Исследование влияния обработки семян арбузов электроактивированной водой на физико-механические и биологические свойства Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.53.027.33

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН АРБУЗОВ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДОЙ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ

И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

О.Н. Беспалова, соискатель Астраханский государственный университет В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор Волгоградский государственный аграрный университет

Приведён анализ влияния электроактивированной воды на прорастание, всхожесть семян арбузов и физико-механические свойства. Использование электроактивированной воды позволяет увеличить всхожесть семян арбузов, уменьшить повреждаемость семян, растений болезнями и вредителями, получить раннюю экологически чистую продукцию, повысить урожайность.

Ключевые слова: электроактивированная вода, форма и размеры семян, замоченные, проращенные.

Электроактивация - воздействие на воду электрического тока, в результате образуется катодная (щелочная) или анодная (кислотная) вода, широко применяемые в биологии, медицине и сельском хозяйстве [3]. Электроактивированная вода характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП). Увеличение окислительного потенциала обусловлено понижением активности электронов в растворе, а уменьшение окислительного потенциала определяется увеличением активности электронов.

В электроактивированной воде происходит значительное изменение структурных составляющих межионного энергетического взаимодействия, т.е. активная концентрация ионов изменяется за счет изменения коэффициентов активности. Полученный в результате электрической активации анолит обладает антимикробной активностью, применяется для стерилизации, дезинфекции, уничтожения болезнетворных микробов и вредителей [5]. В результате обработки снижается токсичность воды, обусловленная наличием ионов тяжелых металлов, за счет перевода их в естественную устойчивость, биологически неактивную форму существования в природе.

Нами изучалось влияние электроактивированной воды на физикомеханические свойства семян бахчевых культур, их форму, размеры, фрикционные свойства, определялась лабораторная и полевая всхожесть. Исследования проводились на семенах арбуза сорта «Астраханский». Семена были подвергнуты обработке водопроводной водой и электроактивированной водой со значением ОВП анолита +600 мВ и католита -500 мВ в течение 1 часа.

Форма и размеры замоченных семян определяли путем измерения длины, ширины и толщины семени штангенциркулем ШЦ-125 с пределом измерения до 125 мм и точностью измерения 0,1 мм. Результаты измерений представлены в таблице 1, обработка результатов - на рисунке 1.

Обработка измерений проводилась методами математической статистики. Основные показатели определялись по уравнениям средних взвешенных величин [1]:

- 1 ^ - 1 1 ^ з

«5'л; *■ иЪ'"- *-$&'■■■

где I, Ь, 3 - средняя взвешенная величина длины, ширины и толщины семени соответственно-I, '■, 3^ - наблюдаемые значения этих величин- щ - число значений.

20 І 15 >>

□ 10 0 О

5 5

А > Ж ** *

: Ф Г ; ) ж Ґ \ (

! 1 • г ▼ * • Лгч Ж Г ж V

і II і к і * • > / г ж

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ММ

- Ж-• длина семени ширина семени А толщина семени

Рисунок 1 - Распределение значений размерных характеристик семян _________Таблица 1 - Размерные характеристики семян арбуза___________

№ п п Характеристи ки семян Сухие Проросшие семена, обработанные водопроводной водой Проросшие семена, обработанные электроактивированн ой водой

Хтах X Хпт Хтах X Хтт Хтах X Хтт

1 Длина 1, мм 15,2 10,8 8,2 17,1 11,8 10,4 18,4 15,5 12

2 Ширина Ь, мм 9,4 7,7 6,5 9,6 7,5 6,1 9,7 8,68 7,6

3 Толщина 3, мм 3,2 2,1 1,8 3,2 2,5 2,0 3,5 2,8 2,4

Из полученных данных видно, что наиболее сильно размеры семян варьируют по длине и в меньшей степени по толщине.

При исследовании влияния электроактивированной воды на фрикционные свойства семян, нами определялись коэффициенты трения, неизбежно возникающие в процессе посева и работы высевающих аппаратов. Возникают следующие виды трения: покоя - о стенки семенного ящика; движения - о высевающие рабочие органы; внутреннее трение в слое семян.

Для характеристики трения используют коэффициент трения - /.

Коэффициенты трения о различные поверхности не являются постоянной величиной, т.к. зависят от свойств и состояния семенного материала и поверхности трения.

Значения углов трения покоя определялись с помощью наклонной плоскости, угол а наклона которой равен углу трения покоя.

Коэффициент трения покоя (таблица 2, рис. 2) принимается равным тангенсу угла наклона поверхности к горизонту: /п = tgфп = tgа

0,2 0,24 0,28 0,32 0,36 0,4 0,44 0,48 0,52 0,56 0,6 0,64 0,68 0,72

коэффициент трения покоя

♦ по пластику Рисунок 2 - Распределение коэффициентов трения покоя

Таблица 2 - Коэффициенты трения покоя сухих и проросших семян по различным материалам

№ пП Характеристики семян Сухие Проросшие семена, обработанные водопроводной водой Проросшие семена, обработанные электроактивиро ванной водой

Хтах X Хпт Хтах X Хтт Хтах X Хтт

1 Коэффициент трения покоя семян по стали 0,73 0,46 0,31 0,78 0,33 0,29 0,72 0,49 0,27

2 Коэффициент трения покоя семян по пластику 0,67 0,35 0,43 0,38 0,31 0,27 0,32 0,27 0,25

Для определения коэффициентов трения движения (таблица 3, рис. 4) использовался прибор академика В.А. Желиговского, который состоит из чертежной

доски, линейки и каретки [4]. Определение коэффициентов выполняют следующим

образом: на проведенном перпендикуляре (направление силы К) откладывают отрезок

длиной 100 мм и в его конце восстанавливают перпендикуляр КМ (рис. 3). Угол МСК

будет равен углу трения ср, следовательно:

г _мк_

^с ~ 100 —

Рисунок 3 - Схема к практическому определению коэффициента трения движения

и

и

ей

Р

ч

о

о

ч

о

0,3 0,33 0,36 0,39 0,42 0,45 0,48 0,51 0,54 0,57 0,6 0,63

коэффициент трения движения

по стали

по пластику

Рисунок 4 - Распределение коэффициентов трения движения

Таблица 3 - Коэффициенты трения движения сухих и проросших семян

по различным материалам

№ П П Характеристик и семян Сухие Проросшие семена, обработанные водопроводной водой Проросшие семена, обработанные электроактивированно й водой

Хтах X Хтт Хтах X -^шах X

1 Коэффициент трения движения семян по стали 0,53 0,46 0,35 0,65 0,5 0,41 0,63 0,535 0,39

2 Коэффициент трения движения семян по пластику 0,59 0,42 0,38 0,62 0,43 0,35 0,61 0,48 0,33

В качестве характеристики внутреннего трения семян принимается угол естественного откоса. Определение значений (таблица 4) проводились следующим образом: диск со стержнем опускался на дно цилиндра, внутри которого

перемещается диск со стержнем, основанием и подъемным механизмом. На стержне

нанесены миллиметровые деления, с помощью ворота, к которому на канатике подвешен диск, засыпанные семена ссыпаются, располагаясь в виде конуса.

Отмечалась высота конуса по делениям на стержне. Отношение высоты конуса к радиусу диска определяет коэффициент внутреннего трения (тангенс угла наклона).

Таблица 4 - Угол естественного откоса сухих и проросших семян арбуза

Характеристик и семян Сухие Проросшие семена, обработанные водопроводной водой Проросшие семена, обработанные электроактивированной водой

Хтах X Хпт Хтах X Хтт Хтах X Хтт

Угол

естественного откоса семян 43,6 35,9 28,6 42,1 30,1 27,1 42,3 31,3 26,1

Из приведенных в таблицах 2 и 3 данных видно, что наибольшие значения коэффициентов трения покоя и трения движения у сухих семян, а наименьшие - по пластику у семян, проращенных в электроактивированной воде. Значения угла естественного откоса у проращенных семян существенно меньше, чем у сухих.

Семена проращивались при комнатной температуре 20...22°С в лаборатории АГУ. В результате наблюдений за процессом прорастания семян установлено, что срок прорастания семян сорта «Астраханский», замоченных в водопроводной воде, 4 дня, замоченных в электроактивированной воде - менее 2 дней.

Лабораторная и полевая всхожесть отмечалась у семян, замоченных в электроактивированной воде на 3 - 4 дня раньше, чем у семян, замоченных и проращенных в водопроводной воде.

Полевые испытания проводились на опытном поле хозяйства ООО «Надежда-2» Камызякского района Астраханской области. Почвы на опытном поле по механическому составу средние, тяжёлые суглинистые.

После посева в грунт семена, обработанные электроактивированной водой, дали более дружные и крепкие всходы. Процесс появления всходов и развития растения представлен на рисунках 5-9.

а) б)

Рисунок 5 - Процесс появления всходов (на 3-й день) после посева семени, обработанного: а - электроактивированной водой; б - водопроводной водой

а) б)

Рисунок 6 - Процесс развития растения (на 5-й день) после посева семени, обработанного: а - электроактивированной водой; б - водопроводной водой

ta»-

rí

а) б)

Рисунок 7 - Процесс развития растения (на 7-й день) после посева семени, обработанного: а - электроактивированной водой; б - водопроводной водой

а) б)

Рисунок 8 - Процесс развития растения (на 10-й день) после посева семени, обработанного: а - электроактивированной водой; б - водопроводной водой

Рисунок 9 - Процесс развития растения (на 10-й день) после посева сухих семян Полевые испытания показали, что после посева проросшие в

электроактивированной воде семена всходят на третий день, проросшие в водопроводной воде - на 5-6-й день, а сухие семена - на 10-й день.

Электроативированная вода существенно ускоряет процесс прорастания, влияет на лабораторную и полевую всхожесть семян арбузов, на их физикомеханические свойства. Наблюдается разница в росте растений, а значит, и в получении урожая.

Использование в технологии предварительной подготовки семян обработки электроактивированной водой повышает всхожесть семян, энергию их прорастания, уменьшает повреждаемость семян и растений болезнями и вредителями, увеличивает силу роста и развитие растений, увеличивает урожай до 30 % ранней экологически чистой продукции [1, 3].

Библиографический список

1. Абезин, Д.А. Разработка технологии и технических средств посева проросших семян бахчевых культур [Текст]: дисс. канд. техн. наук/ Д.А. Абезин. - Волгоград, 2007. - 158 с.

2. Абезин, В.Г. Теоретическое обоснование параметров высевающего аппарата для проращенных семян тыквы [Текст] / В.Г. Абезин, В.А. Моторин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. -№ 4 (24). - С. 186-191.

3. Инновации - Бизнесу. Инновации и инвестиции в прорывные технологии

[Электронный ресурс]. - 2007-2012. URL: По Биотехнологии/Инновации бизнесу.

Повышение биологической активности воды.тЫ;

4. Сельскохозяйственные машины. Ч.1: Почвообрабатывающие машины [Текст] : метод. указания / Новосибирский ГАУ. Инженер. ин-т; сост.: В.А. Головатюк, С.Г. Щукин, В.П. Демидов, В.Г. Луцик. - Новосибирск, 2010. - 54 с.

5. Установка для повышения биологической активности воды: пат. на полезную модель: МПК С 02 F 1/46/ Абезин В.Г., Беспалова О.Н., Сальников А.Л., Сальникова Н.А. // заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» (АГУ). - № 2012111561; заявл. 26.03.2012.

E-mail: mshaprov@bk.ru