исследований 32
2.3 Схема мелкоделяночных опытов 35
2.4 Методика выполнения работ по усовершенствованию и оценке технических средств 40
2.5 Устройство изучаемых технических средств 42
3. Результаты исследований
3.1 Технологический процесс высева селекционных образцов семян
3.1.1 Растениеводческие параметры 53
3.1.2 Функциональные показатели высевающих аппаратов 59
3.1.3 Функциональные показатели сеялки селекционной тепличной 62
3.1.4 Высев образцов семян на начальных этапах селекционного процесса (коллекционный, гибридный и селекционный питомники) 62
3.2 Технологические процессы уборки и доработки семян
3.2.1 Выделение семян из стручков и зонтиков с использованием шасталки ШСС-0,5 64
3.2.2 Шлифовка образцов семян 65
3.2.3 Функциональные показатели экспериментального образца горки сепарационной 66
3.2.4 Показатели качества работы пневматических сортировальных столов 68
3.3 Усовершенствованные технологии выращивания маточников овощных культур 70
3.4 Экономическая эффективность разработок 72
Выводы 73
Рекомендации производству 75
Библиографический список 76
Приложения
- Условия эксплуатации и специфические требования к средствам механизации процессов производства семян в селекции и первичном. семеноводстве овощных культур
- Состояние механизации процессов в селекции и первичном семеноводстве овощных культур
- Программа и методика экспериментальных исследований
- Технологический процесс высева селекционных образцов семян
Введение к работе
Одним из важнейших направлений повышения эффективности овощеводства является сортовой состав отрасли, селекция (Жученко А.А., 2002, Литвинов С.С., 2003). По экспертным оценкам вклад селекции в повышении урожайности культур доходит до 30-40%.
Выведение новых перспективных сортов овощных культур связаны со значительными объемами работ по выращиванию маточников и семенников на небольших участках, делянках, уборки семенников и обработки семян не больших образцов. Без комплексной механизации этих работ практически сложно вести селекционно-опытные работы на современном уровне, существенно расширить объемы и повысить эффективность селекционной работы
Работы по созданию средств механизации в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве сельскохозяйственных культур были начаты в нашей стране в начале шестидесятых годов. Значительные работы в этой области были выполнены ВИМ, НПО «Селекционная техника» г. Симферополь, Киевским СКБ, МолдНИИЗиО. За период 1964-1992 гг. только на МЗОК ВИМ было изготовлено около 30 тысяч селекционных машин 65 наименований (Машины для механизации...2002). Следует отметить, что многие из этих технических средств были рассчитаны на механизацию селекционных и семеноводческих процессов в зерновом хозяйства и не в полной мере учитывали особенности производства семян овощных культур.
С 1993 года в стране практически полностью прекращена разработка и приостановлено производство селекционно-семеноводческой техники (Анискин В.И., 2004). Имеющаяся в настоящее время в хозяйствах селекционно-семеноводческая техника выработала амортизационные сроки и нуждается в обновлении.
Решать проблему механизации процессов в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве в России закупкой машин за рубежом не удается из-за высоких затрат на приобретение, эксплуатацию и необходимости создания специальной системы сервисного обслуживания техники. В сложившихся условиях наибольшую перспективу в решении вопросов механизации селекционно-семеноводческих работ имеет доработка и возобновление производства отечественных селекционных машин для основных технологических процессов, и разработка нового поколения машин с учетом достигнутого технического уровня и конструктивных решений ([Никипелов Ю.Ф., 2001, Анискин В.И., 2004).
Целью настоящей работы является снижение затрат на выполнение технологических процессов в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве за счет использования усовершенствованных технических средств отечественного производства.
Положения диссертации, выносимые на защиту:
усовершенствованный технологический процесс производства семян в селекции и первичном семеноводстве овощных культур;
исходные требования и принципиальная схема сеялки для высева селекционных образцов семян овощных культур в открытом грунте;
- механизированный технологический процесс выделения семян из
зонтиков и стручков;
исходные требования на горку сепарационную роторную;
исходные требования на модернизацию шасталки семян ШСС-0,5.
Условия эксплуатации и специфические требования к средствам механизации процессов производства семян в селекции и первичном. семеноводстве овощных культур
Семеноводство овощных культур характеризуется многообразием технологических процессов и строгой рекламацией условий и режимов их выполнения (Лудилов В.А., 2000, Пивоваров В.Ф„1999, Luzny J.; Jarosova J., 1985). Семена однолетних растений получают посевом семян
непосредственно в грунт на постоянное место. У двулетних культур в первый год выращивают маточники, и в второй год из них семенники и семена. В производстве товарных семян двулетних культур практикуется также и беспересадочный метод семеноводства. Однако согласно «Положения о производстве семян элиты овощных, бахчевых культур, кормовых корнеплодов и кормовой капусты» (2001)» элитные семена овощных и кормовых корнеплодных растений (морковь, столовая и кормовая свекла, корневые формы петрушки и сельдерея, пастернак, кольраби, брюква, редис, репа, редька и цикорий корневой), лука и кочанных капуст выращивают только с пересадкой маточников.
На основе сопоставления специфики выполняемых операций и используемых технических средств в рассматриваемой отрасли семеноводства кроме процессов, выполняемых непосредственно селекционерами (апробация, опыление, сортопрочистки и т.д.) можно выделить следующие технологические процессы (Семеноводство овощных и бахчевых культур, 1991): - при производстве семян однолетних культур: основная и предпосевная обработка почвы; посев семян; уход за растениями (семенниками); уборка семенников; обмолот семенников; доработка вороха семян; - при производстве маточников двулетних культур: основная и предпосевная обработка почвы; посев семян; уход за растениями; уборка; хранение маточников; - при производстве семян двулетних культур из маточников: переборка маточников; основная и предпосевная обработка почвы; высадка маточников; уход за семенниками уборка семенников; обмолот семенников; доработка вороха семян.
С точки зрения механизации работ в первую очередь представляют интерес условия и требования к качеству выполнения этих технологических процессов, т.е. исходные (агротехнические) требования к технологическим процессам. Рассматриваемые требования к процессам производства товарных семян большинства культур к настоящему времени в основном известны (РД 10 03.16.01-87, РД 10 16.02-91, РД 10 16.03-91, РД 10 РФ 14-92, РД 10 РФ 15-92, ОСТ 10 216-98, ОСТ 10 275-2001, Технологии механизированного производства семян овощных культур, 2001; Типовые технологические карты ..., 1979; Долгих СТ., 1983, Сазонова Л.В., 1990, Леунов В.И., 2006, Технология механизированного производства семян редиса. Рекомендации, М., 1990). В то же время предусмотренные в нормативных документах требования к качеству выполнения технологических процессов для условий производства семян в селекции и первичном семеноводстве очевидно должны быть более жесткими. Например, РД 10 РФ 15-92 допускает потери по 1,5% семян в процессе их уборки и сушки. Селекционеры, как правило, на такие потери семян не допускают.
Микаеляном Г.А. (2005) обобщены и сформулированы условия возделывания, а также физико-механические и технологические характеристики семян и растений овощных культур.
Размещение культур в севообороте, предшественники и типы почв идентичны соответствующим показателям возделывания товарных овощей. Рациональные севообороты в овощеводстве, режимы обработки почвы в разных почвенно-климатических условиях страны разработаны акад. РАСХН Литвиновым С.С. (1998). Под семеноводческие посевы, как правило, выбирают защищенные от ветров участки на южных и юго-восточных склонах с плодородными, чистыми от сорняков и источников болезней почвами. В зависимости от зоны возделывания культур лущение почвы проводится на глубину от 8 до 10 см, зяблевая вспашка - от 22 до 30 см, предпосевная культивация одно- или двукратная на глубину от 6 до 15 см; доза внесения минеральных удобрений определяется по результатам анализа почв и вносятся они под зябь (Лудиов В.А., 2000, Weisskopf Е., 1989).
Состояние механизации процессов в селекции и первичном семеноводстве овощных культур
До последнего времени в нашей стране технические средства для механизации процессов в селекции овощных культур практически не проводились. Так, в «Системе машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981-1990 годы» в разделе «РС7. Комплексы машин для селекции, сортоиспытания и первичного семеноводства овощных и бахчевых культур» предусмотрены всего 16 позиций, и из них лишь три машины стояли на производстве: это станок для вырезки кочерыг СВК-1000, комплект малогабаритного оборудования для обработки почвы Мепол Терра и лущилка для зеленого горошка ЛЗГ. В последующем были поставлены на производство машины для возделывания лука-севка, молотилка для зеленого горошка МЗГ, подрезчик семенного гороха дисковый ПСГ-1,4, а также машины для уборки плодов огурца КОД-1,4 и томата КДП-1,4.
В то же время технические средства для механизации большинства процессов в селекции и первичном семеноводстве зерновых культур и товарном семеноводстве овощных культур разработаны и используются на практике (Медведев В.П., 1985, Braune Н.-О, 1985). По состоянию на 1990 г для этих целей в «Системе машин ...» предусматривались 78 технических средств, из них 30 были поставлены на производство. Очевидно конструктивные решения, рабочие органы этих машин могут быть использованы при решении вопросов механизации процессов в селекции овощных культур.
В селекции и первичном семеноводстве овощных культур эти процесс осуществляется техническими средствами общего назначения (Медведев В.П., 1985). Как и в товарном семеноводстве лущение почвы проводят лущильниками ЛДГ-20, ЛДГ-15 или ЛДГ-10 в агрегате тракторами К-700, т 150K и ДТ-75. На тяжелых почвах применяют дисковые бороны БДТ-3, БДН-3 в агрегате с трактором ДТ-75М (Технологии механизированного производства семян овощных культур. М., 2001). Зяблевую вспашку проводят 4-6 корпусными плугами с предплужниками ПЛН-4-35, ПЛН-5-35 и ПЛП-5-35. При необходимости зябь дискуют тяжелыми дисковыми боронами и проводят планировку поля в двух взаимноперпендикулярных направлениях длиннобазовым автоматическим планировщиком ПА-3 или П-2,8 в агрегате с тракторами К-700 и ДТ-75 М. Для предпосевной обработки почвы используют комбинированный агрегат РВК-3,6, культиватор КПС-4 с боронами БЗТС-1,0 и другие аналогичные агрегаты. Перевозка и внесение минеральных удобрений производится центробежными разбрасывателями 1-РМГ-4, РУМ-5 и РУМ-8.
При выращивании семян на сравнительно не больших участках для обработки почвы могут быть использованы технические средства для приусадебных участков (Живчиков Н.И., 1986) а также специально разработанные устройства (Hege H.-U, 1987).
Посев семян наиболее трудоемкое, узкое место в рассматриваемой отрасли овощеводства. Сложность решения проблемы объясняется большим разнообразием физико-механических и технологических свойств семян, различием требований к качеству заделки семян различных культур, а также высокими требованиями к качеству выполнения технологического процесса. В настоящее время в сельскохозяйственном производстве применяется множество сеялок, различающихся по принципу действия, способам и схемам посева, способам агрегатирования, комбинирования рабочих органов и т.д. (ЧичкинВ.П., 1984, Бузенков Г.М., 1976). Определяющими факторами пригодности сеялок к использованию в производстве семян в селекции и первичном семеноводстве являются функциональные показатели высевающих аппаратов. К настоящему времени в литературе приведено несколько классификаций высевающих аппаратов сеялок вообще (Бузенков Г.М., 1976, Слуцкий И.Л., 1936) и овощных в частности (Романовский Н.Н., 1969, Рузаева A.M., 1979, Чичкин В.П., 1984). Чичкиным В.П. приведена, на наш взгляд, наиболее совершенная классификация высевающих аппаратов (рис.1).
Программа и методика экспериментальных исследований
Задачами экспериментальных исследований являлись: 1. Обоснование растениеводческих параметров к технологическому процессу посева селекционных образцов семян. 2. Выявление перспективных конструкций овощных селекционных сеялок. 3. Усовершенствование технологического процесса выделения семян из стручков и зонтиков. 4. Обоснование исходных (агротехнических) требований к роторной горке сепарационной. 5. Установление эффективности использования разработок в селекционном процессе овощных культур. Для решения поставленных задач предусматривалось выполнение следующих экспериментальных работ: 1. Проведение лабораторно-полевых опытов по выявлению влияния приемов посева семян на динамику их прорастания и выход товарных маточников. 2. Лабораторные испытания высевающих аппаратов овощных сеялок. 3. Разработка и оценка качества работы овощных селекционных сеялок в лабораторно-полевых условиях. 4. Модернизация рабочих органов шасталки селекционно-семеноводческой ШСС-0,5. 5. Разработка экспериментального образца горки роторной сепарационной. 6. Осуществление производства семян овощных культур в опытно производственных условиях с использованием выполненных разработок.
Экспериментальные работы проводились в 2001-2005 годах в лабораториях ВНИИО, на опытно-производственной базе ОПХ Быково, Подмосковной экспериментальной базе ВИМ (ПЭБ ВИМ), лабораторные и лабораторно-полевые опыты - в питомниках размножения и на опытном поле отдела промышленных технологий ВНИИО.
Поля ОПХ Быково расположены в Центральной части поймы реки Москва - Быковском расширении. Почва аллювиально-луговая, сред несуглинистая. Содержание гумуса в пахотном слое 3,2-3,4%. Обеспеченность питательными веществами: фосфором (по Чирикову) -хорошая (22-24 мг на 100 г почвы ), калием (по Масловой)- низкая (11,4-16,7 мг на 100 г почвы), ph солевой вытяжки близка к нейтральной - 6,9; насыщенность основаниями высокая - 48-50 мг. экв. на 100 г почвы. Удельная масса почвы 2,65-2,7 г/смЗ, равновесная плотность 1,1-1,3 г/см . НВ - наименьшая влагоемкость 27% на абсолютно сухую почву.
Участок имеет высокую потенциальную и фактическую засоренность многолетними (15-170 шт./м ) (пыреем, окопником синим и особенно осотом розовым и мятой луговой), а также однолетними (чередой, щирицей, мокрицей, подмаренником цепким) сорняками (300-2100шт/м ). Особенно сложно складывается борьба с чередой и подмаренником, если упущены сроки внесения гербицидов, а также с мятой луговой. Мяту луговую не подавляют разрешенные для применения на моркови и столовой свекле гербициды. Она начинает, бурно расти, после уничтожения основной массы сорняков. Побеги мяты негативно влияют на культурное растение и сильно затрудняют уборку урожая. В годы раннего весеннего наступления теплого периода отмечено две волны всходов и отрастания сорняков. Предшественники для моркови столовая свекла, для столовой свеклы морковь. Участок подготавливался под опыты в соответствии с их схемами проведения.
Погодные условия в годы проведения исследований. были благоприятными для роста и развития растений свеклы и моркови. Особенно был благоприятным начальный период для получения всходов и роста растений (2001, 2004 и 2005 годы). Среднесуточные температуры, влажность воздуха и почвы, в мае и июне, были выше среднемноголетних данных. Июль отмечался умеренными температурами и достаточным количеством осадков. Метеорологические данные представлены в таблицах 2.1 и 2.2.
Технологический процесс высева селекционных образцов семян
Результаты лабораторно-полевых опытов показали, что в условиях обеспечения влажности верхнего слоя почвы на уровне не ниже 80 % НВ наивысшая полевая всхожесть семян достигается при заделке их на минимальную глубину посева (Таблица 3.1). С увеличением глубины высева семян большинства овощных культур наблюдается тенденция к снижению их полевой всхожести. Очевидно, это связано с тем, что при этом из-за ухудшения доступа кислорода и повышения сопротивления почвы проростки части семян погибают не достигая поверхности почвы. В то же время полевая всхожесть семян столовой свеклы Бордо при заделке клубочков на 20 мм ниже, чем при заделке на глубину 30 мм. Это происходило из-за выноса клубочков первыми проростками на поверхность почвы.
В условиях не орошаемого овощеводства уровень полевой всхожести семян в основном определяется складывающимися климатическими условиями весеннего периода. Здесь лимитирующим фактором является влажность почвы на глубине заделки семян. Наши наблюдения показали, что в период посева семян при отсутствии осадков идет интенсивное высушивание почвы (Таблица 3.2). Этот слой почвы был более чувствительным также и на осадки. Влажность верхнего слоя почвы независимо от формы поверхности и времени нарезки гребней быстро менялась, соподчиняясь внешним факторам. Устойчивые условия для прорастания семян по уровню влажности почвы в год проведения опыта наступили только после осадков 18 июня. В то же время в слое 5-Ю см почва имеет более высокую и стабильную влажность, особенно на ровной поверхности и осенних гребнях. В слое 5-Ю см влажность почвы на весенних гребнях была существенно ниже, чем на гребнях осенних и ровной поверхности. По показателю влажности почвы последние два фона не имели существенной разницы. В условиях 2002 года семена, высеянные на глубину до 3 см начали прорастать только после 18 июня. При посеве семян на глубину 5 и 7 см во все годы проведения опытов всходы появлялись вне зависимости от осадков. Хотя полевая всхожесть семян при этом стабильно низкая - на уровне 24-38 %.
Наши наблюдения за динамикой прорастания семян столовой моркови на производственных условиях ряда хозяйств Раменского района в 2000 -2005 годах показали, что с уменьшением глубины заделки семян возрастает доля посевов как с высокой, так и с очень низкой полевой всхожестью. Высокая полевая всхожесть семян наблюдалась при посеве их в ранние сроки в годы с теплой, влажной весной (2004 г), а низкая - в годы с длительно сухой весной (2002). С увеличением глубины заделки семян возрастает доля посевов со средним уровнем полевой всхожести и практически не наблюдаются случаи изреженных посевов. Здесь отклонение величины фактической полевой всхожести семян от среднего многолетнего минимальное.
В процессе проведения мелкоделяночных опытов в 2001-2003 гг. выявлено, что из различных способов мульчирования посевов, наиболее эффективны укрытия из лутросила (полотно укладывается непосредственно на почву и закрепляется по краям) (Таблица 3.3). Это укрытие позволяет даже в засушливых условиях при ограниченном числе поливов получать устойчиво хорошие всходы.
Опыты подтвердили установленные в опытах ТСХА (Леунов И.И., 1998), Ehmke V. (1987), Anon. (1987) и Johnston А.М (2003) эффективность технологического приема заделки семян с вдавливанием в посевное ложе. Эффект от данного приема начинает проявляться уже при уплотнении давлением 50 кПа, и практически не возрастает с увеличением давления от 100 кПа и выше (Таблица 3.4).
При повышении давления прикатывания семян в почву выше 250-300 кПа они углубляются ниже дна семенного ложе сошника и заделываются в почву по глубине не равномерно.
Вдавливание семян в почву кроме повышения их полевой всхожести способствует также сокращению сроков появления всходов при возделывании культуры как на ровной поверхности, так и на гребнях (Таблица 3.5).
