Обоснование параметров технологического процесса улучшения посевных свойств семян зерновых культур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Крон, Роман Викторович

• Крон, Роман Викторович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Крон, Роман Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПРЕДПОСЕВНОЙ

СТИМУЛЯЩИ СЕМЯН

1.1. Влияние различных факторов, применяемых при стимуляции, на посевной материал

1.2. Обзор технических средств для предпосевной стимуляции семян

1.3. Выводы • л.,"' ;■•>:■•• Д '

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДПОСЕВНОЙ

СТИМУЛЯЦИИ СЕМЯН

2.1. Физиологические аспекты действия магнитных полей на биологические объекты

2.2. Энергопередача при стимуляционных воздействиях магнитными полями и ее влияние на скорость протекания биологических реакций

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика определения степени воздействия градиентного магнитного поля на воду

3.2. Методика оценки посевных качеств семян

3.3. Описание лабораторной установки 4 б

3.4. Методика определения параметров технологического процесса и получения математических зависимостей для описания процесса предпосевной обработки семян

3.5. Методика определения оптимальных доз воздействия электромагнитного поля на посевной материал

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Результаты исследований по определению влияния электромагнитного поля на свойства воды

4.2. Результаты определения влияния предпосевной обработки посевного материала градиентным магнитным полем

4.3. Результаты испытания установок роторного типа для предпосевного стимулирования семян градиентным магнитным полем

5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УЛУЧШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ СВОЙСТВ СЕМЯН ЗЕРНОВЬК КУЛЬТУР С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

ОБЩИЕ ВЫВОда И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров технологического процесса улучшения посевных свойств семян зерновых культур»

Более 250 лет ученые пытаются самыми различными физическими факторами повлиять на развитие и продуктивность растений и к настоящему времени накоплен большой и в значительной степени весьма ценный материал, так или иначе характеризующий эти процессы. Хотя высказано немало ценных соображений относительно механизма действия физических факторов, тем не менее до сих пор недостаточно обоснована гипотеза, которая бы удовлетворительно вскрывала причины стимуляционных воздействий.

К настоящему времени накоплен большой, весьма ценный материал, так или иначе характеризующий эти процессы. В последние годы внимание многих исследователей все больше привлекает электромагнитная обработка семян, не требующая больших материальных затрат на изготовление оборудования, легко стыкующаяся с современными агротехническими приемами и имеющейся сельскохозяйственной техникой, практически безопасная для обслуживающего персонала и посевного материала (чего не скажешь о химической обработке) и дающая весьма обнадеживающие положительные результаты.

Воздействие постоянных и однородных магнитных полей на семена в настоящее время уже довольно хорошо изучено.

Некоторые варианты установок для обработки посевного материала различными разновидностями магнитных полей используются во всем мире. В Горьковском сельскохозяйственном институте разработан проект и изготовлена машина, обеспечивающая обработку семян в поле коронного разряда, в магнитном поле и с одновременным воздействием обоими факторами; установки для предпосевной обработки семян магнитными полями "УМоС" и "Биомаг", разработаны и изготовлены в Канаде фирмой "Гарольд Форстер Ин-дастриес Лимитед" и широко используются фермерами Америки и Канады.

Общий недостаток известных технологий с использованием предпосевной обработки семян электромагнитными полями - невозможность точного прогнозирования результатов обработки, в том числе определения необходимых параметров электромагнитного поля, для получения стабильного положительного эффекта. Это объясняется сложностью физических воздействий на посевной материал, многообразием функциональных изменений в процессах жизнеобеспечения прорастающих семян и неоднозначной ответной реакцией каждого отдельно взятого семени на эти воздействия.

Недостаточная теоретическая и экспериментальная обоснованность механизма действия физических факторов на посевной материал, отсутствие глубоких исследований самого технологического процесса и нестабильность эффекта положительного влияния на семена, существенно затрудняют промышленное внедрение в процесс подготовки посевного материала предпосевной стимуляции его электромагнитными полями.

Все это свидетельствует об актуальности разработки технологического процесса предпосевной стимуляции семян и обоснования его параметров.

Данная работа направлена на теоретическое и экспериментальное обоснование такого технологического процесса, который позволил бы обеспечить стабильное повышение посевных качеств семян сельскохозяйственных культур в условиях отечественного сельскохозяйственного производства.

Изучение влияния электромагнитных полей на посевные качества семян проведено в соответствии с научно-исследовательской работой НИОКР по договору с главным управлением высших учебных заведений, регистрационный № 124-52-1А, на конкурсной основе.

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, принята к рассмотрению заявка на получение патента.

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Крон, Роман Викторович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

При анализе результатов исследований, проведенных в ходе выполнения данной работы, можно сделать следующие выводы.

1. При воздействии электромагнитных полей на биологические объекты, наряду с изменением протекания различных физио-лого-биохимических процессов, происходит изменение структуры и свойств воды, содержащейся в семени. Получены численные значения коэффициента термодинамической активности воды: значения коэффициента изменяются от 0,75 до 1,4. Установлена связь между скоростью протекания биологических реакций, параметрами магнитного поля и коэффициентом, характеризующим структурные изменения воды.

2. Процесс обработки посевного материала с параметры магнитного поля от 0,03 Тл до 0,06 Тл при экспозициях от 3 до 10 секунд для озимого ячменя и от 0,03 Тл до 0,075 Тл при тех же экспозициях для озимой пшеницы приводит к. повышению посевных качеств семян. Увеличение значений параметров обработки (до 0,07 Тл, 3 с для ячменя и до 0,08 Тл, 3 с для пшеницы) приводит к снижению эффекта обработки. Дальнейшее увеличение индукции и экспозиции приводит к угнетению ростовых процессов.

3. Оптимальными параметрами обработки посевного материала являются.: для озимого ячменя - режимы со значениями индукции и экспозиции от 0,05 Тл 3 с до 0,06 Тл 10 с; для озимой пшеницы - от 0,065 Тл 3 с до 0,075 Тл 10 с. Всхожесть возрастала в среднем: для ячменя от 10,7% для семян с высокими исходными посевными качествами до 40,7% для некондиционных семян, энергия прорастания - от 10,2% до 27,6% по сравнению с контрольными, необработанными семенами; для озимой пшеницы: всхожесть - от 6,2% до 37,7%, энергия прорастания - от 5,9% до 29,0%.

4. Увеличение всхожести до 40% при обработке некондиционного по посевным качествам'зерна позволяет использовать данный способ стимуляции при производстве гидропонного зеленого корма для скота и птицы.

5. Разработанная методика расчета параметров электромагнитных устройств для обработки посевного материала позволяет изготавливать установки производительностью до 5 т/час.

6. Экономическая эффективность предпосевной стимуляции семян градиентным магнитным полем составляет 236,6 руб/га в ценах июля 1998 г. Результаты расчетов показывают, что данный технологический процесс является рентабельным, что позволяет рекомендовать его использование в фермерских и коллективных хозяйствах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Крон, Роман Викторович, 1999 год

1. Абрамова Н.В. Изучение действия электрофизических факторов на биологические объекты // Электронная обработка материалов. 1980. -№5. -С. 57-59.

2. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. М., 1990. - 97 с.

3. Арбер C.JI., Файтельберг-Бланк В.Р. О механизме биологического действия электромагнитного поля на клетку / / Электронная обработка материалов. 1974. - №3. - С. 67-70.

4. A.C. №1575979 /СССР/ Устройство для предпосевной обработки семян. /Санин А.Ф., Шевченко С.А. №443157/30-15: Заявл. 30.05.88; Опубл: Б.Н. 1990 Бюл.№25

5. A.C. №1802976 /СССР/ Способ предпосевной обработки семян и устройство для его осуществления. /Давыдбаев Х.К., Дьячков В. В., Бахрамов К.Б., Даминов Г. №4808250/15: Заявл. 08.02.90; Опубл: Б.Н.- 1993 Вал.№11

6. A.C. №1486075 /СССР/ Устройство для предпосевной обработки семян. /С.Д.Кутис; Т.Л.Кутис №4245078/30-15: Заявл. 15.05.87; Опубл: Б.Н. 1989 Бкш.№22

7. A.C. №923400 /СССР/ Устройство для. магнитной обработки семян. /Сергеев A.A., Гладков Г.И., Папорков В.П.,'Мельников O.A. №3254970/30-15: Заявл. 14.02.81; Опубл: Б.Н. 1982 Бюл .№12

8. A.C. №959651 /СССР/ Установка для предпосевной обработки семян. / П.Д.Ирха, В.Б.Игнатухин, А.П.Ирха №3288729/30-15: Заявл. 12.05.81; Опубл: Б.Н. 1982 Бюл.№35

9. A.C. №950213 /СССР/ Установка для магнитной обработки семян. /Э.А.Мельников, А.С.Морозов №3260972/30-15: Заявл. 16.03.81; Опубл. 15.08.82 Бюл. №30.

10. Басов A.M., Каменир Э.А., Файн Б. В. Вопросы дозирования при стимулированиии семян физическими воздействиями// Вестник, с.-х. науки.- 1981.- №6.-С.109-116.

11. Батыгин Н.Ф. Использование ионизирующей радиации при управлении жизнедеятельностью растений: Дис. . дбн.- JI., 1968. -251 с.

12. Батыгин Н.Ф. Биологические основы предпосевной обработки семян и зоны ее эффективности //Сельскохозяйственная биология. 1980. Т.15. - №4. - С.504-509.

13. Батыгин Н.Ф., Говорун Р.Д., Данилов В.И. и др. Метод предпосадочной обработки клубней картофеля градиентным магнитным полем. Сообщение ОИЯИ. Дубна, 1981, Р19-85-963.

14. Батыгин Н.Ф., Потапова С.М., Кортава Т.С. Перспективы использования факторов .воздействия в растениеводстве. -М., 1978. -55с. -С. 71-74

15. Блонская А.П., Окулова В.А. Влияние электрического поля на биопотенциалы в проростках и растениях пшеницы// Науч.тр. /ЧИМЭСХ-1976. -Вып.109. -С. 81-83.

16. Блонская А.П., Окулова В.А. К вопросу механизма воздействия электрического поля на семена// Науч.т.р/ ЧИМЭСХ. -1977.-Вып.121. -С. 32-35.

17. Бобрышев Ф.И., Редькин В.М., Стародубцева Г.П., Габриелян Ш.Ж. Влияние магнитных полей на посевные качества семян и продуктивность зерновых культур // Пути повышения урожайности с.-х. культур: Сб.науч.тр. / Ставроп.ГСХА. Ставрополь, 1995. - С.33-36.

18. Батыгин Н.Ф., Данилов В.И. и др. Устройство для обработки посевного материала //A.C. №1152540 /СССР/ №3476113/30-15, заявл.- 26.07.82, опубл. 30.04.85 Бюл. №16.

19. Влияние магнитных полей на посевные качества семян и продуктивность зерновых -культур /Ф.И.Бобрышев, В.М. Редькин, Г.П.Стародубцева, Ш.Ж.Габриелян// Пути повышения урожайности с.-х. культур: Сб.науч.тр. /Ставроп. ГСХА. Ставрополь, 1995. -С. 33-36.

20. Годунов В.А., Власов В.П., Фанян Г.Г. Влияние предпосевной обработки семян магнитными и электрическими полями на рост// Науч. тр./ Кубан. С.-х. ин-т. -1975. -Вып.98. -С. 90-92.

21. Гуман А.К. Особенности талой воды. В сб. Структура и роль воды в живом организме. -Л.: ЛГУ, -1966, вып.1

22. Данилов В.И. Магнитное поле и сельское хозяйство.- Дубна, 1987.-15 с.

23. Детлаф A.A., Яворский Б.М. Курс физики: уч. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1989. - С.226-287.

24. Джонс Д., Мак-Фадена Б. Новое о биомагнетизме. Т.1 и 2. - Нью-Йорк, Лондон. - 1989.

25. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. -М., "Колос", 1972. -204 с.

26. Дмитриев A.M., Страцкевич Л.К. О значимости прибавки урожая при производственной проверке агроприема предпосевного облучения семян //Механизация земледелия, эксплуатация и ремонт МТП. Минск. -1981. -С.96-103.

27. Дмитриев A.M., Страцкевич Л.К. Стимуляция роста растений. Минск, "Урожай", 1986. - 116 с.

28. Дорохов Г.П., Боголепова Н.И. Перспективы применения электромагнитных полей в растениеводстве. Алма-Ата, 1984. -С.58.

29. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта /с основами статистической обработки результатов исследований/ -М., 1979. -416 с.

30. Живописцев E.H., Канцинель М.В. Исследование процесса предпосевной обработки семян импульсным магнитным полем// Рациональная электрификация сельского хозяйства. -М., 1984. С. 35-38.

31. Зелепухин В.Д., Зелепухин И.Д. Ключ к "живой" воде. Алма-Ата, 1987. -178 с.

32. Ирха П.Д., Кочетов Ю.В. Влияние электромагнитной обработки семян на урожайность риса// Использование электроэнергии в процессах сельскохозяйственного производства. -Краснодар, 1980.-С. 3-5.

33. Исмаилов Э.М. Взаимодействие электромагнитного поля тепловой интенсивности с клетками//Механизм биологического действия электромагнитных излучений. -Пущино, 1987. -С. 2425.

34. Использование электромагнитных полей для повышения посевных качеств семян ячменя /Ф.И.Бобрышев, Г.П. Стародубцева, Е.А.Свириденко, Ш.Ж.Габриелян// Пути повышения урожайности с.-х. культур: Сб. науч. тр. Ставроп. ГСХА. -Ставрополь, 1995. -С. 36-40.

35. Использование физических воздействий для предпосевной обработки семян /Н.Ф.Ватыгин, В.В.Куварин, Э.А.Каменир, А.М.Дмитриев: Материалы к заседанию Науч. -Техн. совета МСХ СССР. -М., 1984. -46 с.

36. Исследование влияния электромагнитных полей на биологические объекты: Отчет о науч.-исслед. работе /Кишинев, с.-х. ин-т.- Кишинев. 1985. - 65 с.

37. Казначеев В.Л., Михайлова Л.П. Биоинформация функции естественных электромагнитных полей. -Новосибирск: Наука. 1985. -112 с.

38. Карасенко В.А., Заяц Е.М., Баран А.Н. Электротехнология. -М.: -Колос, -1992. -С. 251-299.

39. Китлаев Б.И. Биофизические аспекты перспективных электротехнологий в растениеводстве// Основные вопросы энергетики в защищенном грунте. -М., 1982. -С. 65-72

40. Коган A.B., Сагава Т.С. Дорожкина Л.И. О механизмах биологического действия постоянного магнитного поля// Влияние магнитных полей на биологические объекты. -М., 1971. -С 86-104.

41. Костин В.И., Ермохин В.И. Улучшение посевных качеств семян яровой пшеницы в результате обработки их физическими факторами// Тезисы I Всесоюз. совещ. по применению физического и химического мутагенеза в сельском хозяйстве. Кишинев, -1987. -С. 13.

42. Костин В.И. Эффективность предпосевной обработки клубней картофеля градиентом магнитного поля// Применение низкоэнергетических физических факторов в биологии и сельском хозяйстве: Тез. докл. конф. -Киров, 1989. -С.121-122.

43. Кутепов A.M., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология: Учеб. для тех. вузов. М. : Высш. шк., 1985. - С. 15-68.

44. Линеш И., Ляга Й. Основные таблицы математической статистики. М., Финансы и статистика., 1985. - 356 с.

45. Лихачев B.C. Некоторые вопросы лабораторной и полевой всхожести семян зерновых культур// Бкш. /ВНИИ растениеводства. -1973. -Вып. 33. -С. 24-33.

46. Лихачев B.C. Связь силы роста семян, с ростом, развитием и продуктивностью формирующихся из них растений// Науч. тр. по прикладной ботанике, генетике, селекции. -1984. -Т.89. -С 81-88.

47. Лихачев B.C. Сила роста семян и ее роль, в оценке качества// Селекция и семеноводство. -1983. -№1. -С. 42-44.

48. Лучинский А.Р. Методы и средства подготовки семян к предпосевной обработке низкоэнергетическим электромагнитным полям: Дис. . ктн. -Харьков, 1982. -145 с.

49. Ляхова Р.Н., Свириденко Е.А., Стародубцева Г.П. Машина для предпосенной обработки семян в электрических полях: Ин-форм. лист. № 317-79. -Ставрополь. -1979. -3 с.

50. Методика определения экономической эффективности использования в с.х. результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. /Москва, ВНИИПИ, 1983. -148 с.

51. Мисюк Л.А. Роль тонкой структуры цитоплазмы в формировании реакции растительной клетки на действие магнитных полей// Применение низкоэнергетических физических факторов в биологии и сельском хозяйстве: Тез. докл. конф. -Киров, 1989. -С.29-30.

52. Мищенко Г.А. Формирование урожая подсолнечника в зависимости от удобрений на типичных черноземах Северного Кавказа: Дис. . ксхн. -Шпаковское, 1985. 192 с.

53. Мищенко В.И., Кушниренко А.Г. Установка для предпосевной обработки семян в электромагнитном поле// Физические факторы в растениеводстве в аспекте экологических проблем Средней Азии и Казахстана: Тез. докл. конф. -Ташкент, 1990. -С.94-95.

54. Мищенко В.И., Музыченко В. А. Влияние электрофизических воздействий на посевные качества семян и урожайность// Теория и практика предпосевной обработки семян:' Сб. науч. тр./Всесоюз. акад. с.-х.наук. -Киев. -1984.

55. Мисюк JI.A. Биологический эффект низкочастотного магнитного поля на уровне функционирующей растительной клетки// Применение низкоэнергетических физических факторов в биологии и сельском хозяйстве: Тез. докл. конф. -Киров, 1989. -С.30-31.

56. Ничипорович A.A. Проблема стимуляции семян (теория и практика) //Известия Академии наук СССР. Сер.биол. -1982. -2. -С. 180-189.

57. Орлов В.В., Серегина М.Т., Батыгин Н.Ф. Характер распределения прибавок урожая сельскохозяйственных культур при предпосевном облучении семян// Тез. докл. II Всесоюз. конф. по прикладной радиобиологии. -Киев, 1985. -4.1. -С. 26.

58. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах (руководящий технический материал). Разработчики М.Н.Фатеев, М.М.Фирсов. М., 1974, - 116 с.

59. Рубцов П.А., Осетров П.А. Применение электрической энергии в сельском хозяйстве.- Москва, 1971.-С.272-281.

60. Савельев В.А. Физические способы обработки семян и эффективность их использования// Сиб. вестник с.х. науки. -1981.-№5. -С. 26-29.

61. Савельев В.А. Обработка семян в поле коронного разряда// Земледеление -1985. -№8. -С. 32-33.

62. Савельев В.А. Способы и устройства для повышения качества посевного материала физическими воздействиями// Физические факторы в растениеводстве в аспекте экологических проблем Средней Азии и Казахстана: Тез. докл. конф. -Ташкент, 1990. -С. 98-99.

63. Савельев В.А. Стимулирует магнитное поле //Урал.нивы. -1986. -№2. -12 с.

64. Савельев В.А. Использование физических факторов для улучшения качества посевного материала// Применение низкоэнергетических физических факторов в биологии и сельском хозяйстве: Тез.докл.конф. -Киров, 1989. -с. 133-134

65. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. -М.: Наука. 1977. -335 с.

66. Сравнительный анализ эффективности использования различных физических методов предпосевной обработки семян кукурузы /Е .А.Свириденко, Р.Н.Ляхова, Г.П.Стародубцева, И.П.Ададуров// Науч. тр. /Ставроп. с.-х. ин-т. -1980. -Вып. 43, т. 6. -С. 33-35.

67. Стародубцева Г.П., Федорищенко С.М. Вода и электрические явления в природе. -Ставрополь, 1997. -48с.

68. Федорищенко Г.М., Крон Р.В. Методика расчета аппаратуры для предпосевной обработки семян в магнитном поле. / / Сб.науч. тр./ Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве, Ставрополь, 1998.

69. Тамразов A.M. Планирование и анализ регрессионных экспериментов в технологических исследованиях. Киев, Наукова Думка, 1987. - С.35-69.

70. Техника сельскохозяйственная. Метода экономической оценки (ГОСТ 23728-79 ГОСТ 23730-79) /Гос.комитет СССР по стандартам. - Москва, 1979.

71. Трифонова М.Ф. Продуктивность полевых культур при действии физических факторов: Дис. .дсхн. -Краснодар, 1995. -106 с.

72. Трифонова М.Ф. Влияние предпосевной обработки семян постоянным током на физиологические процессы ячменя: Автореф. дис. . ксхн. -Ростов-на-Дону, 1967. -25 с.

73. Урбах В.Ю. Биометрические методы (статистическая обработка данных в биологии, сельском хозяйстве и медицине) . М., Наука, 1964. - 415 с.

74. Федорищенко Г.М., Стародубцева Г.П. Биологическое и техническое применение намагниченной воды// Тезис, докл. 7-й Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Плес: Россия, 1996. -С. 143-144.

75. Филиппова A.C. Изучение эффективности приемов предпосевной обработки семян зерновых культур в условиях Иркутской области// Науч.тр./ЧИМЭСХ. -1976. -Вып.109. -С. 81-83.

76. Фоканов A.M. Пути повышения посевных качеств семян и совершенствование методов их оценки в условиях центрального района РСФСР: Дис. . дсхн. -М., 1989. -429 с.

77. Хлебный B.C., Клейменов Э.В. Изменение качества семян яровой пшеницы под влиянием постоянного магнитного поля.// -Докл. ВАСХНИЛ. -1976. -№4 -С. 37-39.

78. Фрадкин Б.З. Белые пятна безбрежного океана. М. : Недра, 1983. - 96 с.

79. Томмэ М.Ф., Мартыненко Р.В. Аминокислотный состав кормов. М. Колос. 1972. - С.35-57.

80. Кругляков Ю.А. Оборудование для непрерывного выращивания зеленого корма гидропонным способом. М., Агропромиздат. 1991. - 76 с.

81. Barton A. Seeds. Their Preservation And Longevity. Canada. -1980. P.192

82. Bio Mag. Hahobl Forster Industries Linuted. Canada, Alberte, Lethbridge, 1975. - 22 p.

83. Fedorishchenko J.M.,, Starodubtsewa G.P. Biological and Technical Application of Magnetized Waterll 7-th internationul Plyos conference on Magnetic fluids. -Plyos, Russia, 1996. -P. 143-144.

84. Powell A.A. Cell membranes and seed leacnate conductivity in relation to the guality of seed for sowing .// I Seed Technol. -1986. -10,2. -C. 81-100.

85. Pittman U.J. Canad. J-. Plant. Sei., 1972, 52, 5. P.727.