CC BY
83
2(18)2012 Механизация и электрификация животноводства, растениеводства
лезвия лемеха ко дну борозды и угол постановки лезвия лемеха к стенке борозды), которые устанавливаются в зависимости от крутизны склонового поля и направления движения агрегата (снос почвы снижается в 1,3-1,5 раза за одну обработку).
Литература
1. Макарова, М.С. Параметры процесса обработки почвы склоновых полей лемешными плугами: диссертация на соискание ученой степени кандидата техниче-
ских наук / М.С. Макарова. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. - 134 с.
2. Протокол № 11-35В-03 (9110356). Исследования механической эрозии при вспашке склонов / Минсельхоз России, Северо-Кавказская МИС. - Зерноград, 2003. -26 с.
3. Горбатович, Ж.Н. О возможности критерия оптимальных параметров лемешно-отвальных поверхностей / Ж.Н. Горбатович, С.А. Стародетко // Вычислительная техника в машиностроении. - Минск. -1992. -№ 2. -С. 42-47.
Сведения об авторах
Макарова Мария Станиславовна - канд. техн. наук, ассистент кафедры энергетики Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).
Тел. 8(86359)42-4-00.
Зацаринный Владимир Андреевич - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой организации перевозок Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)43-8-35.
Information about the authors
Makarova Maria Stanislavovna - Candidate of Technical Sciences, instructor of the power engineering department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zemograd). Phone: 8(86359)42-4-00.
Zatsarinny Vladimir Andreevich - Candidate of Technical Sciences, chief of the organization of transport department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)43-8-35.
УДК 632.935.4:621.3
АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ ПРИКОРНЕВЫХ ВРЕДИТЕЛЕЙ В САДОВОДСТВЕ
© 2012 г. А.В. Вужицкий, Ю.Н. Кущепко
Работа посвящена анализу существующих и разрабатываемых методов и технических средств обезвреживания прикорневых вредителей в садоводстве. Установлено, что наиболее перспективным способом по данному направлению является применение электромагнитных полей (ЭМП) дециметрового диапазона.
Ключевые слова: электромагнитное поле сверхвысокой частоты, садоводство, прикорневые вредители.
The analysis of existing and developing methods and techniques of neutralization basal pests in horticulture is adduced. Found that the most promising way is to use electromagnetic fields UHF.
Key words: electromagnetic fields UHF (ultrahigh frequency), horticulture, basal pests.
47
Вестник аграрной науки Дона
2(18)2012
Постановка проблемы. Прикорневые вредители - одна из сложных и актуальных проблем в садоводстве. Они наносят значительный экономический ущерб данной отрасли.
Для защиты растений от вредителей применяют комплекс физико-механических, химических, электрофизических и других методов борьбы. Физико-механический метод нецелесообразно использо-ват ь после вы сад к и мо л о д ых саже н це в. Данный метод не дает возможности обработки в прикорневой зоне, поэтому происходит повреждение корневой системы, а также уплотнение грунта. Химический метод может привести к накоплению химических соединений в почве, что негативно отражается на жизнедеятельности саженцев. Электрофизический метод для уничтожения прикорневых вредителей в садах широк и включает применение различных физических факторов - температуры, электромагнитных излучений различных диапазонов, акустических сигналов и т.д. Экологическая чистота, селективность, быстродействие делают применение этого метода перспективным при организации защитных мероприятий. Однако недостаточное изучение процесса привлечения и уничтожения вредителей, а также высокие потенциальные в оз мож н ост и м ето да об у-словливают необходимость продолжения работ по исследованию и разработке установок и процессов электрофизических методов борьбы с личинками насекомых-вредителей в садоводстве[1].
А нал\ а последних исследовании. К наиболее распространенным методам для обезвреживания прикорневых вредителей относятся методы использования электрических и электростатических полей постоянного тока, переменного тока низкого, высокого и сверхвысокой частоты. Известен способ, который заключается в генерировании СВЧ-лучей в направлении обрабатываемой сельскохозяйственной культуры. Вокруг культуры создают зону воздействия СВЧ-лучей путем концентрации СВЧ-гене-рирующих и отраженных лучей в ограниченном пространстве. Способ реализован на установке, содержит блок пита-
ния, СВЧ-генератор, волноводы и излучатели, помещенные в экран. Много раз отраженный поток СВЧ-лучей эффективно воздействует на вредителей, расположенных в обрабатываемой культуре.
СВЧ-генератор характеризуется следующими параметрами: уровень плотности потока СВЧ-энергии 22...30 Вт на 1 м3 на расстоянии 1 м от излучателя, потребляемая мощность 3300 Вт, генерирует от каждого излучателя СВЧ-лучи, которые направляются на противоположную боковую сторону экрана и многократно отражаются от его поверхности. Установка экрана отображает СВЧ-лучи от рассеяния и концентрирует их в ограниченном пространстве.
Образованный таким образом мощный поток СВЧ генерирующих и отраженных лучей попадает на обрабатываемые растения и вредителей [2].
Известно также одно из устройств для согласованного ввода СВЧ-энергии в грунт. Оно выполнено в виде радиопро-зрачного обода, установленного на оси, причем излучатель расположен в середине обода. При движении тележки обод катится по поверхности нагрузки, повторяя его профиль. Излучатель движется при этом на минимальном расстоянии от поверхности облучаемого. Управление устройством осуществляется механически за счет того, что величина зазора между излучателем и облучаемой поверхностью поддерживается постоянной. Причем величина зазора не зависит от изменения профиля поверхности, в течение которой движется излучатель, и все время остается минимальной [3].
Проведенный анализ литературных источников показывает, что обезвреживание прикорневых вредителей с использованием ЭМП СВЧ-диапазона возможно.
Формирование целен статьи. Целью данной работы является анализ существующих методов и электрофизических устройств для обезвреживания прикорневых вредителей в садоводстве.
Основная часть. Научные исследования, проводимые на разных уровнях организации материи, показали, что организмы самых различных видов насекомых чув-
48
2(18)2012 Механизация и электрификация животноводства, растениеводства
ствительны к низкоэнергетическим электромагнитным излучениям сверхвысокой частоты [4].
В диапазоне разрешенных частот наибольшее практическое значение для обработки имеют частоты 915, 2450, 2375 и 5800 МГц, которым соответствует эффективное глубинное проникновение СВЧ-энергии 0,1 ...0,45 м [5].
Механизм диэлектрического нагрева материалов сверхвысокочастотной энергией основан на явлении диэлектрической поляризации - перемещении в некоторых ограниченных пределах связанных электрических зарядов - диполей. Под действием внешнего переменного электромагнитного поля в материале происходит их колебательное движение и переориентация, в результате действия которых возникают токи проводимости и смещения. Совокупность обоих явлений и обеспечивает нагрев материала.
Удельная активная мощность, определяющая количество тепла, выделенного при СВЧ-нагреве в единице объема материала, рассчитывается согласно классическому закону Джоуля-Ленца [6]:
1\тт = 0,556-10~<’ -е'-tgS-f-li2, где Ршт - удельная мощность, Вт/м3;
Е - действительная часть
комплексной диэлектрической проницаемости материала;
tgtJ - угол диэлектрических потерь;
/ - частота электромагнитного поля, Гц;
Е - напряженность электрического поля, В/м.
Таким образом, нагрев диэлектрических материалов в ЭМП СВЧ количественно определяется как собственно диэлектрическими свойствами материала Е и tg£, так и параметрами электромагнитного поля - напряженностью Е и частотой / . Эти факторы обусловливают некоторые
исключительные преимущества СВЧ-нагрева:
* высокий КПД преобразования СВЧ-энергии в тепловую (близок к 100%);
• безынерционный нагрев объекта «изнутри» с исключительно высокой интенсивностью (температура и скорость СВЧ-нагрева регулируются напряженностью Е и частотой f ЭМП);
• бесконтактный экологически чистый подвод энергии;
• равномерный нагрев по всей массе продукта и его избирательность в случае неравенства диэлектрических свойств (параметров Е и tg£).
Последнее практически означает, что, поскольку диэлектрические свойства воды примерно в десятки раз выше, а влага личинки, которая находится в почве, больше влаги почвы, то при СВЧ-нагреве в первую очередь нагревается вода в срединных личинках. На макроуровне это будет проявляться в большем нагреве влажных материалов в сравнении с менее влажными [6].
Однако следует отметить, что экспериментальные данные носят весьма противоречивый характер. Наиболее изучено тепловое воздействие СВЧ-излучения.
Например, действие СВЧ-излучения с длиной волны 3 см при плотности потока 150-200 мВт/см" в течение 1...25 мин вызвало гибель многих насекомых, а также ряда млекопитающих: мышей, крыс, кроликов, овец [7].
Микроволновые установки могут быть использованы в строительстве и эксплуатационно-ремонтном хозяйстве для противогрибковой обработки, дезинсекции элементов составов, строительных сооружений, овощехранилищ, складских контейнеров. Их можно с успехом применять для сушки и бактериологической обработки стен, в том числе после штукатурки, для глубокой просушки стен в местах протечек воды из водопроводных труб. Микроволновые установки хорошо справляются с вспениванием жидкого стекла. Микроволновое излучение эффективно уничтожает грибок и древесного жука на деревянных поверхностях. Данное устройство можно использовать для уничтожения прикорневых вредителей. Устройство может обрабатывать одновременно 1 м2 площади, потребляя 1,4 кВт [8].
49
Вестник аграрной науки Дона
2(18)2012
В республике Беларусь выпускают модуль микроволнового нагрева типа ММН КРЭС 434726, генерирующий электромагнитную энергию. Волновой выход позволяет использовать его в промышленном оборудовании для сушки, нагрева, стерилизации различных диэлектрических материалов. Конструктивное исполнение изделия позволяет получать нужную мощ-
ность электромагнитной энергии путем многомодульного построения оборудования как резонансного, так и конвейерного типа.
При стерилизации почвы устройством с частотой 2450±100 МГц, экспозицией
2...7 мин по данным авторов [9] получены результаты, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Показатели эффективности микроволновой стерилизации почвы
Этапы развития Количество жизнедеятельных нематод в 0,1 мл почвы
Контрольные Экспериментальные
Личинка 6,2 0
Самки 7,0 0
Самцы 7,2 0
В России в Самарской государственной сельскохозяйственной академии проводились исследования воздействия СВЧ-энергии на репродуктивную способность колорадского жука, В лабораторных условиях использовался медицинский прибор «ЛУЧ-3», который генерирует электромагнитные колебания СВЧ-диапазона частоты 2450 ± 49 МГц. Оказалось, что наиболее эффективной была обработка в течение 4, 5 и 7 мин.
При обработке личинок с частотой 2450 МГц и экспозицией 4 мин погибло 16% кладки яиц, за 5 мин погибло 9%, а при 7 мин погибло 83% [10].
Таким образом, электрофизические излучения СВЧ-диапазона дают положительный результат при борьбе с колорадским жуком и при обезвреживании прикорневых вредителей.
Влияние СВЧ-энергии на вредителей изучают также в Харькове (Украина). Были проведены исследования по обезвреживанию амбарных насекомых и грибков. Результаты данных исследований представлены в таблице 2.
Излучение осуществлялось с частотой 2450 МГц и экспозицией согласно таблице 2, Приведенные данные свидетельствуют о том, что в данном случае летальность у насекомых непосредственно коррелировала с экспозицией. Повышение экспозиции обработки зерна с 5 до 45...90 с
способствовало увеличению количества погибших насекомых с 68 до 100%. Температура зерна при этом не превышала
40...45 °С [11].
Фотосинтезу принадлежит центральное место в общей энергии клетки, поскольку именно этот процесс является первоисточником всей энергии, которую используют живые организмы в процессе жизнедеятельности. Во время фотосинтеза энергия света поглощается пигментными системами, превращается в химический потенциал богатых энергией метаболитов и накапливается в клетке в виде углеводов, жиров, белков. Фотосинтез неразрывно связан с реакцией энергетического и пластического обмена и поэтому составляет основу метаболизма зеленой растительной клетки.
В состав видимого освещения входят лучи с длиной волны 380. ..810 нм, а фото-синтетическая активная радиация (ФАР), или фотосинтетически активные лучи имеют длину волны от 380 до 710 нм. То есть они занимают полосу солнечного спектра, меньшую полосы видимого света.
На рисунке приведены спектр видимых лучей и действие этих лучей на фотосинтез, биосинтез хлорофилла и другие процессы жизнедеятельности растения (тропизмы, фотоморфогенез, прорастание семян, фотопериодическая реакция) [12].
50
Вестник аграрной науки Дона
2(18)2012
Таблица 2
Влияние СВЧ-излучения на насекомых, находящихся в зерне
№ п/п Экспозиция, с Потребляемая мощность излучения, Вт/см Смертность, %
1 5 2,3... 2,8 68,3
2 15 2,3... 2,8 79,3
3 30 2,3...2,8 97,1
4 60 2,3...2,8 100
5 120 0,8...1,1 100
390 422
Длина ноли, нм
100
Р 15 -
50 -
-Действие спектра на отдельные процессы жизнедеятельности растений
Видимые лучи
810
Космические лучи»
х-лучи
----F---
> льтра
Дуди солнца ‘ Земле
(j)iio.iei
Радиоволны
Инфракрасное
1(Г6 )0-i4 10-i2 10-ы ю-s 10‘й 10-
Длина волн, м
io-
Спектр развития растения
ю
10“
ю4
По данному спектру развития растений можно сделать вывод о границах применения длины волны для борьбы с личинками прикорневых вредителей. Данный диапазон длины волны находится в пределах 1... 10"1 нм с частотой 3■ 10*...3■ 109 Гц.
Так как в данной части длины волны нет влияния на растение, значит борьба с вредителями не будет иметь негативных последствий для растения.
Как известно, после цветения яблони хрущи (майские жуки) откладывают яйца в почву на глубину 20...40 см кучками по
5...20 яиц. Через 24...35 дней, в зависимости от температуры почвы, появляются насекомые-личинки, живущие в почве три-
четыре года. В этот период происходит интенсивное поедание корней деревьев. В июне — июле из личинки развивается жук и, не выходя из почвы, остается там до весны [13].
Исходя из вышесказанного, предлагается уничтожение вредителей на стадии личинки второго и третьего года жизни. Установлено влияние на личинку электромагнитных полей на частоте 3 ■ 108... 3 ■ 109 Гц с плотностью потока 150...200 мВт/см на глубину до 15 см, так как они проводят жизнь на глубине от 7 до 10 см.
Таким образом, проведенный анализ научных литературных источников показывает, что для обезвреживания прикорне-
50
Вестник аграрной науки Дона
2(18)2012
вых вредителей целесообразно применять ЭМП дециметрового диапазона, использование которых требует разработки физико-математических моделей для определения биотропных параметров электромагнитного излучения.
Отсутствие специализированных высокостабильных монохроматических источников СВЧ-излучения дециметрового диапазона делает проблематичной постановку вопроса о создании электротехнологии обезвреживания прикорневых вредителей в садоводстве.
Поэтому разработка электромагнитных устройств и технических средств дециметрового диапазона для обезвреживания прикорневых вредителей в садоводстве является актуальной задачей.
Выводы. На основании обобщения материала отечественных и зарубежных научных публикаций можно сделать следующие выводы.
1. Для обезвреживания прикорневых вредителей целесообразно применять ЭМП дециметрового диапазона, позволяющие создать эффективную и экологически чистую технологию борьбы с вредителями,
2. Для определения биотропных параметров электромагнитного излучения (частоты, мощности, нестабильности частоты, экспозиции), вызывающего гибель вредителей, необходимо исследовать физико-математические модели с учетом строения и электрофизических свойств личинки-вредителя .
3. Для создания устройств обезвреживания прикорневых вредителей необходимы дальнейшие исследования и разработка высокостабильных с относительной нестабильностью частоты (10" ...10") источников СВЧ-излучения дециметрового диапазона.
Литература
1. Славгородская-Курпиева, Л.Е. Защита сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней: справочное пособие / Л.Е. Славгородская-Курпиева, BE Славгородский, А.Е. Алпеев. - 2-е изд., доп. и перераб. - Донецк: Донеччина, 2003.-480 с.
2. А.с. 2115316 Росийская Федерация, МКИ6 АО 1М1/22, Н05СЗ/00. Способ уничтожения сельскохозяйственных вредителей / AM Солдаев и др. -№ 97112214/13; заявл. 15.07.97; опубл. 20.07.98.
3. А.с. 1251839 СССР, МКИ4 А01М21/00. Устройство для СВЧ-обра-ботки почвы / Л.Ф. Кучин и др. — № 3822401/30-15; заявлено 07.12.84; опубликовано 23.08.86, Бюллетень № 31.
4. Девятков, А.Д. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности / А.Д. Девятков, М.Б. Голант, О.В. Бецкий. - Москва: Радио и связь, 1991.-169 с.
5. Окресса, Э. СВЧ-энергетика
/ Э. Окресса. - Москва: Мир, 1971. - 378 с.
6. Петров, И.Р. Влияние СВЧ-излучения на организм человека и животных / под ред. И.Р. Петрова. - Ленинград: Медицина, 1970. - 230 с.
7. Исмаилов, Э.Ш. Биофизические основы действия микроволн / Э.Ш. Исмаилов. -Москва: Энергоиздат, 1987. - 220 с.
8. Оборудование микроволновой вакуумной сушки, жарки. - Режим доступа: www. saprex .ш/download/.
9. Разработки в СВЧ-диапазоне: приборы и оборудование для решения научных и прикладных задач [Электронный ресурс] / НИИ ядерных проблем, Республика Беларусь. - Режим доступа: www.bsuproduct.by.
10. Савельева, Э.Н. Влияние излучения СВЧ на репродуктивную способность колорадского жука / Э.Н. Савельева // Агро XXI. - 2009. - № 7-9. - С. 30-31.
11. Высокочастотная технология защиты зерна от амбарных вредителей / В.А. Кутовой, Б.И. Рудяк, Л.А. Базыма и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (80). -2001,-№4. -С. 129-132.
12. Селезньов, Г.П. Енергетична ощ-нка спектр1в фотосинтезу та сонячних фотобатарей / Г.П. Селезньов, Ю.М. Куценко // В1сник Схщноукрашського нащонального ушверситету iM. В. Даля: науковий журнал. -Луганск.-2006.-№ 1(95).-С. 198-203.
52
2(18)2012 Механизация и электрификация животноводства, растениеводства
13. Савковский П.П. Атлас вредите- / П.П. Савковский. — 5-е изд., доп. и перелей плодовых и ягодных культур раб. - Киев: Урожай, 1990. -96 с.
Сведения об авторах
Вужицкий Анатолий Викторович - ассистент кафедры автоматизированного электропривода Таврического государственного агротехнологического университета (г. Мелитополь). Тел. +3806192423159. E-mail: tdatu.kaf.aep@mail.ru.
Куценко Юрий Николаевич - канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизированного электропривода Таврического государственного агротехнологического университета (г. Мелитополь), Тел, +3806192423159, E-mail: tdatu.kaf.aep@mail.ru.
Information about the authors
Vushiskyi Anatolyi Viktorovich - instructor of the automated electric drive department, Tavricheskyi State Agrotechnological University (Melitopol). Phone: +3806192423159.
E-mail: tdatu.kaf.aep@mail.ru.
Kutsenko Yuryi Nikolayevich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the automated electric drive department, Tavricheskyi State Agrotechnological University (Melitopol), Phone; +3806192423159. E-mail: tdatu.kaf.aep@mail.ru.
УДК 637.073.051
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА
ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МОЛОКА
© 2012 г. Е.Н. Таран, О. Б. Забродина
Описан флуориметрический метод применительно к оценке качества молока, отражены результаты статистической обработки данных, полученных при проведении экспериментов по исследованию интенсивности люминесценции молока от содержания в нем жира, СОМО, а также от его плотности и числа соматических клеток.
Ключевые слова: молоко, интенсивность люминесценции, содержание жира, сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО).
The fluorimetrical method conformably to milk quality estimate is described; the results of statistical dates processing are offered. These dates are adduced during the experiment by investigation of milk luminescence intensity from the fat content, dry skimmed milk residuum (DSMR) and density and number of somatic cells.
Key words: milk, luminescence intensity, fat content, dry skimmed milk residuum.
Современные тенденции развития доильной техники направлены на создание устройств и приборов, обеспечивающих мониторинг качества продукции и здоровья коров при каждом доении животных. Информационные и точные наукоемкие технологии позволяют создавать системы управления стадом, в банке баз данных которых хранится информация по удоям и электропроводности молока каждой коровы, информация об охоте коровы и др.
Однако трудность заключается в том, что практически нет технических средств, выпускаемых промышленностью, оценивающих качественные показатели молока непосредственно в процессе доения. Это позволило бы расширить возможности племенной работы с помощью ЭВМ, улучшить кормление благодаря точному составлению рационов, выявлять нарушения функции вымени и здоровья коров, отслеживать качество производимого молока.
53
