CC BY
174
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.______________________________________
Ромуальда Эдуардовича Лойко, ст. Самохваловичи, 9-11октября 2012. / РУП Институт плодоводства: Самохваловичи, 2012. С 197-201.
9. Краюшкина Н.С., Дадыко В.И. Яблоня на Северо-Западе Нечерноземья. // СПб.: Лениздат, 1994. С. 107-139.
10. Нефедов В.В. Механизированная технология возделывания и сорта черной смородины // Садоводство Северо-Запада России. История и перспективы развития: сб. науч. трудов, посв. 80-летию со дня основания ГНУ Ленинградской ПООС. СПб., 2011. С 69-80. ISBN 978-5-88890-0734.
11. Перспективная ресурсосберегающая технология для ягодных кустарниковых насаждений. Методологические рекомендации /под руководством акад. И.М. Куликова. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2009. С 28-363.
12. Новые технологии и технологические средства для
механизированных работ в садоводстве. М.: ФГБНУ
«Росинформагротех», 2012. С. 82-118.
УДК 628.941.8:581.14
С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук; А.П. МИШАНОВ; А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук; В.Н. СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; Т.В. КОЛЯНОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ РАССАДЫ ТОМАТА
В статье приведен подход к выбору спектральных характеристик оптического фотонного потока источника для выращивания рассады томата. Наиболее оптимальным было соотношение цветов в спектре люминесцентных ламп.
Ключевые слова: светокультура; спектр облучения; рассада томата;
светодиодный модуль
S.A. RAKUTKO, DSc (Eng); A.P. MISHANOV; A.E. MARKOVA, Cand Sc (Agr); V.N. SUDACHENKO, Cand Sc (Eng); T.V. KOLIANOVA
69
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
____________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._________
STUDY OF VARIOUS SOURCES OF OPTICAL RADIATION FOR CULTIVATION OF TOMATO SEEDLINGS
The paper describes an approach how to choose the spectrum characteristics of the optical photon stream of the light source when growing tomato seedlings. The most optimal balance of spectral colors was found in the luminescent lamp spectrum.
Key words: cultivation under artificial light, radiation spectrum, tomato seedling, LED module.
В технологическом процессе выращивания тепличной продукции одним из важнейших факторов, создающих микроклимат для нормального роста и развития растений, является оптическое излучение.
Сложность выбора источника оптического излучения связана прежде всего с тем, что у растений потребность в интенсивности облучения обусловлена отношением того или иного вида растений к спектру оптического излучения (ОИ), его фотосинтетической активной радиации (ФАР) и продолжительности воздействия ОИ на растение.
При оценке степени пригодности источника света для выращивания растений важным показателем является спектральный состав видимого излучения в области ФАР.
В тепличном овощеводстве вне конкуренции лидируют дуговые натриевые лампы высокого давления (НЛВД), отличающиеся высоким световым потоком (83-90-130 клм), световой отдачей (140-150 лм/Вт) и высоким потоком в области ФАР (от 1060 до 1850 мкмоль/с) [1].
Однако, несмотря на их высокую светоотдачу и эффективность, значительная часть энергии не преобразуется в фотосинтетическую активную радиацию (ФАР), а рассеивается в виде тепла [2].
Изменить качественно в процессе облучения фотонный поток энергии в лампе ДНаЗ Супер 400 Вт не представляется возможным. С точки зрения возможности изменения количественного и качественного состава фотонного потока в спектре облучателя непосредственно в процессе облучения растений представляет интерес светодиодный облучатель с системой управления. С помощью системы управления облучателя появляется возможность изменения спектра на разных фазах развития растений, осуществлять плавное изменение облученности, возможна импульсная работа облучателя.
Исследованиями светового потока светодиодного светильника с соотношением цветов в спектре: С:З:К=30:10:60 выявлено высокое
70
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.______________________________________
генеративное развитие рассады томата и огурца, что обусловлено низким соотношением синего и красного цветов (1:2) [3].
Цель настоящих исследований - выявить эффективность различных источников облучения с различными спектральными характеристиками на рост и развитие рассады томата.
Исследования проводили на вегетационной установке, представляющей собой помещение, состоящее из трех секций, разделенных между собой черно-белыми светонепроницаемыми экранами с возможностью общего для секций регулирования температуры и влажности в заданных диапазонах. Плотность фотонного потока для всех вариантов в течение эксперимента поддерживалась на уровне 140 мкмоль/м2с за счет изменения высоты светильников над растениями.
В качестве облучателей были выбраны три различных типа светильников. Схема опыта следующая:
Секция № 1: Светодиодный модуль, состоящий из трех светодиодных облучателей. Каждый светодиодный облучатель состоит из групп светодиодов синего, зеленого и красного цвета. Соотношение цветов в спектре модуля составляет: С:З:К=20:24:56. Неравномерность облученности на плоскости, размером 0,6х0,5 м, не превышает 15%. Электрическая мощность модуля 185 Вт. Спектральная характеристика светового потока светодиодного модуля представлена на рис. 1.
Рис. 1. Спектральная характеристика светового потока светодиодного
модуля
Секция № 2: Светильник ЛСПО 4х58, состоящий из двух люминесцентных ламп PhilipsMasterTL-D 58/840 и двух люминесцентных ламп OSRAML 58/77 FLUORA. Электрическая мощность 213 Вт. Соотношение цветов в спектре светильника: С:З:К=34:33:33.
Неравномерность облученности на плоскости, размером 0,8х0,3 м, не
71
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
____________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85.___________
превышает 15%. Спектральная характеристика светового потока светильника представлена на рис. 2.
Рис. 2. Спектральная характеристика светового потока люминесцентного светильника с двумя лампами PhilipsMasterTL-D 58/840 и двумя лампами OSRAML
58/77 FLUORA
Секция № 3: Светильник ЖСП 64-400-001 серии «Флора» с ЭПРА в количестве двух штук. Установленные в светильники лампы - ДнаЗ Супер Reflux 400. Электрическая мощность 850 Вт. Соотношение цветов в спектре светильника: С:З:К=13:51:36. Неравномерность облученности на плоскости, размером 1,2х0,8, не превышает 15%. Спектральная характеристика светового потока представлена на рис. 3.
Рис. 3. Спектральная характеристика светового потока от двух ламп
ДНаЗ Супер Reflux 400
Фотопериод рассады до расстановки - 16 часов и 14 часов в сутки после расстановки растений (20 шт/м2). Рассаду выращивали в
контейнерах объемом 663 см3. В процессе выращивания рассады поддерживали температуру воздуха в комнате +21...+22 °С., влажность
72
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.______________________________________
воздуха 55-65%, подвижность воздуха 0,08-0,18 м/с системой принудительной вентиляции.
Влажность субстрата в контейнерах поддерживали в пределах 7377% дозированным поливом теплой водой (24-25 °С).
Для измерения параметров светового потока использовался спектроколориметр ТКА-ВД/04 и измеритель фотонов QuantumLi-250.
Под лампами выращивали рассаду томата сорта Фламинго Fi -гибрида, детерминантного отечественной селекции.
В качестве грунта брали торф верховой сфагновый торфопредприятия «Пельгорское-М» Ленинградской области, кислый (рН 3,6), со степенью разложения 10%, влажностью 55% и низким содержанием основных элементов питания. Кислотность торфа нейтрализовали мелом до рН 6,2.
Заправку торфа основными элементами питания проводили до уровней содержания, мг/л: азота аммонийного - 20; азота нитратного -194,5; фосфора 72; калия 189,6; кальция - 160; магния - 60. Микроэлементы: медь, молибден и бор вносили из расчета 0,05 мг/л. ЕС почвенного раствора - 1,0 мСм/см.
Растения томата переносили под лампы с 2-мя настоящими листочками, высотой 5,3 см.
Подкормку рассады проводили периодически 0,1-0,2% растворами калийной селитры, сернокислого магния и монофосфата калия по всем вариантам опыта одновременно.
В течение всего периода выращивания проводили наблюдения за ростом и развитием рассады томата под разными источниками облучения.
Исследования динамики роста и развития рассады томата показали, что наиболее комфортные условия создавались фотонным потоком люминесцентных ламп. Растения имели прекрасный вид, отличный тургор, формировались компактные растения с мощным, сильно опушенным стеблем.
Каждые 5 дней, начиная с 3-х недельного возраста, обеспечивался прирост растений в высоту от 7,2 до 10,2 см. Варьирование признака по высоте составило 9,13 - 12,6 %%, по количеству листьев - 8,15 - 11,8%%.
Под светодиодным модулем с соотношением цветов в спектре: С:З:К=20:24:56 растениям, вероятно, не хватало света в инфракрасном диапазоне. Стебель у растения был тонкий, на нижних листьях отмечали межжилковый хлороз.
73
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
___________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._______
На 41-й день от посева высота растений составила 40,3±1,32 см. На 45-й день сырая масса растения составила всего лишь 29,9±2,07 г.
Однако, растения, выращенные под разными источниками облучения, на 41-й день от посева имели 1-ю цветочную кисть и готовы были к высадке на постоянное место.
Под светильником с лампой ДНаЗ отмечали ускорение роста рассады, растения были вытянуты с удлиненными междоузлиями. Наиболее вероятной причиной вегетативного роста являлось недостаточное количество фотонов синего цвета лампы. Прирост высоты растений каждые 5 дней составил от 10,0 до 18,0 см. Варьирование признака от 7,85 до 12,2%, относительная ошибка средней от 1,56 до 2,06%.
Характеристика роста и развития растений томата под различными источниками облучения представлена в табл. 1.
Лучшие показатели по сырой массе одного растения на 45-й день от посева были у растений томатов, выращенных под люминесцентными лампами (55,85±1,27 г), под лампой ДНаЗ (50,91±2,53 г) и под светодиодным модулем (29,9±2,07 г.). Варьирование признаков по массе одного растения составило: 6,45; 14,89 и 13,84 %% соответственно.
В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что наиболее благоприятным спектром для выращивания рассады сорта Фламинго F1 при уровне облученности 140 мкмоль/м2с является спектр света люминесцентных ламп с пиками облученности в диапазоне: в области синего 425 - 435 нм; зеленого 535 - 555 нм; красного 605 - 615 нм.
С целью повышения энергоэффективности светодиодного модуля необходимы дальнейшие исследования по подбору спектра фотонного потока, обеспечивающего получение высококачественной рассады томата.
74
Динамика роста и развития растений томата Фламинго F1 (данные 2014 г.)
Таблица 1
Вариационная статистика 14.04 18.04 24.04 28.04
Высота растения, сы Количество листьев, шт/раст. Высота растения, сы Количество листьев, шт/раст. Высота растения, сы Количество листьев, шт/раст. Сырая масса растения, г Сухое вещество,1%
Светодиодный модуль
Среднее арифметическое, x=Sx 23,4±0,51 б,85±0,17 29,5±0,80 8,1±0,23 40,3± 1,3 2 9,9 tO ,23 29,9±2,07 10,1±0,37
Среднее квадратическое отклонение, и 1,93 0,65 2,53 0,73 4,18 0,73 4,14 0,75
Коэффициент вариации, V, % 8,24 9,48 8,57 9,01 10,3 7,37 13,84 7,42
Относительная ошибка средней, Sx, % 2,17 2,52 2,71 2,83 3,27 2,32 6,92 3,66
Люминесцентный светильник
Среднее арифметическое, x=Sx 18,8±0,49 7,42±0,17 2б,03±0,Ё2 8,81±0,26 37,2±0,94 10,3±0,20 55,Ё5±1,27 11,39=0,3 0
Среднее квадратическое отклонение, и 2,16 0,76 3,28 1,04 3,40 0,84 3,6 0,6
Коэффициент вариации, V, % 11,4 10,24 12,6 11,8 9,13 8,15 6,45 5=3
Относительная ошибка средней, $х, % 2,6 2,29 3,15 2,95 2,52 2,03 2,27 2,63
ДНаЗ Супер
Среднее арифметическое, x=Sx 2б,86±0,42 7,64±0,14 36,8±0,76 8,71±0,22 54,9±0,89 10,5±0,13 50,91±2,53 12,43=0,3 3
Среднее квадратическое отклонение, о 1,В1 0,60 2,97 0,82 3,45 0,51 7,58 0,66
Коэффициент вариации, V, % 12,21 7,85 8,07 9,41 6,28 4,85 14,89 5,29
Относительная ошибка средней, $х, % 1,56 1,83 2,06 2,52 1,62 1,23 4,97 2,65
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.___________________________________________
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
___________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._______
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пчелин В.М., Саморуков М.В., Ариков Р.Ш. Основные направления эффективности тепличных облучательных установок. //Теплицы России Изд-во «Арес». М., 2011. № 2. С.29-33.
2. Тараканов И.Г., Яковлева О.С., Аканов Э.Н., Фатанова Н.К., Грищенко А.Л. Новые светооблучатели в светокультуре. //Мир теплиц. 2012. № 5. С.40-43.
3. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Судаченко В.Н., Колянова Т.В. Определение эффективности светодиодных источников облучения при выращивании рассады томата и огурца. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: сб. науч. тр. Вып. 84. СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2013. С. 8289.
УДК 631.371
В.Н. БРОВЦИН, д-р техн. наук; В.В. КОЗЛОВ
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ДВИГАТЕЛЯ К ЗАПУСКУ В ХОЛОДНОЕ ВРЕМЯ ГОДА
В статье приведен пример идентификации параметров модели предпусковой подготовки двигателя ЯМЗ-238 трактора «Кировец». Идентификация проведена с использованием приложения Simulink® Parameter Estimation ППП MATLAB®.
Ключевые слова: математическая модель, идентификация
V.N. BROVTSIN, DSc (Eng); V.V. KOZLOV
PARAMETRIC IDENTIFICATION OF PARAMETERS OF THE MATHEMATICAL MODEL OF PRESTART ENGINE PREPARATION IN COLD WEATHER
The article describes the case study of identification of the model parameters for prestartpreparation of ЯМЗ-238 engine installed on a «Kirovets» tractor. Identification is
76
