CC BY
04
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК 633.1:631.53.027.34 Дата поступления статьи в редакцию:
DOI: 10.31 279/22 22-93 45-2021-10-43-4-7 30.08.2021 г.
Э. В. Жалнин, С. Д. Ридный, Г. Г. Шматко, С. А. Овсянников, Е. В. Герасимов
Zhalnin E. V., Ridny S. D., Shmatko G. G., Ovsyannikov S. A., Gerasimov E. V.
АГРОПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО СЕМЯН С ИХ ОБЛУЧЕНИЕМ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ
AGRO-INDUSTRIAL PRODUCTION OF SEEDS WITH THEIR IRRADIATION IN AN ELECTROMAGNETIC FIELD
На сегодняшний день установлено, что эффект обработки растений зависит от природы стимулирующего облучения, механизма его воздействия на биологические объекты, от параметров энергетических источников, режимов воздействия, с одной стороны, и потенциальной продуктивности сорта, качества семенного материала и агротехники возделывания растений, с другой. При этом качество семенного материала играет определяющую роль, так как в совокупности посевные качества и урожайные свойства семян определяют возможность выращиваемых растений максимально использовать условия стимулирующей обработки для накопления биомассы и увеличения коэффициента размножения.
Анализ проведенных многочисленных работ, посвященных влиянию энергетической обработки на культурные растения, выявил причинно-следственные связи между поглощаемой энергией источника излучения и эффективностью его воздействия на качественном и количественном уровнях. Среди таких факторов следует выделить:
- неоднозначность превращения энергии в растениях из-за их сложного многокомпонентного состава, происходящего на уровне изменения клеточной структуры, физико-механических параметров мембран и т. д.;
- перераспределение энергии, которая воспринимается клеткой и расходуется в том или ином биохимическом процессе.
Анализ различных методов воздействия на семена для повышения их посевных качеств позволяет обосновать два варианта промышленных технологий заготовки семян, то есть не исследовательских их партий, а крупных, с дальнейшей возможностью засевать большие массивы площадей.
Ключевые слова: комбайн, молотилка, схема, компоновка, технологический процесс, семена, облучение, качество, урожайность, режим облучения.
To date, it has been established that the effect of plant treatment depends on the nature of stimulating irradiation, the mechanism of its effect on biological objects, on the parameters of energy sources, exposure modes on the one hand and the potential productivity of the variety, the quality of seed material and agrotechnics of plant cultivation on the other. At the same time, the quality of the seed material plays a decisive role, because together, the sowing qualities and yield properties of seeds determine the ability of cultivated plants to maximize the conditions of stimulating treatment for the accumulation of biomass and increase the reproduction coefficient.
The analysis of numerous works devoted to the influence of energy treatment on cultivated plants revealed cause-and-effect relationships between the absorbed energy of the radiation source and the effectiveness of its effects at the qualitative and quantitative levels. Among such factors should be highlighted:
- ambiguity of energy conversion in plants due to their complex multicomponent composition of the plant, occurring at the level of changes in the cellular structure, physico-me-chanical parameters of membranes, etc.;
- redistribution of energy that is perceived by the cell and consumed in a particular biochemical process;
The analysis of various methods of influencing seeds to improve their sowing qualities allows us to substantiate two variants of industrial technologies for harvesting seeds, that is, not research batches of them, but large ones, with the further possibility of sowing large areas.
Key words: combine harvester, threshing machine, scheme, layout, technological process, seeds, irradiation, quality, yield, irradiation mode.
Жалнин Эдуард Викторович -
доктор технических наук, профессор, заведующий отделом механизации уборки и подготовки семян
ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр «Всероссийский институт механизации» г. Москва
РИНЦ SPIN-код: 8523-0919 Тел.: 8-917-515-00-54 E-mail: vim@vim.ru
Ридный Сергей Дмитриевич -
кандидат технических наук, профессор кафедры
технического сервиса, стандартизации и метрологии
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 7235-3952
Тел.: 8-906-469-08-80
E-mail: ridnyy@mail.ru
Шматко Геннадий Геннадьевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры процессов и машин в агробизнесе
Zhalnin Eduard Viktorovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Mechanization of Harvesting and Seed Preparation
FSBSI «Federal Scientific Agroengineering Center «All-Russian Institute of Mechanization» Moscow
RSCI SPIN-code: 8523-0919 Tel.: 8-917-515-00-54 E-mail: vim@vim.ru
Ridny Sergey Dmitrievich -
Candidate of Technical Sciences, Professor
of Department of the Technical Service,
Standardization and Metrology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
RSCI SPIN-code: 7235-3952 Tel.: 8-906-469-08-80 E-mail: ridnyy@mail.ru
Shmatko Gennady Gennadievich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Processes and Machines
в
естник АПК
Ставрополья
№ 3(43), 2021
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 3750-2574
Тел.: 8-918-741-91-69
E-mail: gshmatko@yandex.ru
Овсянников Сергей Анатольевич -
кандидат технических наук, доцент
кафедры процессов и машин в агробизнесе
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 8993-4821
Тел.: 8-919-753-77-30
E-mail: SA9054195597@yandex.ru
Герасимов Евгений Васильевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры процессов и машин в агробизнесе ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь РИНЦ SPIN-код: 6002-1800 Тел.: 8-906-411-76-84 E-mail: ev_gerasimov@mail.ru
Агроинженерия
5
in Agribusiness
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN code: 3750-2574 Tel.: 8-918-741-91-69 E-mail: gshmatko@ya.ru
Ovsyannikov Sergey Anatolievich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Processes and Machines in Agribusiness
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 8993-4821
Tel.: 8-919-753-77-30
E-mail: SA9054195597@yandex.ru
Gerasimov Evgeny Vasilievich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Processes and Machines in Agribusiness
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 6002-1800 Tel.: 8-906-411-76-84 E-mail: ev_gerasimov@mail.ru
Вариант с применением комбайна и облучением семян в его бункере прост в реализации, надежен и сводится к использованию бункера комбайна и установленных в нем излучателей (рис. 1). При этом имеется в виду, что во время заполнения бункера зерном и ожидания выгрузки зерно уже получит необходимую дозу облучения. Так что на хранение будет заложено до следующей посевной компании уже облученное зерно (семена после традиционной послеуборочной обработки) [1].
Применение в бункере комбайна устройства, способного выполнять магнитную обработку обмолоченного материала, позволит значительно сократить время на операции по специальному облучению и даст возможность снижать его влажность на этапе уборки [2].
Данный технологический результат достигается тем, что устройство для магнитной обработки зерна включает вертикально расположенные секционные панели-шторы, на которых размещены электромагнитные излучатели. Регулятор времени излучения, автоматический выключатель и панели-шторы с облучателями установлены в бункере с возможностью изменить (увеличить или уменьшить по необходимости) количество штор с излучателями; изменить режим облучения, изменить принцип технологии облучения, изменить вид работы облучателей с отбором облученного зерна при секционной выгрузке на работу с общим отбором облученного зернового материала.
Указанные конструктивные возможности изобретения обеспечивают сокращение времени на доработку обмолоченного материала и затрат энергии и материальных средств для дальнейшей его обработки (облучение, аэрация, дефумигация и т. п.) [3].
Использование панелей-штор с облучателями в бункере-кузове с возможностью изменения условий отбора проб и принципа изменения
количества излучателей для дополнительного облучения свежеубранного зернового вороха дает возможность снизить влажность вороха, исключить затраты времени и энергии на его послеуборочную обработку. Следовательно, предлагаемое техническое решение повышает эффективность протекания технологического процесса. Это, в свою очередь, сокращает время на обработку семян убираемой культуры в указанной установке и позволяет довести выходные параметры материала до требуемых показателей.
Рисунок 1 - Бункер зерноуборочного комбайна с электромагнитными излучателями (вид в разрезе сбоку): 1 - корпус бункера, 2 - загрузочное устройство, 3 - панель с излучателями, 3' - панель с двусторонними излучателями, 4 - система регулировки подачи при разгрузке, 5 - выгрузной шнек, 6 - дополнительная система регулировки подачи при разгрузке, 7 - направление основного потока излучения
6
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Ставрополья
научно-практическии журнал
Универсальность названного устройства заключается в том, что оно может использоваться для обработки облучением с целью повышения всхожести и развития семенного материала, ускоренного удаления лишней влаги и создания условий для хранения убранного материала.
Основными достоинствами устройства и технологического процесса обработки семян при помощи электромагнитного облучения перед традиционными технологиями на основе химической обработки являются экологическая безопасность, высокая экономичность и многофункциональность. Экологическая безопасность обеспечивается тем, что имеется возможность полного исключения или значительного сокращения количества химических препаратов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, предусматривающих применение минеральных удобрений и ядохимикатов различного назначения, включая уборку, послеуборочную обработку и хранение полученной продукции. Экономическая эффективность достигается не только благодаря сокращению затрат труда, времени и материалов, но и вследствие повышения качества и свойств продукции растениеводства (семена, продовольственное зерно и продукты его переработки) [4].
Универсальность устройства и технологии электромагнитной обработки зерноматериа-лов связана с возможностью использования одинаковых технологических процессов отбора облученных семян или зерна, а также технических систем с одинаковым типом электромагнитных устройств для применения в различных областях. Благодаря этому техника и технология электромагнитной обработки эффективно используются самым широким кругом потребителей: как отдельным сельхозтоваропроизводителем для удовлетворения своих потребностей, так и для решения масштабных задач при крупнотоварном производстве сельхозпродукции.
Вариант с применением стационарного оборудования предусматривает изготовление специального стационарного оборудования, включающего секционный бункер с встроенными в него панелями-облучателями аппарата АЛ-МАГ-02. Предварительно было установлено, что оптимальное время облучения семян находится в пределах 10-20 минут. Соответственно количество секций было 3 для изучения эффекта облучения в течение 10, 15 и 20 минут.
Установка в целом изготовлена в колхозе «Россия» Ставропольского края. Там же и были проведены полевые опыты. Условия опытов для облученных и необлученных семян были одинаковые: размер делянки ~ 1,0 Га, норма высева и сроки сева одинаковые, принятые в хозяйстве -250 кг/га. Схема, отражающая расположение делянок с семенами, с разной длительностью облучения и контрольными посевами представлена на рисунке 2.
Семена пшеницы Таня были обработаны НЧ напряженностью магнитного поля В = 6 мТл в течение 10, 15 и 20 минут. После обработки
семена посажены в почву таким образом, чтобы провести сравнение семян по всхожести в зависимости от времени облучения. Для сравнения были выбраны семена, обработанные химическим раствором «Максим» с целью протравливания их поверхности. Эти семена также подвергались омагничиванию [5].
Рисунок 2 - Схема расположения делянок с семенами при разной длительности облучения и контрольным посевом
Облучение семян озимой пшеницы проводили с помощью бункерной стационарной лабораторной установки (рис. 3) в низкочастотном электромагнитном поле. Облучали семена зерновых культур и трав (объем бункера 0,72 м3, средняя производительность 2 т/ч).
ИТОГО: 14,0 га, из них 6,0 га с облученными семенами. Средняя норма высева 250 кг/га. Общая потребность в семенах: 250x14,0 = 3500 (кг), из них 1500 кг облученных семян.
Рисунок 3 - Общий вид опытной установки электромагнитного облучения БСУ-2,0
Результаты полевых испытаний семян, облученных в стационарной опытной установке электромагнитного облучения БСУ-2,0, представлены в таблице.
в
естник АПК
Ставрополья
№ 3(43), 2021
Агроинженерия
7
Таблица - Результаты полевых испытаний семян после облучения
в установке БСУ-2,0
№ делянки Облучение Протравливание Время облучения, мин Урожайность, ц/га
1 + - 20 70
2 + - 15 72,5
3 + - 10 71,7
4 - - - 70,8
5 + + 20 70,8
6 + + 15 70
7 + + 10 69,2
8 - + - 65,8
Анализ различных методов воздействия на семена показал, что наиболее перспективным по эффективности и способу реализации является низкочастотное электромагнитное облучение с применением штор-излучателей медицинского прибора АЛМАГ-02. Полевые испытания семян, облученных на стационарной установке, выявили их достаточно высокую эффективность: прибавка урожая составила от 1,7 до 7,5 ц/га на общем уровне 65-72 ц/га.
Литература
1. Данилов В. И. О воздействии магнитных полей на биологические объекты // Биофизика. 1990. Т. 3, вып. 6. С. 989-992.
2. Зинченко С. Ю., Данилов В. И. О чувствительности биологических объектов к воздействию геомагнитного поля // Биофизика. 1992. Т. 34, вып. 4. С. 636-642.
3. Влияние флуктуаций геомагнитного поля и его экранирования на ранние фазы развития растений / Р. Д. Говорун, В. И. Данилов, В. М. Фомичева, Н. А. Белявская, С. Ю. Зинченко // Биофизика. 1992. Т. 37, вып. 4. С. 738-744.
4. Метод предпосевной обработки семян магнитными полями, изменяющимися в пространстве и во времени / В. И. Данилов, Я. М. Ковальчук, М. М. Омельяненко, М. Н. Омельяненко // Перспективы использования физических факторов в сельском хозяйстве : сб. статей / под ред. Н. В. Войтовича. М., 1995. С. 73-75.
5. Использование электромагнитных полей для предпосевной обработки семян гороха, гречихи, проса и ячменя / А. Ф. Путинцев, Н. А. Платонова, А. И. Ерохин, Е. В. Кирсанов // Перспективы использования физических факторов в сельском хозяйстве : сб. статей / под ред. Н. В. Войтовича. М., 1995. С. 55-57.
References
1. Danilov V. I. On the effect of magnetic fields on biological objects // Biophysics. 1990. Vol. 3. Iss. 6. P. 989-992.
2. Zinchenko S. Yu., Danilov V. I. On the sensitivity of biological objects to the effects of a geomagnetic field // Biophysics. 1992. Vol. 34. Iss. 4. P. 636-642.
3. Influence of fluctuations of the geomagnetic field and its shielding on the early phases of plant development / R. D. Govo-run, V. I. Danilov, V. M. Fomicheva, N. A. Be-lyavskaya, S. Y. Zinchenko // Biophysics. 1992. Vol. 37. Iss. 4. P. 738-744.
4. Method of pre-sowing seed treatment with magnetic fields changing in space and time / V. I. Danilov, Ya. M. Kovalchuk, M. M. Ome-lianenko, M. N. Omelianenko // Prospects for the use of physical factors in agriculture : collection of articles / edited by N. V. Voitovich. M., 1995. P. 73-75.
5. Use of electromagnetic fields for pre-sowing treatment of seeds of peas, buckwheat, millet and barley / A. F. Putintsev, N. A. Platon-ova, A. I. Erokhin, E. V. Kirsanov // Prospects for the use of physical factors in agriculture : a collection of articles / edited by N. V. Voitovich. M., 1995. P. 55-57.
