CC BY
20
23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис..докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.
24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. на соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.
25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.
26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепции формирования технологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ, 1998. № 3. С. 9.
27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.
28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб. пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям. М-во сел. хоз- ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2004.
29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ. Красноярск, 2001.
30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. М-во сельского хоз-ва РФ. КрасГАУ. Красноярск, 2008.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЮ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ВЧ ЭНЕРГИЕЙ ОТ ПЫЛЬНОЙ ГОЛОВНИ Цугленок Н.В. Email: [email protected]
Цугленок Николай Васильевич - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор,
вице-президент, научный руководитель, Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров, г. Красноярск
Аннотация: в статье приводятся результаты исследований по обеззараживанию семян пшеницы от пыльной головни при высокочастотном адсорбционно-контактном способе обработки. Опыты по определению режимов предпосевной ВЧ-обработки семян пшеницы закладывались совместно с отделом вирусных и микоплазменных болезней ВИЗРа по методике активного планирования (план Хартли). Испытывался сорт Скала. Результаты испытаний по ВЧ-обеззараживанию семян зерновых культур от естественной семенной инфекции пыльной головни (табл. 5.4) показали, что урожайность семян пшеницы увеличивается в сравнении с контрольными вариантами (без обработки и обработанного фунгицидами) до 23% при практически полном снижении заболевания семян пыльной головней по сравнению с контролем обработкой ядохимикатами без снижения посевных качеств семян.
Ключевые слова: ВЧ- и СВЧ-обработки семян, пшеница, ячмень, план Хартли, пыльная головня.
RESULTS OF RESEARCH ON DECONTAMINATION OF WHEAT SEEDS WITH HF ENERGY FROM DUSTY SMUT Tsuglenok N.V.
Tsuglenok Nikolai Vasilievich - Corresponding Member of the Russian Academy ofSciences,
Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice President, Scientific Director, EAST SIBERIAN ASSOCIATION OF BIOTECHNOLOGICAL CLUSTERS, KRASNOYARSK
Abstract: the article presents the results of studies on the disinfection of wheat seeds from dusty smut with high-frequency adsorption-contact method of processing Experiments to determine the modes ofpre-sowing HF treatment of wheat seeds were laid together with the Department of viral
and mycoplasmic diseases Visra by the method of active planning (Hartley plan). Tested grade Rock. Results of tests on HF disinfection of seeds of grain crops from natural seed infection of dusty smut (table. 5.4) showed that the yield of wheat seeds increases in comparison with the control options (without treatment and treated with fungicides) to 23% with almost complete reduction of the disease of seeds of dusty smut compared with the control of treatment with pesticides without reducing the sowing qualities of seeds.
Keywords: HF- and microwave processing seed treatment, wheat, barley, Hartley's plan, dusty smut.
Разработанная нами биоэнергетическая теория и концепция формирования и развития структуры АПК, ее информационного обеспечения и устойчивого развития растениеводства позволяют в любой зоне сформировать экономически эффективный ВЧ и СВЧ комплекс производства семян с/х культур [7; 12; 22; 25; 26].
Нами предложены для использования в различных агроэкологических зонах более совершенные с/х культуры со своими технологиями возделывания с более высоким биоэнергетическим КПД по отношению к используемым растениям. Энергетически правильное эколого-географическое размещение в конкретных зонах и конкретных административных территориях позволит резко повысить продуктивность растениеводства и улучшить социальное положение сельских жителей. В качестве примера приводятся некоторые работы по испытанию новых культур и технологий в различных агроэкологических зонах [2; 4; 11; 17; 20; 30].
Разработанная теория энерготехнологического прогнозирования структуры технологических приемов в АПК, позволяет подобрать из них самые энергоэффективные для любых агроэкологических зональных условий и снизить себестоимость производства семян [27; 28].
Результаты наших исследований доказали, что для подготовки семян к посеву наиболее приемлемы более энергетически совершенные технологии ВЧ- и СВЧ-обработки и обеззараживания семян от вирусных, грибных и бактериальных инфекций, исключающие применение ядохимикатов [1; 6; 8; 10; 13; 14; 18; 19; 21; 23; 24].
Разработанные эффективные технологии сушки и обеззараживания семян и продуктов питания ИК-лучами и ВЧ и СВЧ энергией позволяют получать экологически чистые семена и продовольствие [3; 5; 8; 10].
Разработка автоматизированных систем искусственного освещения, облучения и обогрева теплиц терморезисторами используется для выращивания первичного селекционного материала, обработанного ВЧ и СВЧ энергией, позволяет получить 3 урожая семян и значительно увеличить коэффициент размножения селекционных коллекций в Сибирских условиях [9; 15; 16; 29].
В работе [28] более подробно изложен анализ существующих разработанных способов и методов применяемых и предлагаемых для увеличения урожайности с/х культур. Краткий обзор, предложенный в данной работе, указывает на большое количество работ в первом звене агроприемов подготовки семян к посеву, в том числе и наших [1; 6; 8; 10; 13; 14; 18; 19; 21; 23; 24].
Экспериментальные исследования проводились на СВЧ печи «Электроника» и производственной установке «Импульс-ЗУ».
Для отбора семян, зараженных пыльной головней, использовалась методика люминесцентного анализа. Полученные результаты приведены в таблице 1.
После реализации матрицы плана Хартли 23-1 были получены уравнения регрессии:
по температуре
X 2
У=41+13,7х2+6,6х! х2+6 X2 , (1)
по зараженности
г2 г2 х2
У=0,43-0,14х1-0,1х2-0,15х3-0,22х1 х2+0,27^ х3-0,10 г1 -0,77 г2 -0,82 3 , (2)
по урожайности
2 2
У=6+0,7х2+0,7х3-х! х2-0,9 X +1,2 X2 , (3)
по влажности зерна после обработки
2 2 X X
У=10+0,8х1+1,8х2+1,6х1х2+0,7 х +0,2 X2 . (4)
Для полученных уравнений было найдено значение каждого выхода (У 1.. .Уп) при различных сочетаниях факторов при Х=-1;0,5;0;0,5;1. Для этого уравнения были протабулированы на IBM.
Зависимость изменения температуры нагрева семян от экспозиции обработки характерна закономерностям нагрева любых диэлектрических объектов в ЭМПСВЧ. С течением времени температура смеси влажного зерна и сухого адсорбента резко возрастает.
Интенсивный нагрев влажных семян от 0 до 10 с объясняется выделением подводимой энергии СВЧ во влажных семенах.
Сухой адсорбент в этот период времени является прозрачной средой для электромагнитного поля, т.е. не нагревается в поле.
Период экспозиции с 10 до 20 с характеризуется некоторым понижением или постоянностью температуры нагрева. Это объясняется тем, что в данный период времени идет интенсивное удаление влаги из зерна, т.е. происходит перераспределение тепла между влажным зерном и адсорбентом. По истечении указанного периода времени, когда влажность зерна практически достигает начальных значений, его температура резко возрастает.
Период экспозиции от 10 до 20 с является наиболее оптимальным для данных условий обработки. Характерные температуры при различном времени увлажнения лежат в пределах от 35 до 400С.
Влияние экспозиции обработки семян на зараженность растений пыльной головней при Т=7 суток и времени увлажнения 15.105 мин показывает, что при времени увлажнения 15 мин, когда влага практически не успевает увлажнить внутреннюю часть зерновки, снижение зараженности происходит за счет стимуляции растения «хозяина» в поле ВЧ или СВЧ при температурах нагрева от 35 до 400С. Это подтверждается данными ряда лет при обработке сухих семян в ЭМПВЧ и проверке их зараженности в полевых условиях.
При дальнейшем увеличении времени увлажнения, от 30 до 60 мин вначале, при экспозиции обработки 10 с, идет некоторое снижение зараженности, а затем резкое ее увеличение. Это объясняется тем, что при экспозиции обработки 0.10 с идет угнетение мицелия пыльной головни и растения «хозяина». Очевидно, данного времени недостаточно для полного прорастания мицелия пыльной головни, но достаточно для частичного увлажнения зародыша семени.
При обработке таких семян в поле СВЧ температура одинаково губительна как для мицелия пыльной головни, так и для семян. При дальнейшем увеличении времени увлажнения, от 60 до 105 мин, идет резкое снижение зараженности семян.
Это происходит за счет того, что за это время мицелий пыльной головни трогается в рост и становится более уязвимым к температурному воздействию при температуре 36 - 400С. На растение «хозяина» такие температуры оказывают положительное влияние.
Таким образом, для термического обеззараживания в ЭМПСВЧ или ЭМПВЧ можно рекомендовать следующие варианты обработки:
1) т =10.25 с t=0...15 мин Т0С=36...42°
2) т =15 с t=105 мин Т0С=36...40°
Зависимость зараженности растений от времени увлажнения подтверждает сделанный ранее вывод о том, что при нагреве практически сухих семян в пределах увлажнения семян от 0 до 15 мин резко снижается зараженность растений за счет тепловой обработки, улучшаются их посевные качества и увеличивается урожайность.
Таблица 1. Характеристика посевных и урожайных качеств семян пшеницы сорта Скала,
обработанных в ЭМПВЧ
Переменные факторы Энерги я Урожай в им. ед., кг/м2
№ опыта Т , с Р Вт/дм3 Т, сут Температ ура зерна после обработк и, оС Влажное ть адсорбен та, % Влажность зерна после обработки, % прорас тания, % относи тельно контро ля Заражен ность, % У1 У2 У3 У4 У У ор
1 30 1130 10 62 8,5 12 320,9 0,31 7,4 5,7 6,1 5,2 6,1
2 30 340 0 60 5,1 7,1 162,6 0,10 5,4 5,5 6,9 5,4 5,8
3 10 1130 0 30 3,9 12,6 252,2 0,8 6,8 6,7 6,4 5,0 6,2
4 10 340 10 34 4,9 7,6 343,5 0,31 4,8 5,2 4,9 4,3 4,8
5 20 735 5 42 6,6 10 311,3 0,40 4,5 5,9 6,7 5,8 5,7
6 30 735 5 34 7,5 10,4 335,6 0,6 6,2 5,7 5,9 6,0 5,9
7 30 735 5 62 6,5 11,2 113,0 0,32 5,3 5,3 5,9 6,8 5,7
8 20 1130 5 42 4,3 8,0 319,1 0,32 6,2 5,7 5,3 6,5 5,9
9 20 340 5 42 6,0 12,5 208,7 0,13 8,1 6,8 7,7 6,6 7,3
10 20 735 10 46 4,3 10 330,4 0,6 4,7 4,2 5,6 6,3 5,2
11 20 735 5 46 6,9 10 313,0 0,9 7,5 6,1 6,9 6,0 6,6
12 Контроль в имен. ед. 28 - - 115 0,62 6,0 6,14 6,67 7,69 6,6
Пределы изменения увлажнения семян от 15 до 105 мин выявили параболическую зависимость зараженности от времени увлажнения семян. Данная зависимость показывает, что с увеличением времени увлажнения и соответствующей ему экспозиции обработки происходит стимуляция гриба при времени увлажнения в пределах от 15 мин до 60 мин, при времени увлажнения от 60 до 85 мин зараженность снижается до 0.
Влияние экспозиции обработки и температуры нагрева семян при различном времени увлажнения показывает, что при минимальном увлажнении и экспозиции обработки до 10 с идет снижение урожайности. Это объясняется низкой энергией прорастания и сравнительно высокой температурой нагрева семян.
Второй интервал экспозиции обработки 10 - 25 с характеризуется резким увеличением урожайности, которая на 1,1 ц/га выше контрольного варианта. Это объясняется тем, что за счет снижения влажности зерна понижается его температура.
Зависимость изменения урожайности при времени увлажнения 80 - 105 мин параболическая . При экспозиции обработки 10 - 20 с урожайность максимальная, прибавка по отношению к контролю составляет 4,5 ц/га. Температура нагрева семян при этом равна 360С. Таким образом, для устойчивого термического обеззараживания семян, позволяющего повысить урожайность, можно рекомендовать следующие режимы:
1. Экспозиция обработки Т =20.. .30 с при времени увлажнения t=15 мин.
2. Экспозиция обработки Т =10.20 с при времени увлажнения t=105 мин.
Список литературы /References
1. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 21.
2. Высокоэнергетическая кормовая культура топинамбур в кормопроизводстве Красноярского края. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Аникиенко Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2007. № 4. С. 127-130.
3. Влияние импульсной инфракрасной сушки на сохранность активно действующих веществ. Алтухов И.В., Цугленок Н.В., Очиров В.Д. Вестник Ставрополья, 2015. № 1 (17). С. 7-10.
4. Имитационные модели пространственно распределенных зкологических систем. Лапко А.В., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Ответственный редактор: д.т.н., профессор А.В. Медведев. Новосибирск, 1999.
5. Использование СВЧ энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Коман О.А. Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. № 2. С. 16-17.
6. Исследование температурных полей при предпосевной обработке семян масленичных культур ЗМПСВЧ. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2011. № 2-1. С. 4-8.
7. Концепция информатизации аграрной науки Сибири. Гончаров П.Л., Курцев И.В., Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Чепурин Г.И. и др. СО РАСХН; отв. за выпуск А.Ф. Алейников, А.И. Оберемченко. Новосибирск, 2003.
8. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
9. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. Долгих П.П., Кунгс Ян.А., Цугленок Н.В. Учебное пособие для студентов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. / Красноярск, 2002.
10. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Учеб. пособие для студентов вузов. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
11. Мелкоплодные яблоки Сибири в функциональном питании. Типсина Н.Н., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ. 2009. № 1 (28). С. 152-155.
12. .Оценка влияния оптимальных показателей работы машинно-тракторных агрегатов на энергозатраты технологического процесса. Цугленок Н.В., Журавлев С.Ю. Вестник КрасГАУ, 2010. № 10 (49). С. 146-152.
13. Обеззараживание и подготовка семян к посеву. Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 1984. № 4. С. 4.
14. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 33.
15. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ. 2006. № 6. С. 314-319.
16. Резисторы в схемах электротеплоснабжения. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. КрасГАУ. Красноярск, 2008 (2-е издание, переработанное и дополненное).
17. Состояние социально-трудовой сферы села и предложения по ее регулированию. Ежегодный Доклад по результатам Мониторинга 2006 г. / Ответственные за подготовку Доклада: Д.И. Торопов, И.Г. Ушачев, Л.В. Богдаренко. Москва, 2007. Выпуск 8.
18. Способ обработки семян и устройство для его осуществления. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Патент на изобретение RUS 2051552 22.04.1992.
19. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.
20. Технология и технические средства производства экологически безопасных кормов. Цугленок Н.В., Матюшев В.В. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2005.
21. Технология и технические средства обеззараживания семян энергией СВЧ-поля. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2007. № 1. С. 268-271.
22. Цугленок Н.В. Формирование и развитие технологических комплексов растениеводства. Вестник КрасГАУ, 1997. № 2. С. 1.
23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис..докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.
24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. на соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.
25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.
26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепции формирования технологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ, 1998. № 3. С. 9.
27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.
28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб. пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям. М-во сел. хоз- ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2004.
29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ. Красноярск, 2001.
30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. М-во сельского хоз-ва РФ. КрасГАУ. Красноярск, 2008.
