CC BY
43
10.Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном делем / Пер. с англ. канд. физ.-мат. наук Л.Г. Корнейчука. - М: Машиностроение, 1985. - 472 с.
11.Рендольф Н., Гарднер Д., Минутилло М., Андерсон К. Visual Studio 2010 для профессионалов / Пер. с англ. - М.: Диалектика, 2011. - 1184 с.
Literatura
1. Druzhinin R.A. Sovershenstvovanie rabochego processa udarno-centrobezhnogo izmel'chitelya: dis... kand. tekhn. nauk. - Voronezh, 2014. - 169 s.
2. Sergeev N.S. Centrobezhno-rotornye izmel'chiteli zerna: dis. doktora tekhn. nauk. -CHelyabinsk, 2008. - 315 s.
3. Palicyn A.V, Ivanov I.I. Razrabotka i poiskovye rezul'taty issledovanij izmel'chitelya rotorno-centrobezhnogo tipa furazhnogo zerna dlya krest'yanskih hozyajstv // Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozyajstva: materialy Mezhdunar. nauchno-prakt. konf. «Mosolovskie chteniya». - Joshkar-Ola, 2017. - Vyp. 19. - S. 284-289.
4. Ivanov I.I., Palicyn A.V., Savinyh P.A. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty issledovaniya eksperimental'nogo izmel'chitelya furazhnogo zerna rotorno-centrobezhnogo tipa // Agroekologicheskie i organizacionno-ekonomicheskie aspekty sozdaniya i effektivnogo funkcionirovaniya ekologicheskih stabil'nyh territorij: materialy Vserossijskoj nauchno-prakt. konf. - CHeboksary, 2017. - 653 s.
5. Savinyh P.A., Palicyn A.V., Ivanov I.I. Issledovanie izmel'chitelya furazhnogo zerna rotorno-centrobezhnogo tipa s razlichnymi rabochimi organami // Molochnohozyajstvennyj vestnik. -2017. - №2 (26). - S.119-129.
6. Pat. RUS 2656619 17.10.2016. Ustrojstvo dlya izmel'cheniya sypuchih materialov / P. A. Savinyh, V. E. Saitov, V. A. Suhlyaev, I. I. Ivanov, A. V.Palicyn, N. N. Kuznecov.
7. Plotnikov M.G., Plotnikova YU.A. Matematika. - CHast' 2. - Vologda-Molochnoe: Vologodskaya GMHA, 2019. - 206 s.
8. Nikitin N.N. Kurs teoreticheskoj mekhaniki. - M: Vysshaya shkola, 1990. - 607 s.
9. Balashov V.V., Dolinov V.K. Kurs kvantovoj mekhaniki. - M.: Izhevsk: RHD, 2001. - 336 s.
10.Timoshenko S.P., YAng D.H., Uiver U. Kolebaniya v inzhenernom delem / Per. s angl. kand. fiz.-mat. nauk L.G. Kornejchuka. - M: Mashinostroenie, 1985. - 472 s.
11.Rendol'f N., Gardner D., Minutillo M., Anderson K. Visual Studio 2010 dlya professionalov / Per. s angl. - M.: Dialektika, 2011. - 1184 s.
УДК 633.11"321":631.531.027.34 Б01 10.24411/2078-1318-2019-14249
Канд. с.-х. наук В.В. КРАСИЛЬНИКОВ
(ФГБОУ ВО «Ижевская ГСХА» [email protected]) Канд. пед. наук О.Г. ДОЛГОВЫХ (ФГБОУ ВО «Ижевская ГСХА», [email protected]) Канд. техн. наук А.Б. СПИРИДОНОВ (ФГБОУ ВО «Ижевская ГСХА», [email protected])
ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛАЗЕРОМ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Одним из способов выявления потенциально возможной урожайности и качества продукции культуры является подготовка посевного материала, которая состоит не только в сортировке и калибровке семян, но и в ряде других приёмов, таких как тепловой обогрев, протравливание, инкрустация, обработка различными излучениями и т.д [1-6]. В последние годы все активнее изучаются факторы физического воздействия на семена разных культур с
целью ускорения их прорастания и повышения полевой всхожести [7-10]. Одним из главных критериев оценки продуктивности того или иного сорта является урожайность сельскохозяйственных культур. На базе Ижевской государственной сельскохозяйственной академии проводятся исследования по воздействию лазерного излучения красного оптического диапазона на динамику развития и урожайность сельскохозяйственных культур.
Цель исследования - проведение лабораторных исследований по воздействию лазерного излучения красного оптического диапазона на урожайность яровой пшеницы Иргина.
Материалы, методы и объекты исследования. Для проведения исследований было использовано специально разработанное экспериментальное устройство лазерной обработки семян яровой пшеницы (внешний вид установки - рис. 1), электрическая схема которого изображена на рис. 2.
Светодиодный лазер с красным цветом излучения с длиной волны X = 650 нм, с максимальной мощностью излучения 3 мВт и напряжением от 2,5 до 4 В м, используется в качестве источника.
Разработана схема питания лазерного модуля HLDPM10-650-3, позволяющая плавно регулировать мощность излучения обрабатываемых семян.
4 3 2 1
1-лазер; 2-крепление лазера; 3-лоток; 4-градуировка; 5- опоры установки; 6-амперметр; 7-вольтметр; 8-регулятор напряжения, 9 - выключатель питания установки
Рис. 2. Электрическая схема экспериментального устройства для лазерной обработки семян яровой пшеницы
Максимальный ток ограничен величиной в 55 мА, так как предельное значение тока излучателя НЬБРМ10-650-3 - 60 мА. Операционный усилитель АБ8531 выбран в качестве регулятора-стабилизатора тока.
Подключение лазерного излучателя происходит непосредственно к устройству, так как он позволяет обеспечивать ток в нагрузку до 250 мА. Изменение напряжения падения на R7, R8, которое ведет к изменению напряжения на выходе 6 операционного усилителя, вызванное изменением тока излучения при неизменном выходном напряжении (вывод 3 ОУ), будет происходить до тех пор, пока не уравновесится входное напряжение. Ток излучения задается с помощью резисторов R7, R8. Регулировка тока стабилизации излучателя происходит за счет изменения напряжения на выводе 3 ОУ. Поэтому важно, чтобы входное напряжение было стабильным. Интегральный параметрический стабилизатор ТЬ431, с напряжением стабилизации 2,5 В, выполняет роль стабилизатора напряжения на выводе 3 ОУ. Стабилизированное напряжение поступает на делитель напряжения, состоящий из резисторов R2, R3 и R4, пределы регулирования задаются резисторами R2 и R4. Для исключения временных потерь контакта движка при регулировке используется потенциометр R3, включенный по схеме реостата. При регулировке, в результате неравномерного контакта движка регулятора, могут возникнуть помехи; для сглаживания таких помех используется фильтр, состоящий из резистора R5 и конденсатора С2.
Результаты исследований. В табл. 1 представлены результаты исследований урожайности яровой пшеницы Иргина, прошедших предпосевную лазерную обработку.
Обработка семян перед посевом лазером привела к повышению урожайности в зависимости от дозы облучения на 7-23%, однако полученные прибавки урожайности были в пределах ошибки опыта ^ф^т), поэтому полученные различия не существенны. По нашему предположению, это связано с невысокой урожайностью яровой пшеницы, полученной в связи с неблагоприятными условиями вегетации.
Таблица 1. Влияние возрастающих доз облучения на биологическую урожайность
яровой пшеницы
Доза облучения семян лазером, мДж/см2 Урожайность, г/м2
2018 г. отклонение 2019 г. отклонение среднее отклонение
г/м2 % г/м2 % г/м2 %
1) 0,00 (Без обработки (к)) 150 304 244
0,04 171 15 10 322 18 6 257 17 7
0,22 173 17 11 352 48 16 276 36 15
0,54 174 19 12 388 84 28 292 52 22
0,82 192 36 23 381 77 25 294 55 23
1,10 151 -4 -3 378 74 24 262 23 10
1,38 168 12 8 319 15 5 244 5 2
НСР05 - Fф<Fт - - 62 21 - 32 13
Анализ урожайности за 2019 г. в результате статистической обработки полученных данных показал, что применение лазера для облучения семян перед посевом (варианты 4, 5 и 6) способствует существенному повышению урожайности относительно контроля на 74-84 г/м2, или на 10-22%. При этом как низкие дозы облучения (варианты 2 - 0,04 мДж/см2 и 3 -0,22 мДж/см2), так и относительно высокие дозы (вариант 7 - 1,38 мДж/см2) не дали достоверной прибавки биологической урожайности. Существенно высокая биологическая урожайность относительно контроля и вариантов 1 и 7 была получена в вариантах 4 и 5 с дозами облучения 0,54 мДж/см2 и 0,82 мДж/см2 соответственно.
На рис. 3 наглядно представлены результаты изменения биологической урожайности в динамике, в среднем за два года, в зависимости от увеличивающейся дозы облучения семян лазером. В результате проведенных исследований по предпосевной обработке, со средними дозами облучения, выявлены лучшие варианты (3, 4 и 5) биологической урожайности - 15, 22 и 23%. Контрольный образец в среднем составил 244 г/м2, что существенно ниже средней урожайности с удельной мощностью излучения 0,22 мДж/см2, 0,54 мДж/см2 и 0,82 мДж/см2.
Таким образом, предпосевная обработка семян яровой пшеницы лазером в определённом диапазоне мощности оказывает существенное влияние на прибавку урожайности.
Урожайность зерновых культур складывается из основных элементов её структуры: густоты продуктивного стеблестоя на единицу площади и продуктивности соцветия. Формирование густоты продуктивного стеблестоя зависит от полевой всхожести и густоты всходов, густоты продуктивных растений и коэффициента продуктивной кустистости, выживаемости растений с момента посева (общей выживаемости) и с фазы всходов (сохранности) до уборки.
Доза облучения, мДж/кв.см
Рис. 3. Динамика изменения биологической урожайности яровой пшеницы при увеличении дозы облучения семян лазером
Таблица 2. Структура урожайности яровой пшеницы Иргина в зависимости от дозы облучения семян лазером (в среднем за 2018-2019 гг.)
Доза облучения семян лазером, мДж/см2 Всхожесть полевая, % Густота, шт./м2 Масса зерна с колоса, г Масса 1000 зёрен, г Количество зёрен в колосе, шт.
продуктивных
растений стеблей
1) 0,00 (Без обработки (к)) 62 369 419 0,57 31,46 18,0
0,04 63 372 422 0,61 31,68 19,4
0,22 60 388 439 0,64 31,04 20,5
0,54 60 384 466 0,63 31,63 20,1
0,82 68 406 482 0,62 31,79 19,4
1,10 62 403 440 0,60 30,75 19,7
1,38 63 363 431 0,57 31,64 18,1
НСР05 Fф<Fт Fф<Fт 31 0,05 Fф<Fт 1,5
Статистический анализ усреднённых данных структуры урожайности за два года убедительно показал, что предпосевная лазерная обработка семян существенно влияет на количественную характеристику её элементов. Так, предпосевная лазерная обработка семян
достоверно повлияла на изменение густоты продуктивных стеблей перед уборкой, массы зерна с колоса и количества зёрен в колосе (Тф^т; табл. 2).
Существенное увеличение густоты продуктивных стеблей получено в вариантах 4 и 5 относительно контроля, где этот показатель составил 419 шт./м2 (рис. 4).
О 0,04 0,22 0,54 0,82 1,1 1,38
Доза облучения, мДж/кв.ст
Рис.4. Динамика изменения густоты стояния продуктивных стеблей яровой пшеницы при увеличении дозы облучения семян лазером
Обработка семян яровой пшеницы Иргина лазерным излучением вызвала повышение продуктивности колоса. На рис. 5 представлена динамика изменения продуктивности колоса в зависимости от дозы облучения. В контрольном образце масса зерна составила 0,57 г, при лазерной обработке с удельной мощностью 0,22 мДж/см2 масса зерна с колоса составила 0,64 г, при 0,54 мДж/см2 - 0,63 г, при 0,82 мДж/см2 - 0,62 г, или больше контроля на 0,05-0,07 г.
Доза облучения, мДж/кв.см
Рис.5. Динамика изменения массы зерна с колоса яровой пшеницы при увеличении дозы облучения семян лазером
Результат повышения продуктивности колоса вызван увеличением количества зерен в колосе. В контрольном образце количество зёрен в колосе яровой пшеницы составило 18,0 шт., при 0,22 мДж/см2 - 20,5 шт., при 0,54 мДж/см2 - 20,1 шт., что существенно выше, соответственно, на 2,5 и 2,1 шт. (рис. 6).
| 16,5
О 0,04 0,22 0,54 0,82 1,1 1,38
Доза облучения, мДж/кв.см
Рис.6. Динамика изменения количества зёрен в колосе яровой пшеницы при увеличении дозы
облучения семян лазером
Выводы. В результате проведения многолетних исследований и анализа полученных данных можно сделать вывод, что применение лазерного излучения красного оптического диапазона для предпосевной обработки семян, при рациональных средних дозах облучения, оказывает благотворное воздействие и способствует существенному повышению густоты продуктивного стеблестоя и продуктивности колоса.
Литература
1. Хасанов Э.Р. Анализ процесса инкрустации семян в барабанном протравливателе -инкрустаторе // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2013. -№ 1 (25). - С. 87-89.
2. Спиридонов А.Б., Дородов П.В. Кинетика процесса осаждения частиц биогумуса на поверхности семян льна-долгунца // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2014. - № 1 (29). - С. 75-78.
3. Толорая Т.Р., Ласкин Р.В., Пацкан В.Ю. Влияние систем предпосевной обработки почвы на урожайность кукурузы при разных способах основной обработки и применения гербицидов // Земледелие. - 2018. - № 1. - С. 23-26.
4. Boteva H., and Yankova P. Effect of fertilization, growing scheme and variety on economic productivity in biological tomato production.// Bulg. J. Agric. Sci. 2017. 23(5): 820-825.
5. Velyamov S.M., Jingilbaev S.S., & Akterian S.G. Ultrasound-assisted and agitated enzymatic extraction ofpectin from red beet (Beta vulgaris L. var. conditiva) roots. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2019. 25(1), 196-202.
6. Герман Н.В. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы в условиях биогеохимической провинции Южного Урала // Современные проблемы АПК и перспективы его развития: сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Дагестанский ГАУ. - 2017. - С. 23-27.
7. Дородов П.В., Гусева Н.В., Киселев М.М. Устройство для бесконтактного определения мощности СВЧ-излучения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. -№6. - С.32-33.
8. Долговых О.Г., Красильников В.В., Газтдинов Р.Р. Влияние лазерной обработки семян на урожайность яровой пшеницы Ирень // Инженерный вестник Дона. - 2012. - №4 (ч. 2).
9. Коновалов К.П., Ниязов А.М., Лекомцев П.Л. Энерго- и ресурсосберегающие мероприятия в сельском хозяйстве. Обзор технологий // Инновационный потенциал сельскохозяйственной науки XXI века: вклад молодых ученых-исследователей: материалы Всероссийской научно-практической конференции / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации / ФГБОУ ВО «Ижевская ГСХА». - Ижевск, 2017. - С. 208-212.
10.Стерхова Т.Н., Ниязов А.М., Шибанов Н.Ю. Отбор и стимуляция биологически ценных семян огурца в электростатическом поле // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. - 2009. - № 3-4 (20-21). - С. 62-64.
Literatura
1. Hasanov E.R. Analiz processa inkrustacii semyan v barabannom protravlivatele-inkrustatore // Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2013. - № 1 (25). - S. 87-89.
2. Spiridonov A.B., Dorodov P.V. Kinetika processa osazhdeniya chastic biogumusa na poverhnosti semyan l'na-dolgunca // Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2014. - № 1 (29). - S. 75-78.
3. Toloraya T.R., Laskin R.V., Packan V.YU. Vliyanie sistem predposevnoj obrabotki pochvy na urozhajnost' kukuruzy pri raznyh sposobah osnovnoj obrabotki i primeneniya gerbicidov // Zemledelie. - 2018. - № 1. - S. 23-26.
4. Boteva H., and Yankova P. Effect of fertilization, growing scheme and variety on economic productivity in biological tomato production.// Bulg. J. Agric. Sci. 2017. 23(5): 820-825.
5. Velyamov S.M., Jingilbaev S.S., & Akterian S.G. Ultrasound-assisted and agitated enzymatic extraction ofpectin from red beet (Beta vulgaris L. var. conditiva) roots. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2019. 25(1), 196-202.
6. German N.V. Predposevnaya obrabotka semyan yarovoj pshenicy v usloviyah biogeohimicheskoj provincii YUzhnogo Urala // Sovremennye problemy APK i perspektivy ego razvitiya: sbornik nauchnyh trudov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchenyh / Dagestanskij GAU. - 2017. - S. 23-27.
7. Dorodov P.V., Guseva N.V., Kiselev M.M. Ustrojstvo dlya beskontaktnogo opredeleniya moshchnosti SVCH-izlucheniya // Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - 2009. - №6. - S.32-33.
8. Dolgovyh O.G., Krasil'nikov V.V., Gaztdinov R.R. Vliyanie lazernoj obrabotki semyan na urozhajnost' yarovoj pshenicy Iren' // Inzhenernyj vestnik Dona. - 2012. - №4 (ch. 2).
9. Konovalov K.P., Niyazov A.M., Lekomcev P.L. Energo- i resursosberegayushchie meropriyatiya v sel'skom hozyajstve. Obzor tekhnologij // Innovacionnyj potencial sel'skohozyajstvennoj nauki XXI veka: vklad molodyh uchenyh-issledovatelej: materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii / Ministerstvo sel'skogo hozyajstva Rossijskoj Federacii / FGBOU VO «Izhevskaya GSKHA». - Izhevsk, 2017. - S. 208-212.
10. Sterhova T.N., Niyazov A.M., SHibanov N.YU. Otbor i stimulyaciya biologicheski cennyh semyan ogurca v elektrostaticheskom pole // Vestnik Izhevskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii. - 2009. - № 3-4 (20-21). - S. 62-64.
