CC BY
80
5. Каштанов А.Н., Заславский М.Н. Почвоводоохранное земледелие /А.Н. Каштанов,. - М.: Россельхозиздат, 1984. - 462 с.
6. Матяшин Ю.И., Сафин Р.И., Матяшин А.В. Способ основной обработки склоновых эрозионно-опасных и смытых почв // Труды инженерных факультетов Казанского ГАУ. - Том 73. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2006. - С. 111-117.
7. Техническое обеспечение инновационных технологий в растениеводстве: Учебное пособие / Ю.И. Матяшин, Б.Г. Зиган-шин, А.Р. Валиев и др.; по ред. Д.И. Файзрахманова. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2009. - 220 с.
8. Патент 2321195 РФ, МПК А01В 11/00. Почвообрабатывающее орудие для безотвальной обработки почвы / Ю.И. Матяшин, А.В. Матяшин, И.М. Салахов и др. - Заявлено 13.10.2005. Опубл. 10.04.2008. Бюл. № 10.
AGROTECHNICAL ESTIMATION OF NEW WAY OF NON MOLDBOARD CULTIVATION OF EROSION-DANGEROUS SOIL
A.R. Valiev, Y.I. Matyashin, R.I. Safin
Summary. The analytical review of the condition is carried out and development prospects of non moldboard cultivation of erosion-dangerous soils are planned. The new way and the new device for non mold board cultivation of slop lands is offered. Prospects of use of a new way at processing the specified lands are opened.
Key words: soil, non mold board cultivation, land erosion.
УДК 631.344.8
ИННОВАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ РАСТЕНИЙ
кандидат технических наук, зав. ка-
кандидат сельскохозяйственных
И.Г. МИНАЕВ федрой
A.Г. МОЛЧАНОВ наук, доцент
B.В. САМОЙЛЕНКО, аспирант Ставропольский ГАУ E-mail: kach-stgau@mail.ru
Резюме. Концептуально новое направление исследований в сфере оптимизации факторов среды обитания растений в теплице, предложенное в статье, перспективно для создания энергосберегающих технологий возделывания овощных культур в защищенном грунте. Разработка и внедрение в практику новых технических средств для реализации этой концепции позволит улучшить качество и увеличить количество продукции, производимой в сооружениях защищенного грунта. Ключевые слова: теплица, энергосберегающая технология, фотосинтез, микроклимат, освещенность.
Вопрос создания отечественных технологий на базе интенсивной экологически безопасной безотходной энергосберегающей технологии производства рассады и выращивания взрослой культуры в теплицах сегодня особенно актуален [1].
Возделывание светолюбивых растений в зимних теплицах сопряжено с определенными сложностями. Это прежде всего относится к созданию управляемого и контролируемого микроклимата.
Основные факторы микроклимата, от которых зависит урожайность, - температура и влажность воздуха и почвы, концентрация углекислоты, облученность растений [2].
Соблюдение заданных параметров микроклимата, что особенно важно при выращивании рассады свето- и теплолюбивых культур, связано с большими затратами тепловой и электрической энергии. Их снижение - актуальная задача, которая стоит перед учеными и технологами.
Перспективна в этом смысле разработка более со-
вершенных способов и режимов регулирования факторов среды обитания растений. На сегодняшний день сложилось устойчивое мнение практиков о том, что нужно регулировать температуру и влажность воздуха и почвы. А вот уровень искусственной облученности в течение светового периода суток остается неизменным. Хотя известно, что свет - это мощный фактор, воздействующий на метаболизм растений. Следовательно, разработке режимов регулирования микроклимата должны предшествовать глубокие биологические исследования, направленные на выявление ответных реакций растительного организма на воздействие отдельными и, что особенно важно, комплексом факторов.
Положительное влияние переменного облучения на накопление сухого вещества отмечали В.М. Леман [3] и Б.С. Мошкова [4], которые указывали на более энергичное прохождение в таких условиях ряда физиологических процессов у рассады огурцов. Например, интенсивность фотосинтеза возрастала в 2-3 раза, а содержание хлорофилла - в 1,5-2 раза.
В связи этим цель наших исследований - разработка инновационной концепции регулирования факторов
Рис. 1. Фитотехническая система.
Достижения науки и техники АПК, №09-2010
терием оптимизации факторов микроклимата теплиц при оперативном их регулировании служит интенсивность фотосинтеза.
Но, как не парадоксально, благое стремление к достижению стабильной высокой интенсивности фотосинтеза путем стимуляции жизнедеятельности растений оборачивается отрицательной реакцией растительного организма, что в зависимости от уровня и продолжительности воздействий лимитирует анаболические процессы. Например, большое накопление ассимилятов, как следствие высокой интенсивности фотосинтеза и отставания скорости их эвакуации неизбежно приводит к сдерживанию или даже к депрессии этого процесса.
Такая своеобразная обратная связь сводит на нет высокие производственные затраты на обеспечение микроклимата в типлице, прежде всего освещенности и температуры воздуха. То есть естественное желание практиков поддерживать в течение всего дня высокую интенсивность фотосинтеза приводит к значительному расходу тепловой и электрической энергии, что не только бесполезно, но и вредно для растений.
Внедряя в рассадные теплицы режим так называ-
Рис. 2. Функциональная схема фитотехнической системы зимних теплиц: 1 - теплица; 2 - датчик состояния объекта регулирования по фотосинтезу; 3 - датчик состояния объекта регулирования по хлорофиллу; 4 - датчики уровней факторов внешней среды; 5 - многоканальный блок управления; 6 - исполнительные механизмы.
внешней среды растений, результатом которой будет определение оптимальных параметров режима переменного облучения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
обеспечить сравнительно быстрое формирование мощной фотопигментной системы растений;
добиться высокоинтенсивного фотосинтеза на фоне большой концентрации фотосинтезирующих пигментов;
увеличить скорость транспортировки продуктов ассимиляции;
обеспечить восстановление высокой концентрации хлорофилла, утраченой в период высокоинтенсивного фотосинтеза.
Условия, материалы и методы. В процессе исследований мы использовали ряд общепринятых теоретических (идеализация, формализация) и эмпирических (эксперимент, наблюдение, сравнение) методов, а основным был теоретико-эмпирический метод - моделирование.
Результаты и обсуждение. Интенсификация технологического процесса в зимних теплицах, которые работают в периоды года с низкой естественной облученностью, возможна при создании фитотехнической системы. Она предназначена для регулирования количества и качества оптического излучения, уровней факторов воздушной среды и корневого питания растений (рис. 1). При этом управление оптическим излучением осуществляется с помощью фототехнической системы, которая включает фотодатчики, пускорегулирующую аппаратуру и светотехническое оборудование.
Оборудование, которое выпускается в нашей стране и за рубежом для автоматизации управления параметрами микроклимата теплиц, предназначено для поддержания в светлое время суток наибольшей интенсивности фотосинтеза. Другими словами основным кри-Достижения науки и техники АПК, №09-2010 ___
Рис. 3. Изменение факторов внешней среды растений в соответствии с энергетической стратегией регулирования: а) изменение уровней факторов внешней среды; б) изменение концентрации основных фотосинтезирующих пигментов во времени и в соответствии с изменяющимися уровнями факторов внешней среды; в) изменение интенсивности фотосинтеза как результат воздействия на растения разными по уровню факторами внешней среды; М1 и М2 - значения уровней факторов внешней среды; Т1 и Т2 - время действия уровней факторов внешней среды со значениями соответственно М1 и М2; С1 - наибольшая концентрация фотосинтезирующих пигментов; С2 - концентрация фотосинтезирующих пигментов, оставшаяся в растении в результате воздействия уровнями факторов внешней среды со значениями М2 за время Т2; Ф1 - наименьшая интенсивность фотосинтеза при воздействии на растения факторов внешней среды со значениями М1; Ф2 -наибольшая интенсивность фотосинтеза, которую растение развивает при значениях факторов внешней среды М2 за время Т2, после повышения концентрации фотосинтезирующих пигментов до значения С1.
емого переменного облучения как энергоэкономич- высокий уровень накопления фотосинтезирующих пиг-
ный технологический прием, мы предлагаем циклич- ментов и на этом фоне интенсивный фотосинтез.
но, в соответствие с изменением уровня облученнос- Освоение инновационной концепции в овощеводстве
ти, оптимизировать в течение дня параметры микро- защищенного грунта позволит сократить сроки выращи-
климата теплиц [5]. вания рассады овощных культур на 20...25 % с одновре-
Сущность энергоэкономичной стратегии регулиро- менным повышением ее качества. Более качественная
вания, например, параметров воздушной среды, по из- рассада обеспечивает ранний и высокий урожай (приложенным критериям представлены функциональной бавка составляет в среднем 15.20 % [7].
схемой (рис. 2) и временной графической зависимос- Режим переменного освещения растений снижает тью параметров среды (рис. 3) [6]. расход электроэнергии на освещение растений, по срав-
Возможные изменения концентрации фотосинтези- нению с традиционным режимом досвечивания, на
рующих пигментов (б) и интенсивности фотосинтеза (в), 38.40 % [2].
если бы значения М2 уровней факторов внешней среды Выводы. Реализация предлагаемой инновацион-
(а) не изменяли до значения M1 после достижения фо- ной концепции регулирования параметров микроклиматосинтезом значения Ф2 (см. рис. 3) показаны штрихо- та позволит значительно сэкономить тепловую и элект-
выми линиями [6]. рическую энергии. При этом повышается качество рас-
Таким образом, для оптимизации параметров мик- сады и, следовательно, увеличивается урожайность ра-
роклимата теплиц необходим не один, а два критерия: стений защищенного грунта.
Литература.
1. Шарупич Т.С., Шарупич В.П. Технологии финансирования, энергосбережения, выращивания и строительства в защищенном грунте России. Учебник для вузов. - Орел: «Труд», 2005 г. - 276 с.
2. Молчанов А.Г., Авдеева В.Н. Инновационная технология выращивания тепличных овощных культур. // Инновации агарной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения/ Ставропольский государственный агарный университет. - Ставрополь: АГРУС, 2008. - С.83-86.
3. Леман В.М. Курс светокультуры растений. - М.: Высшая школа, 1976. - 272 с.
4. Мошков Б.С. Выращивание растений при искусственном освещении. - Л.: Колос, 1966. - 287 с.
5. Молчанов, А.Г., Авдеева В.Н. Регулирование облученности растений защищенного грунта // Физико-технические проблемы создания экологически чистых технологий в АПК: сборник по материалам V Российской научно-практической конференции / Ставропольский государственный агарный университет. - Ставрополь: АГРУС, 2009. - с. 3-6.
6. Пат. 2233577 Российская Федерация, МПК 7 A01G7/00. Способ регулирования факторов внешней среды при выращивании растений / Молчанов А.Г.; заявитель и патенообладатель Ставропольский государственный аграрный университет (RU). - № 2003110600/12; заявл. 14.04.2003; опубл. 10.08.2004, Бюл. № 22.
7. Молчанов А.Г. Результаты производственной проверки способа переменного облучения растений // Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства. Сборник научных трудов / ССХИ - Ставрополь, 1986. - С.18-24.
INNOVATIVE CONCEPT OF ENVIRONMENTAL FACTORS REGULATING PLANT I.G. Minaev, A.G. Molchanov, V.V. Samoylenko
Summary. Conceptually the new direction of researches in the field of optimization factors of an inhabitancy of the glasshouse plants, offered in article, is perspective for creation enengysaving technologies of cultivation of vegetable cultures of the protected ground. Develop and introduce new technologies to implement the proposed concept would improve the quality and quantity of products manufactured in plants covered ground. Innovative technology will save up to 40% of the thermal and electrical energy while increasing the efficiency of plants up to 20%.
Key words: greenhouse, energy-saving technology, photosynthesis, microclimate, illumination.
УДК 681.5(06)
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРРЕКТНОСТИ И КАЧЕСТВА НАСТРОЙКИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ В ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ СИСТЕМАХ АПК
А.Б. ЕРШОВ, кандидат технических наук, доцент И.В. АТАНОВ, кандидат технических наук, доцент Ставропольский ГАУ E-mail: kach-stgau@mail.ru
Резюме. Рассмотрены вопросы обеспечения корректности и качества настройки микропроцессорных ПИД-регуляторов на примере системы регулирования температуры приточного воздуха в свинарнике-откормочнике на 2176 мест.
Ключевые слова: система автоматического регулиро-60 ----------------------------------------------
вания (САР), микропроцессорный пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регуля-тор), корректность настройки, качество настройки, автонастройка ПИД-регулятора.
Сегодня практически не оспаривается тот факт, что будущее в развитии и совершенствовании технических систем агропромышленного комплекса (ТС АПК) принадлежит микропроцессорным системам промышленной автоматики. Уникальные возможности цифровой техники уже сейчас подняли на качественно новый уровень процессы сбора, обработки, представления и хранения __ Достижения науки и техники АПК, №09-2010
