CC BY
31НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И
ПРОИЗВОДСТВ В АПК И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 633.2/4:631.53.027.3:631.589.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ ПО ВЛИЯНИЮ УФ ОБЛУЧЕНИЯ НА СЕМЕНА, ИЗ КОТОРЫХ ВЫРАЩИВАЕТСЯ ЗЕЛЕНЫЙ КОРМ НА ГИДРОПОНИКЕ
Кондратьева Н.П., Краснолуцкая М.Г., Ильясов И.Р., Климачева Т.Н., ДухтановаН.В., Зембеков Ю.С. Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, г.
Аннотация. Рассмотрено влияние УФ излучения на семена зерновых культур, из которых выращивается зеленый корм на гидропонике, себестоимость которых существенно ниже силоса и сенажа. Была определена наиболее эффективная доза ультрафиолетового облучения, которая позволяет получить больше зеленой массы в осенне-зимний период года. Для поддержания необходимой дозы УФ облучения целесообразно использовать программируемый логический контроллер.
Ключевые слова: ультрафиолетовое излучение (облучение); УФ облученность, УФ светодиоды, УФ LED, программируемый логический контроллер.
Введение. Одной из причин роста себестоимости продукции животноводства является высокая стоимость кормов и кормовых определяется стоимостью компонентов, входящих в нее. Поэтому, учитывая высокую стоимость концентрированных кормов и корнеклубнеплодов, уменьшение их доли в кормосмеси приведет к снижению ее себестоимости.
При скармливании большого количества грубых кормов, богатых клетчаткой, создается большая напряженность в работе желудка жвачных, так как преджелудки являются основным местом переваривания клетчатки. При замене части грубых кормов сочными усиливается кишечное пищеварение, в целом повышается переваривающая способность желудочно-кишечного тракта и увеличивается степень усвоения питательных веществ корма. В
Ижевск
Большин Р.Г. НОУ ДПО «УНИЦ «Омега» г. Ижевск
качестве сочных кормов желательно использовать зеленый корм, органические вещества которого перевариваются желудком в среднем до 70%, и в котором в благоприятном соотношении содержаться все питательные вещества, необходимые животному: полноценные протеины, минеральные вещества, разнообразные витамины.
Гидропонный зеленый корм полезен для вскармливания всех видов животных, птиц и рыбы. Имея в своем хозяйстве гидропонную установку требуемой мощности, можно забыть о засухе, высокой техногенной нагрузке, неблагоприятных климатических условиях, о плохой кормах и других неурядицах.
Целью работы является определение наиболее эффективной дозы УФ облучения семян зерновых культур, выращиваемых на зеленый корм, позволяющая повысить урожайность зеленого корма.
Материалы и методы исследования За последние 15-20 лет использование в животноводстве гидропонных установок резко сократилось, несмотря на низкую себестоимость этой продукции по сравнению с силосом и сенажом вследствие простоты его производства в условиях сельхозпредприятия и фермерского хозяйства даже со слабой технической оснащенностью [1, 2, 3, 4, 5]. Вместе с этим, начиная с 2002 года в России активизировались работы ученых в области применения зеленого корма, как фитотерапевтического средства в животноводстве. Разработаны гидропонные установки, позволяющие независимо от времени года, погодных и климатических условий круглогодично и ежедневно производить экологически чистые высококачественные и дешевые зеленые корма не только для животных и птиц, а также натуральные белково-витаминно-минеральные пищевые добавки для людей.
Гидропоника - это способ выращивания растений без почвы. Слово «гидропоника» произошло от двух греческих: «hydro» вода и «ponos» работа. Необходимые для роста питательные вещества растворяются в воде, и этот раствор подается к растениям. Этот предельно простой принцип принимается за основу для всех форм современной гидропоники.
История исследований по выращиванию растений на искусственных почвах начинается с глубокой древности. Археологические раскопки свидетельствуют, что висячие сады Семирамиды древнего Вавилона, вошедшие в число «Семи Чудес Света» были одной из первых удачных попыток земледелия на искусственных почвах. Еще один пример удачного применения гидропоники - это плавающие сады ацтеков в Центральной Америке, которые были созданы кочевыми племенами ацтеков, вытесненных более сильными враждебными племенами с пахотных плодородных земель. Ацтеки были вынуждены построить плоты из длинных стеблей
тростника, на которые укладывали ил, поднятый со дна озера Теночитлан (Мексика). На этих плотах выращивался обильный урожай овощей, цветов и даже деревья. Влагу растения получали корнями, которые пробивались вниз к воде.
Для выращивания на гидропонике в основном используется зерно ячменя, который произрастает практически во всех поясах земного шара, но также можно использовать овес, рожь, кукуруза, пшеница, горох и т. д.
Результаты и обсуждение. В течение нескольких лет на кафедре «Автоматизированный электропривод» ФГБОУ ВО Ижевской ГСХА проводятся исследования по разработке новых экологически чистых способов предпосевной обработки семян зерновых культур и хвойных культур, заключающейся в обработке этих семян разной дозой УФ излучения [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]. Источником УФ излучения являлись лампа ЛЭ 30 и УФ светодиодная матрица с длиной волны 360 нм и управляющим драйвером 8НЬ0020иУ. Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние УФ предпосевной обработки семян ячменя
Приемы обработки семян Урожайность, Количество продуктивных стеблей Масса 1000 зерен,
г/м2 % шт/ м2 % г %
Контроль (без обработки) 230 100 347 100 41,0 100
УФО, 3 кДж/м2 289 126 527 152 45,8 112
УФО, 4 кДж/м2 281 122 483 139 44,4 108
Из табл. 1 видно, что наиболее эффективной дозой УФ облучения для семян ячменя оказывает доза 3 кДж/м2, которая благоприятно воздействует на количество продуктивных стеблей и урожайность.
В табл. 2 приведены результаты лабораторных исследований по влиянию дозы УФ облучения на семена следующих зерновых культур, которые впоследствии были использованы как зеленый корм для животных, находящихся на стойловом содержании. Исследовались гречиха, рожь, овес, пшеница. В каждой партии было по 47 растений. Облучение проводили лампой ЛЭ 30 и УФ светодиодной матрицей с длиной волны 360 нм управляемая драйвером SHL0020UV, средняя температура воздуха составляла 22°С.
Таблица 2 - Изменение всхожести семян зерновых культур от дозы УФ облучения_
Культура Доза УФО? кДж/м2 Высота растений на 20 день, см Масса растений, г
Общая Средняя
Гречиха 0 13 29,5 0,82
1 16,5 31,2 1,11
3 14 32,3 1,11
5 13,5 41,3 1,29
7,5 15,5 34,3 1,18
Рожь 0 24 10,4 0,33
1 24,5 10,7 0,32
3 24,5 11,5 0,41
5 22,5 12,8 0,43
7,5 20 11,5 0,34
Овес 0 24 12,3 0,34
1 22 16,6 0,42
3 24,5 18,2 0,52
5 22,5 16,3 0,48
7,5 21 16,4 0,47
Пшеница 0 24 10 0,32
1 24 13,3 0,42
3 26 9,5 0,39
5 24,5 20,2 0,67
7,5 23,5 14,3 0,58
Анализ лабораторных экспериментов показывает, что лучшие результаты были получены для культуры пшеницы при дозе 7,5 кДж/м2, гречихи при дозе - 5 кДж/м2; для культуры овса и ржи -эффективнее оказалась доза 3 кДж/м2. Кроме этого выяснилось, что предпосевное УФ облучение семян сократило сроки созревания зеленого корма, которые зависят от времени выдержки («отлежки») облученных семян после воздействия УФ облучения. Наиболее эффективной оказалась посадка облученных семян через 6 дней после обработкой УФ излучением (рис.1), что позволяет получить за осенне-зимний период 34 урожая (сбора) зеленой массы вместо 28 при высадке облученных семян стразу после обработки.
Рисунок 1 - Изменение количества сборов готового зеленого корма культуры овса в зависимости от времени выдержки семян после
УФ облучения
Из рисунка видно, что при посадке через 6 дней после УФ облучения зеленая масса овса сорта БИОС 1 нарастает быстрее и можно получить до 34 урожаев зеленой массы в год. При посадке после 14 дней можно получить до 30 урожаев в год. В обоих случаях семена овса облучались дозой 3 кДж/м2.
Зависимость количества урожаев зеленой массы за осенне-зимний период (п) от времени «отлежки» семян (1) с достаточной точностью описывается полиномом четвертого порядка, который имеет вид:
и=0,0015г4 - 0,0389г3 + 0,1995г2 + 0,8492г + 27,949 при коэффициенте детерминации равном Е = 0,9941
Таблица 3 - Технические характеристики микроконтроллер ATmega328__
Параметр Значение
рабочее напряжение 5 В
входное напряжение (рекомендуется) 7-12 В
входное напряжение (пределы) 6-20 В
цифрового Ввода/вывода / из которых выходы 14 / 6
шим
аналогового ввода пальцы 6
ПОСТОЯННЫЙ ток за I/O Pin 40 мА
ПОСТОЯННЫЙ ток для 3.3 В Pin 50 мА
флэш-память / из которых использует загрузчик 32 КБ / 0.5 КБ
SRAM 2 КБ
EEPROM 1 КБ
тактовая частота 16 МГц
Для управления работой УФ LED предлагается использовать микроконтроллер ATmega328 стоимостью от 250 до 450 руб., технические характеристики которого приведены в табл. 3. Предлагается разработать для облучения семян установку транспортерного типа [16].
На рисунке 2 показан общий вид микроконтроллера ATmega328.
Рисунок 2 - Общий вид микроконтроллера АТтера328 На рис. 3 показан фрагмент программы с использованием
СоБеЗув.
0001 ооог
0003
0004
0005 Vv'v1'? иоцг оооа
0009
0010
PROGRAM PLC PRG VAR
semena semana; dcjsa- REAL; lampa; BOOU т;тше; tOf: tof;
a TIHL; av- BOOL; ENOJAR
В
»01
AND TOF
_ —а
semena / 3
dosa F —
3- ust
5- ustl
7.5- ust2
11- USI3
Рисунок 3 - Программа для реализации коррекции дозы УФО в среде программиолвания СоБе8у$ 1 - элемент сравнения; 2 - функциональный блок «таймер с задержкой выключения»; 3 - сигнальная лампа.
Выводы
1. Одной из причин роста себестоимости продукции животноводства является высокая стоимость кормов и кормовых определяется стоимостью компонентов, входящих в нее.
2. Себестоимость зеленого корма, выращенного на
гидропонике, значительно ниже себестоимости силоса, сенажа вследствие простоты его производства в условиях
сельхозпредприятия и фермерского хозяйства даже со слабой технической оснащенностью.
3. Анализ лабораторных экспериментов показывает, наибольшая урожайность зеленого корма, выращенного из семян пшеницы, была получена при дозе 7,5 кДж/м2, из семян гречихи при дозе - 5 кДж/м2; для культуры овса и ржи эффективнее оказалась доза 3 кДж/м2.
4. Наиболее эффективной оказалась посадка облученных семян через 6 дней после их обработки УФ излучением, что позволяет получить за осенне-зимний период 34 урожая (сбора) зеленой массы вместо 28 при высадке облученных семян стразу после обработки.
5. Для управления работой УФ LED предлагается использовать недорогой микроконтроллер ATmega328.
Список использованных источников:
1. Кондратьева Н.П. Определение величины облученности при выращивании гидропонным способом овса, ячменя и кукурузы на зеленый корм. В сборнике: ВСХИЗО - агропромышленному комплексу сборник научных трудов. Всероссийский сельскохозяйственный институт заочного обучения; ответственный редактор А. П. Примак. Москва, 1994. С. 206-207
2. Кондратьева Н.П Предпосевная обработка семян зерновых культур. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2002. № 8. С. 9-10.
3. Кондратьева Н.П., Коломиец А.П., Владыкин И.Р. Энергосберегающий способ предпосевной обработки семян огурца . В сборнике: Аграрная наука на рубеже тысячелетий труды научно-практической конференции. Ижевская государственная сельскохозяйственная академия. 2001. С. 214-218.
4. Кондратьева Н.П .Влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы на урожайность. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. № 12. С. 17.
5. Кондратьева Н.П., Коломиец А.П., Владыкин И.Р Математическая обработка результатов влияния ультрафиолетового облучения. В сборнике: Материалы XIX научно-практической конференции Ижевской государственной сельскохозяйственной академии Ижевская государственная сельскохозяйственная академия; научные редакторы: В. Д. Хромченко, П. Б Акмаров, А. М. Ленточкин, М. С. Ежкова, В. И. Большаков. 1999. С. 99-100.
6. Кондратьева Н.П., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г Разработка УФ светодиодной (LED) облучательной установки для
предпосевной обработки семян . В сборнике: Актуальные проблемы энергетики АПК Материалы VII международной научно-практической конференции. 2016. С. 93-97.
7. Кондратьева Н.П., Коломиец А.П., Большин Р.Г., Красно луцкая М.Г. Энергосберегающие электротехнологии для предпосевной обработки семян В сборнике: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ АПК VI Международная научно-практическая конференция. Под общей редакцией Трушкина В.А.. 2015. С. 108-111
8. Кондратьева Н.П., Краснолуцкая М.Г., Большин Р.Г.Энергоэффективные электротехнологии в подготове семян к посеву. В сборнике: Актуальные вопросы и тенденции развития в современной науке Материалы II Международной научно-практической конференции. 2015. С. 49-55
9. Кондратьева Н.П., Краснолуцкая М.Г., Большин Р.Г Энергоэффективное оборудование для обработки семян перед посевом . В сборнике: Биотехнология. Взгляд в будущее IV Международная научная Интернет-конференция. 2015. С. 57-61.
10. Кондратьева Н.П., Романов В.Ю., Чефранова М.Н., Нуреева Т.В., Корепанов Д.А., Краснолуцкая М.Г., Большин Р.Г.Перспективы использования электротехнологии для повышения посевных качеств семян УФ-излучением. Известия Международной академии аграрного образования. 2015. № 24. С. 10-13.
11. Бывальцев A.B., Кондратьева Н.П., Украинцев В.С Влияние УФ облучения на повышение посевных показателей качества семян . методика и технология / Сабрюкен, 2012.
12. Украинцев A.A., Корепанов Д. А., Кондратьева Н.П., Бывальцев A.B.B Влияние УФ облучения на повышение посевных качеств семян хвойных пород. Вестник Удмуртского университета. 2011. № 5. С. 132.
13. Кондратьева Н.П., Корепанов ДА., Бывальцев A.B., Перевозчиков Е.А Ультрафиолетовое облучение семян декоративных растений туи западной и ели колючей Известия Международной академии аграрного образования. 2011. № 12. С. 13-15.
14. Украинцев B.C., Корепанов Д. А., Кондратьева Н.П., Бывальцев A.B.Влияние УФ облучения на повышение посевных качеств семян хвойных пород. Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2011. № 6-1. С. 132-137.
15. Кондратьева Н.П., Владыкин ИР. Устройство для предпосевной обработки семян патент на полезную модель RUS 54714 17.02.2006
16. Кондратьева Н.П., Коломиец А.П., Юран С.И., Владыкин И.Р., Козырева Е.А., Баженов В.А. Курсвок и дипломное
проектирование по электроприводу. Учебное пособие.. Ижевск, Ижевская государственная сельскохозяйственная академия 2011. - 162 с.
Надежда Петровна Кондратьева, доктор технических наук, профессор; Мария Геннадьевна Краснолуцкая, аспирант; Ильясов Ильнур Равильевич, магистр; Климачева Татьяна Владимировна канд.с-х. наук, доцент; Духтанова Надежда Васильевна, канд.с-х. наук, доцент; Зембеков Юрий Сергеевич, бакалавр; Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, г. Ижевск Роман Геннадьевич Больший, канд.техн.наук НОУ ДПО «УНИЦ «Омега», г. Ижевск
RESULTS OF EXPERIMENTS ON INFLUENCE OF UF OF RADIATION OF SEEDS FOR CULTIVATION OF THE GREEN FORAGE ON HYDROPONICS
N. P. Kondratyeva, M. G. Krasnolutskaya, I. R. Ilyasov; T. N Klimacheva, N. V Dukhtanova., Yu. S Zembekov.
Izhevsk state agricultural academy, Izhevsk
R. G. Bolshin NOU DPO "UNITs "Omega" Izhevsk
Abstract. Influence of UF of radiation on seeds of grain crops from which the green forage on a hydroponics which prime cost is significantly lower than a silo and a senazh is grown up is considered. The most effective dose of ultra-violet radiation which allows to receive more green material during the autumn and winter period of year has been defined. For maintenance of a necessary dose of UF of radiation it is expedient to use the programmable logical controller.
Keywords: ultra-violet radiation (radiation); UF is irradiated-nost, UF light-emitting diodes, UF LED, the programmable logical controller.
Nadezhda Petrovna Kondratyeva, Doctor of Engineering, professor;
Maria Gennadyevna Krasnolutskaya, graduate student; Ilyasov Ilnur Ravilyevich, master; Klimacheva Tatyana Vladimirovna kand.s-x. sciences, associate professor; Dukhtanova Nadezhda Vasilyevna, kand.s-x. sciences, associate professor; Zembekov Yury Sergeyevich, bachelor; Izhevsk state agricultural academy, Izhevsk Roman Gennadevich Bolshin, Cand.Tech.Sci. NOU DPO "UNITs "Omega", Izhevsk
