Исследование влияния режимных параметров СВЧ-поля на качественные показатели семян гречихи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Заплетина, Анна Владимировна

• Заплетина, Анна Владимировна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Заплетина, Анна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

1.1 Современное состояние производства гречихи.

1.2 Существующие способы обеззараживания семян крупяных культур.

1.3 Обзор существующих установок для СВЧ-обработки семян.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛИЯНИЯ ЭМПСВЧ НА ПОВЫШЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕМЯН ГРЕЧИХИ.

2.1 Технология сверхвысокочастотной обработки семян и ее особенности.

2.2 Обоснование параметров и области экспериментальных исследований.

Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ

СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СЕМЯН ГРЕЧИХИ.

3.1 Обоснование и выбор параметров процесса обеззараживания семян ЭМПСВЧ.

3.2 Активное планирование эксперимента по определению эффективных режимов по обеззараживанию семян гречихи энергией СВЧ-поля.

3.3 Методика проведения лабораторного опыта по определению эффективных режимов СВЧ-обработки семян гречихи.

3.4 Методика проведения полевого опыта по определению эффективных режимов СВЧ-обработки семян гречихи.

Выводы.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЭНЕРГИИ НА МИКРОФЛОРУ ВСХОЖЕСТЬ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕМЯН ГРЕЧИХИ.

4.1 Результаты влияния параметров СВЧ-энергии на температуру нагрева семян.

4.2 Результаты влияния параметров СВЧ-энергии на всхожесть семян в лабораторных условиях.

4.3 Результаты исследования влияния параметров СВЧ-поля на обеззараживание семян от бактерий Botrytis cinerea.

4.4 Результаты исследований по влиянию параметров СВЧ-обработки на зараженность грибами рода Fusarium oxysporum.

4.5 Результаты исследования по влиянию параметров СВЧ обработки на зараженность бактериозом.

4.6 Влияние параметров СВЧ-поля на всхожесть в полевых условиях и качественные характеристики семян гречихи.

4.7 Выбор оптимальных режимов предпосевной обработки семян ЭМПСВЧ по результатам проведенных опытов.

4.8 Расчет СВЧ-установки обработке семян гречихи.

Выводы.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СЕМЯН ГРЕЧИХИ ЭНЕРГИЕЙ СВЧ - ПОЛЯ.

5.1 Расчет капиталовложений.

5.2 Расчет годовых эксплуатационных затрат.

5.3 Расчет чистого дисконтированного дохода за три года.

5.4 Расчет экономической эффективности применения СВЧ установки для среднего хозяйства.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния режимных параметров СВЧ-поля на качественные показатели семян гречихи»

Анализ тенденций развития агропромышленного комплекса России показывает, что рост энергетических и материальных затрат на производство продукции растениеводства опережает рост урожайности.

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), направленных на улучшение посевных и урожайных качеств семян [10, 12, 14, 41, 47]. Получение полноценного урожая во многом зависит от качества посевного материала, поэтому обработка семян перед посевом является одной из важных предпосылок рентабельного производства сельскохозяйственных культур.

При выборе культуры учитывался коммерческий интерес. Начиная с 2008 года, рынок гречневой крупы постоянно колеблется, эта крупа регулярно вырастает в цене. Время от времени гречка становится дефицитным продуктом. Это частично объясняется нестабильностью получаемых урожаев. Если в 2009 году на территории РФ было собрано 564 тыс. т гречихи, то в 2010 году урожай сократился до 372 тыс. т, а в 2011 году неожиданно вырос до 818,8 тыс. т. При этом спрос на гречку остается стабильно активным. Благодаря вмешательству правительства, разница между закупочной ценой у производителей и отпускной ценой в розничной торговле за последние 3 года снизилась до минимальной. Этот факт также стимулирует производителей на выращивание гречихи [39, 40].

Как культура гречиха имеет ряд преимуществ, интересных для фермерского хозяйства:

- ей не страшны бедные или неудобные почвы, поэтому под гречиху можно отводить поля, не пригодные для выращивания других культур;

- у гречихи короткий период вегетации, она сеется позже других зерновых культур, а собирается раньше, что делает ее выгодной для многопрофильного хозяйства;

- технология выращивания гречихи не предусматривает таких дополнительных работ, как подкормки и прополки, так как культура в удобрениях не нуждается, а с сорняками борется сама. Благодаря этому гречиху можно выращивать на истощенных и засоренных сорняками полях. Урожай от этого не уменьшится, а пахотный слой на таком поле значительно улучшится.

Таким образом, выращивание гречихи в многоотраслевом хозяйстве позволяет занять неудобные площади, использовать для ухода время, не занятое другими работами, и получать дополнительный доход за счет увеличения урожайности при помощи предпосевной обработки семян.

В связи с ростом населения страны возрастает и потребность обеспечения населения России качественными, экологически чистыми и безопасными продуктами питания, что является актуальной задачей.

Один из эффективных способов решения данной задачи - повышение качества посевного материала с помощью воздействия на семена физическими факторами. Для этого используются разнообразные способы предпосевной обработки семян - обогрев, воздействие электрических, магнитных и других полей. В нашей стране и за рубежом исследования в этой области проводились такими учеными, как М.Г. Евреинов, A.C. Гинзбург, Л.Г. Прищеп, И.Ф. Бородин, С.П. Лебедев, A.M. Басов, Ф.Я. Изаков, В.И. Тарушкин, A.M. Худоногов, Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, и их научными школами. Результаты исследований дали положительный результат [91].

Наиболее эффективным в решении поставленной задачи является способ обработки семян в ЭМСВЧ. Он сочетает в себе электрическое и тепловое воздействие на семена.

Высокочастотный нагрев семян позволяет значительно сократить продолжительность технологического процесса предпосевной обработки и 5 дает лучшие показатели обеззараживания семян, чем термические, химические, механические и другие способы. Благодаря эффекту селективности высокочастотного нагрева, вредители, имеющие большую влажность, нагреваются сильнее, чем семена, и погибают на всех стадиях своего развития [84, 95].

Поэтому объектом исследования является электротехнология предпосевной обработки семян гречихи.

Предмет исследования: взаимодействие параметров СВЧ-поля и качественных показателей семян гречихи.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

- разработан способ подготовки семян гречихи к посеву;

- разработаны математические модели электротехнологических режимов обработки семян гречихи в ЭМПСВЧ;

- разработана установка для реализации технологии предпосевной обработки семян гречихи в ЭМПСВЧ.

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Заплетина, Анна Владимировна

Общие выводы

1. Проведенный анализ современных методов подготовки семян крупяных культур к посеву показывает, что среди множества существующих способов обеззараживания семян крупяных культур наиболее перспективным является использование СВЧ-поля.

2. Теоретические исследования позволили обосновать параметрьі и определить область экспериментальных исследований обработки сєімян гречихи в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. Из анализа зависимостей выбрана область экспериментальных исследований:

- удельная мощность от 900 до 1800 Вт/дм3;

- экспозиция от 30 до 90 с.

3. Методика активного планирования эксперимента по плану Коно 2 позволила определить эффективные режимы: удельная мощность 900 Вт/дм , экспозиция 30-90 с. Увеличение полевой всхожести на 10 % отмечено при экспозиции 30 с. Снижение зараженности на 78 % - по грибам р. Botrytis і cinerea при экспозиции 90 с; на 27 % - по грибам р. Fusarium oxysporum, экспозиция - 30, 90 с; на 100 % - по бактериозу, экспозиция - 30-90 с. Снизилось количество мелких семян и количество семян с молочной степенью зрелости на 20,8 и 31% соответственно

4. Разработанная технология обеззараживания и стимуляции семян I гречихи, основанная на использовании устройства для предпосеыной обработки (патент РФ на полезную модель № 54284), позволяет реализовать рациональные режимы СВЧ-обработки семян гречихи (патент на изобретение № 2300865 «Способ подготовки семян к посеву») (удельная мощность 900 Вт/дм3 при экспозиции от 30 до 90 с) и обеспечивает увеличение урожайности гречихи до 7,7 ц/га (10 %). ¡

5. Внедрение предпосевной СВЧ-обработки семян гречихи при площади посева

100 га позволяет получить дополнительный доход в размере 1050 тыс. руб/год. Чистый дисконтированный доход за три года составит 1040 тыс. руб/год.

101

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Заплетина, Анна Владимировна, 2012 год

1. A.c. 1607081 СССР, МКИ Н 05 В 6/46. Устройство диэлектрическогоIнагрева сыпучих материалов Текст. / Г.И. Цугленок, Г.В. Новикова, В.В. Новиков, Н.В. Цугленок, А.Е. Багоян. // БИ. 1990. - № 42.

2. A.c. 950214 СССР. Способ предпосевной обработки семян Текст. / Н.В. Цугленок // БИ. 1982. - № 30. :

3. A.c. № 563938 СССР. Способ обработки семян сельскохозяйственныхкультур Текст. / Г.И. Цугленок, Н.В. Цугленок // БИ. 1977 - № 25'.11 11

4. Алексеева, Е.С. Селекция, генетика и биология гречихи Текст. / Е.С. Алексеева, Г.Б. Демиденко; ВНИИ Орел, 1971. - 194с. j

5. Алиев, И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию Текст. / И.И. Алиев Ростов н/д: Феникс, 2004. - 480 с.

6. Барышев, М.Г. Влияние электромагнитного поля на физикоj |химические и биологические системы Текст. / М.Г. Барышев, Г.М. Касьянов// Хранение и переработка сельхозсырья.-2001-№9.-С.17-1'9.

7. Басов, A.M. Электрическое поле как стимулятор улучшения посевных качеств зерновых культур Текст. / A.M. Басов, П.Д. Потанин, Г.А. Ясное; // Вести сельхознауки. 1960. - № 2.

8. Басов, A.M. Электрозерноочистительные машины Текст./ А. М.I

9. Басов и др.; М.: Машиностроение, 1968. !i

10. Бекузарова, С. А. Повышение всхожести семян бобовых трав СВЧ-обработкой Текст. / С. А. Бекузарова; Механизация и электрификация с.х.- 2007. № 2. - С. 7-8.

11. П.Билай, В.И. Микроорганизмы возбудители болезней растений Текст./ В.И. Билай - Киев: Наук, думка, 1988.

12. Бобрышев, Ф. И. Эффективные способы предпосевной обработки семян Текст. / Ф.И. Бобрышев, Г.П. Стародубцева, В.Ф. Попов// Земледелие. 2000. - №3. - 45 с.

13. Бородин, И.Ф. Электромагнитное управление ростовыми процессами в растениеводстве Текст. / И.Ф. Бородин//Автоматизация с.-х. производства: тез. докл. междунар. науч-техн. конф. Углич, 1997. С. 3:- 4.

14. Бородин, И.Ф. Электроозонированная сушка зерна Текст.// И.Ф.

15. Бородин, Н.В. Ксендз, И.И. Дацков.// Механизация и электрификация с.х,- 1993.-№7.-с. 22.

16. Бородин, И.Ф. Использование электромагнитных полей СВЧ для обеззараживания комбикормов Текст. // Вестник с.-х. науки, 1988.

17. Борьба с вирусными болезнями растений Текст. :пер. с нем. / под ред. И.Г. Атабекова-М.: Агропромиздат, 1986.

18. Бродский, В.З. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей (справ, изд.) Текст. / В.З. Бродский, Л.И. Бродский, Т.И. Голикова. М.: Металлургия, 1982. - 752 с.

19. Будько, И.А. Методы разделения семян зерновых культур в электростатическом поле Текст.// Механизация и электрификация с.х. / И.А. Будько, И.Ф. Бородин, В.И. Тарушкин; 1974.-№ ll.-C.-33j

20. Ведров, М.Г. Сибирское растениеводство Текст. / М.Г. Ведров, Е.В.і

21. Дмитриев, А.Н. Халипский; КрасГАУ- Красноярск, 2002.

22. Ведров, Н.Г. Практикум по растениеводству Текст.: учеб. пособие / Н.Г. Ведров Красноярск: Изд-во Краснояр. аграр. ун-та, 1992.-384с.

23. Воробьев, Г.А Физика диэлектриков Текст. / Г.А. Воробьев, Ю.П. Похолков, Ю.Д. Королев.- Томск: изд-во ТПУ, 2003. 244 с. і

24. Воробьев, В.В. Производство продукции из мидий с использованием СВЧ-энергопровода Текст. //В.В. Воробьев; Рыбная пром-сть 2004. № 3. С. 37-39.с.ггвана

25. Воробьев, В.В. Эффективные СВЧ-технологии в производстве продукции из гидробионтов Текст. // В.В. Воробьев; Рыбная пром|-сть 2004.-№2.-С. 15-19.

26. Гордеев, A.B. Россия зерновая держава Текст. / A.B. Гордеев, В.А. Бутковский. Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: ДеЛи принт, 2009. - 471

27. ГОСТ 10247-76 Семена гречихи. Сортовые и посевные ка^е Текст. М.: Изд-во стандартов, 1976.

28. ГОСТ 10968-88 Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания Текст. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

29. ГОСТ 12044-93 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями Текст. М.: Изд-во стандартов, 1993. ^

30. ГОСТ 19092-92 Гречиха для переработки в крупу. Технические условия Текст. -М.: Изд-во стандартов, 1992.

31. Турецкий, Н.И. Электромагнитные методы воздействия биосистемы Текст. / Н.И. Турецкий // Электроснабжение! и электрификация. М., 1997 - С. 65-67. j

32. Заплетина, A.B. Исследование параметров СВЧ-энергии качественные и количественные показатели семян гречихи Текст. / A.B. Заплетина, Г.И. Цугленок // Вестник КрасГАУ Красноярск, 2008,-№6.-С. 158-165.

33. Заплетина, A.B. Способ подготовки семян к посеву/А.В. Заплетина // Студенческая наука взгляд в будущее: мат-лы Всерос. студ. нгуч.-практ. Конф. Текст. / Краснояр. гос. аграр. ун-т Красноярск, 2006. С. 171-172.унна