CC BY
7IS
естник АПК
Ставрополья
УДК 631.53.027:57.043
№ 2(2), 2011
Агроинженврия
41
В. И. Хайновский, А. Е. Козырев
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАПОЛНЕНИЯ СЕМЕНАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОБЪЕМА
Приведены теоретические и экспериментальные результаты определения степени заполнения семенами сельскохозяйственных культур объема измерительного конденсатора.
Ключевые слова: семена, объем, сельскохозяйственные культуры, заполнение.
Theoretical and experimental results of definition of degree of filling by agricultural seeds of volume of the measuring condenser are resulted.
Keywords: seeds, volume, agricultural crops, filling.
Применяемые в настоящее время экологически чистые методы улучшения посевных качеств семян сельскохозяйственных (с.-х.) культур предпосевной обработкой электромагнитными полями (ЭМП) (промышленной частоты, импульсным электрическим полем, постоянным полем коронного разряда и др.) позволяют увеличить их лабораторные посевные качества: энергию прорастания на 10-15 %, а их всхожести - на 8-10 % [1, 2]. Биологическое воздействие электромагнитных полей, описываемое в научных публикациях, проявляется многогранно. Влияние низкочастотных электромагнитных полей на посевные качества семян объясняют высокой чувствительностью биологических объектов к нетепловым эффектам слабых ЭМП низкой частоты, в том числе к геомагнитным и космофизическим флуктуациям. Это влияние вызывают нестационарные процессы, связанные с трансмембранным селективным обменом ионов, которые воздействуют на ионную силу и величину рН в примембран-ном слое и соответственно на переходы слабосвязанных на мембране периферических белков в воду или обратно. То есть в целом наблюдается влияние на внутриклеточный метаболизм семян на разных стадиях прорастания. Высоковольтные импульсные поля создают стационарное распределение наводимых в клетке напряжений. Имеются сведения о том, что действие электрических полей высокой напряженности может быть направлено на изменение структуры мембран клеток, на изменение структуры ферментов и даже молекул ДНК.
Диэлектрическая проницаемость семян с.-х. культур является одной из основных характеристик, определяющих внутриклеточные поля, которые, в свою очередь, существенно влияют на процессы внутриклеточного метаболизма семян. Определение указанной диэлектрической проницаемости основано на экспериментальных измерениях в электрическом конденсаторе определенной конструкции электрической ем-
Владимир Иванович Хайновский -
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики
ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. 8-906-489-41-08 E-mail: scarfaceanton@mail.ru
Антон Евгеньевич Козырев -
аспирант кафедры физики
ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
Тел. 8-919-746-67-96 E-mail: scarfaceanton@mail.ru
кости смеси с.-х. семена - воздух и на соответствующей теоретической модели, позволяющей рассчитать искомые значения диэлектрической проницаемости семян. Указанные теоретические модели существенно зависят от степени заполнения семенами измерительного объема. Поэтому определение ее для с.-х. семян разной формы и величины является актуальной задачей и требует внимательного рассмотрения. Расчеты показывают, что для эллипсоидальной формы семян в случаях одинакового «прямоугольного» и «шахматного» заполнения ими объема в вертикальной и горизонтальной плоскостях степень его заполнения соответственно равна значениям р = п/6 = 0,523 и р = 2п/9 = 0,70 (рис.1).
а) 5)
Рисунок 1 - Заполнение объема измерительного конденсатора семенами эллипсоидальной формы соответственно: а) «прямоугольное»; б) «в шахматном» порядке;
Степень заполнения объема соответственно р = п/6 « 0,523 и р = 2п/9 « 0,70 (ячейка объема выделена штриховкой).
42
научно-практическии журнал
Для более плотного заполнения объема семенами сферической формы, когда расположения семян в горизонтальной и вертикальной плоскостях не совпадают (т.е. неодинаковы) для «прямоугольного» и «шахматного» порядков заполнения, расчеты дают приблизительно одинаковые значения р « 0,74 (рис. 2, 3).
Рисунок 2 - Заполнение объема измерительного конденсатора семенами сферической формы в уплотненном «прямоугольном» порядке соответственно: а) вид сверху; б) вид сбоку. Степень заполнения объема: р = 0,737 (ячейка объема выделена штриховкой);
----нижний ряд или невидимая часть сфер;
- верхний ряд или видимая часть сфер
Рисунок 3 - Заполнение объема измерительного конденсатора семенами сферической формы в уплотненном «шахматном» порядке соответственно: а) вид сверху; б) вид сбоку. Степень заполнения объема: р = 0,74 (ячейка объема выделена штриховкой).
-------нижний ряд или невидимая часть сфер;
- верхний ряд или видимая часть сфер.
Практический интерес представляет также заполнение объема семенами цилиндрической формы, дающее значение р = 0,785 (рис. 4).
виде цилиндра, дополнительно оцилиндрован-ного таким же цилиндром, ось которого развернута на 90о к оси первоначального цилиндра. При этом возможны два случая указанной «оцилин-дровки», дающие одинаковую по форме и объему фигуру. На рисунке 5 представлены оба случая, которые различаются лишь разворотом на 90о по оси х получившейся формы семени. Степень заполнения объема получается меньшей, чем для «простого» цилиндра, и равной р - 0,667.
Рисунок 5 - Схематическое изображение семян с.-х. культур: а) цилиндрическая форма радиусом основания г и высотой 2г, направленной по оси х; б) цилиндрическая форма по рисунку 1а, оцилин-дрованная подобным цилиндром, высота которого направлена по оси в) цилиндрическая форма по рисунку 1а, оцилиндрованная подобным цилиндром, высота которого направлена по оси у. Степень заполнения объема: р = 0,667
При этом были выбраны семена с.-х. культур, различающиеся как форме, так и по объему, а именно сортов: сои - «Вилана», гороха - «Мадонна», пшеницы - «Старшина», гречихи - «Богатырь», проса - «Волжское 3».
Измеренные объемы У0 указанных сортов семян и соответствующие им степени заполнений объема р представлены в таблице.
Таблица - Степени заполнения объема семенами с.-х. культур
Семена с.-х. культур Соя Горох Пшени- ца Гречиха Пшено
У0, мм3 101,2± ±1,9 % 127,6± ±1,5 % 28,9± ±2,0 % 17,2± ±1,2 % 4,9± ±1,5 %
Р эксп 0,65 0,65 0,61 0,64 0,66
Рисунок 4 - Заполнение объема измерительного конденсатора семенами цилиндрической формы вид сбоку: а) цилиндры в соседних кубических ячейках расположены параллельно; б) цилиндры в соседних кубических ячейках развернуты на 90о. Степень заполнения объема: р = 0,785
Для уменьшения объема цилиндрического по форме семени мы рассмотрели форму в
В последующем предполагается применить полученные результаты определения относительной диэлектрической проницаемости семян с.-х. культур методом измерения электрической емкости смеси с.-х. семена - воздух.
Список литературы
1. Дульский, А. Н. Предпосевная обработка семян моркови сорта Витаминная-6 импульсным электрическим полем /
A. Н. Дульский, Г. П. Стародубцева,
B. И. Хайновский // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2009. - № 6. - С. 59-60.
2. Хайновский, В. И. Предпосевная стимуляция семян сои импульсным электрическим полем / В. И. Хайновский, Г. П. Стародубцева, Е. И. Рубцова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2007. - № 10. - С.18.
