CC BY
16
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ВЧ- И СВЧ-ТЕХНИКИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР К ПОСЕВУ Цугленок Н.В. Email: [email protected]
Цугленок Николай Васильевич - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор,
вице-президент, научный руководитель, Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров, г. Красноярск
Аннотация: в статье рассматриваются результаты производственных испытаний ВЧ- и СВЧ-техники в технологических комплексах подготовки семян зерновых культур к посеву. Для практического использования при обеззараживании семян зерновых от патогенной микрофлоры разработано и выпускается производственное оборудование ВЧГ3-60 Санкт-Петербургским заводом Электротермического оборудования и СВЧ термоустановка «Импульс-ЗУ» по техническим условиям и техническому предложению ЧИМЭСХа и НПО «Полет» г. Челябинска с использованием результатов исследований и режимных параметрав Красноярского ГАУ, позволяющая производить нагрев и обеззараживание семян сельскохозяйственных культур при температуре 36 - 450С за время 20 - 60 с. Предлагаемое СВЧ-оборудование «Импульс-ЗУ» использовалось для обеззараживания семян пшеницы от грибных и вирусных инфекций. Производительность оборудования не менее 0,9 - 1,0 т/ч, достаточная для обработки семян зерновых культур.
Ключевые слова: технологические линии, СВЧ-оборудование «Импульс-ЗУ», подготовка семян зерновых культур к посеву.
RESULTS OF PRODUCTION TESTS OF HIGH-FREQUENCY AND MICROWAVE EQUIPMENT IN TECHNOLOGICAL COMPLEXES OF PREPARATION OF SEEDS GRAIN CROPS FOR SOWING
Tsuglenok N.V.
Tsuglenok Nikolai Vasilievich - Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences,
Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice President, Scientific Director, EAST SIBERIAN ASSOCIATION OF BIOTECHNOLOGICAL CLUSTERS, KRASNOYARSK
Abstract: the article deals with the results of production tests of high-frequency and microwave equipment in technological complexes of preparation of seeds of grain crops for sowing. For practical use in the disinfection of grain seeds from pathogenic organisms developed and manufactured production equipment ВЧГ3-60 the St. Petersburg plant of Electrothermal equipment and microwave termostable "Impulse memory" in the technical specifications and technical offer Chimecho and NGOs "Flight", Chelyabinsk with the use of research results and regime parameters of Krasnoyarsk GAU, which allows to produce heating and disinfection of seeds of agricultural crops at a temperature of 36 - 450C for a time of 20 - 60 seconds. the Proposed microwave equipment "Impulse-ZU" was used for disinfection of wheat seeds from fungal and viral infections. The capacity of the equipment is not less than 0.9 - 1.0 t/h, sufficient for the processing of grain seeds.
Keywords: technological lines, microwave equipment "Impulse-ZU", preparation of seeds of grain crops for sowing.
Разработанная нами биоэнергетическая теория и концепция формирование и развитие структуры АПК, ее информационного обеспечения и устойчивого развития растениеводства
позволяет в любой зоне сформировать экономически эффективный ВЧ и СВЧ комплекс производства семян с/х культур [7; 12; 22; 25; 26].
Нами предложены для использования в различных агроэкологических зонах более совершенные с/х культуры со своими технологиями возделывания с более высоким биознергетическом КПД по отношению к используемым растениям. Энергетически правильное эколого-географическое размещение в конкретных зонах и конкретных административных территориях позволит резко повысить продуктивность растениеводства и улучшить социальное положение сельских жителей. В качестве примера приводятся некоторые работы по испытанию новых культур и технологий в различных агроэкологических зонах [2; 4; 11; 17; 20; 30].
Разработанная теория энерготехнологического прогнозирования структуры технологических приемов в АПК, позволяет подобрать из них самые энергоэффективные для любых агроэкологических зональных условий и снизить себестоимость производства семян [27; 28].
Результаты наших исследований доказали, что для подготовки семян к посеву наиболее приемлемы более энергетически совершенные технологии ВЧ и СВЧ обработки и обеззараживания семян от вирусных, грибковых и бактериальных инфекций, исключающие применение ядохимикатов [1; 6; 8; 10; 13; 14; 18; 19; 21; 23; 24].
Разработанные эффективные технологии сушки и обеззараживания семян и продуктов питания ИК-лучами и ВЧ и СВЧ-энергией позволяют получать экологически чистые семена и продовольствие [3; 5; 8; 10].
Разработка автоматизированных систем искусственного освещения, облучения и обогрева теплиц терморезисторами используется для выращивания первичного селекционного материала обработанного ВЧ и СВЧ энергией, позволяет получить 3 урожая семян и значительно увеличить коэффициент размножения селекционных коллекций в Сибирских условиях [9; 15; 16; 29].
В работе [28] более подробно изложен анализ существующих разработанных способов и методов применяемых и предлагаемых для увеличения урожайности с/х культур. Краткий обзор, предложенный в данной работе, указывает на большое количество работ в первом звене агроприемов подготовки семян к посеву, в том числе и наших [1; 6; 8; 10; 13; 14;18; 19; 21; 23; 24].
В 1986 году был проведен первый производственный опыт на площади 5,3 га по методике полевого опыта с использованием разработанного и изготовленного промышленного оборудования посев семян пшеницы сорта Скала термообработанных электромагнитным полем ВЧ. Для опыта были выбраны режимы обработки, дающие повышение урожая (табл. 1).
Анализ данных, полученных при ВЧ-обработке сухих семян в производственных условиях, подтверждает правильность выводов об эффективности использования устойчивого термического обеззараживания сухих семян при их нагреве на температуру 40 -50 0С. Зараженность растений по сравнению с контролем практически изменялась от 0 до 0,18%, что намного ниже установленной нормы зараженности (0,3%). На контрольных вариантах зараженность семян составляла 0,2...0,25%. Использование воздушно-теплового обогрева также снижает зараженность семян пыльной головней при незначительном увеличении урожайности, что практически входит в ошибку опыта. Урожайность семян, обработанных в ЭМПВЧ, по сравнению с контролем увеличилась на 20 - 30%.
При обработке семян (табл. 1) ЭМПВЧ зараженность также равна 0, а урожайность в сравнении с термической обработкой на 9-25% выше. Таким образом, на основе полученных оптимальных для данных условий режимах термического обеззараживания разработаны проект агротребований на технологию и техзадание на изготовление опытных образцов установок по термическому обеззараживанию семян зерновых культур.
Основные результаты, агротребования на технологию и техническое задание на изготовление опытных образцов докладывались во Всесоюзном институте защиты растений
(ВИЗРе) и были переданы на внедрение во Всесоюзный научно-исследовательский проектно -технологический институт токов высокой частоты (ВНИИТВЧ, г. Ленинград).
Данные по динамике нарастания биомассы яровой пшеницы сорта Скала при сравнительных испытаниях в Красноярском крае методов ВЧ и СВЧ термообработки в сравнении с контролем (обработка ядохимикатами и микроэлементами) показали увеличение урожая на 6 ц/га.
Таблица 1. Результаты исследования влияния оптимального режимана зараженность и урожайность
семян пшеницы
Входные параметры Температура нагрева семян, 0С Зараженность растений пыльной головней, % Урожайность, ц/га Прибавка
Год Вариант ц/га %
1980 Обработка в ЭМПВЧ Т-10 сут. Е-83 кв/м -60 с 50 0,18 25,0 5,9 30,9
Контроль 20 0,2 19,1
1981 Обработка в ЭМПВЧ Т-10 сут. Е-83 кв/м -60 с 50 0,06 8,3 0,7 9,3
Контроль 14 0,09 7,6
1982 Обработка в ЭМПВЧ Т-10 сут. Е-60 кв/м -120 с 40 0,08 35,4 6,6 23
Контроль 20 0,25 28,8
Воздушно-тепловой обогрев - 120 с 40 0,13 30,0 5,4 24
Урожайность в производственных условиях Сухобузимского района Красноярского края увеличивалась на 10...20%. Увеличение урожайности объясняется увеличением ФАР и более полным использованием минеральных удобрений. Коэффициент чувствительности
,, , (5 - ,
1 =8,1 и ' =5,3.
По результатам опыта, проведенного в учхозе Миндерлинское Сухобузимского района Красноярского края, где проходили производственные испытания ВЧ и СВЧ термочастотного метода подготовки семян к посеву, в 1912 - 1914 гг., в котором за контроль была принята существующая технология отвальной обработки, в том числе и другие виды обработки почвы, без принятой технологии протравливания семян пестицидами и второй вариант тех видов обработки с протравливанием семян. В опыте при СВЧ+фунгицид+ микроэлементы средняя урожайность сорта Новосибирская 15 была выше на наиболее интенсивном фоне замены пестицидов - 25,52 ц/га, а сорта Памяти Вавенкова с применением фунгицида (вариант 3) - 20,58 ц/га.
В 2014 году лучшие условия для формирования урожайности раннеспелого сорта Новосибирская 15 сложились на фоне отвальной вспашки (табл. 2), при 25,52 ц/га у среднеспелого сорта Памяти Вавенкова. 20,45 ц/га. В то же время данный сорт показал лучшие результаты на фоне минимальной обработки 34 ц/га, а сорт Новосибирской 15 сформировал 22,99ц/га при полной отмене на предпосевной обработке семян самых опасных протравителей - пестицидов.
Вариант Новосиби рская 15 Памяти Вавенкова
Вспашка Поско рез + щелевание Мин. обработка Прямой посев Вспашка Поскорез + щелевание Мин. обработка Прямой посев
Контроль 23,81 21,88 18,7 9,93 23,36 23,19 19,19 8,17
Протравливание 22,47 23,58 21,35 8,43 21,19 24,15 20,57 10,21
Фунгицид 27,22 23,35 19,7 12,16 26,24 21,07 27,01 7,98
СВЧ, фунгицид, микроэлементы 25,52 24,11 22,99 10,39 20,45 15,47 34,0 7,9
Вариант с протравливанием семян на фоне вспашки оказался менее урожайным, чем контроль и другие виды основной обработки. Это объясняется тем, что одного приема протравливания недостаточно для получения высоких урожаев. Выгодным оказывается только совместное применение различных приемов обработки семян с обработкой фунгицидами, о чем говорят вышеприведенные результаты. Подобные результаты повторялись и в 2012-2013 годах и в последующие годы.
Наиболее низкую урожайность яровая пшеница сформировала при прямом посеве -12,66 ц/га. Так что нулевая обработка почвы при низкой зональной влагообеспеченности неэффективна.
В зоне Красноярской лесостепи запасы продуктивной влаги, в критический для яровой пшеницы период всходы - кущение - выход в трубку, больше при отвальной и минимальной обработке почвы. При вспашке и минимальной обработке почвы корневая система яровой пшеницы (особенно первичная) более развита и более быстро проникает на всю глубину разрыхленной почвы, что позволяет лучше использовать влагу в первый период вегетации.
При анализе урожайности яровой пшеницы за три года (2012 - 2014 гг.) выделился фон при минимальной обработке почвы. При СВЧ обработке+фунгициды+микроэлементы 25 ц/га.
После обработки предлагаемым методом наблюдается увеличение энергии прорастания, всхожести и силы роста. Урожайность по сравнению с необработанными семенами увеличивается до 20% .
Результаты испытаний по ВЧ- и СВЧ-обеззараживанию семян пшеницы сортов Ленинградка и Московская 35 учеными ВИЗРа от естественной фузариозной инфекции показали, что урожайность семян пшеницы увеличивается в сравнении с контролями (без обработки и обработанного фунгицидами) до 23% при полном снижении заболевания семян фузариозной инфекцией.
При обработке семян ячменя сорта Тирас энергией ВЧ- и СВЧ-полей также отмечается снижение зараженности гельминтоспориозом в 3 раза по сравнению с контролем без снижения посевных качеств семян.
Таким образом, термический метод обеззараживания семян зерновых культур энергией ВЧ- и СВЧ-полей конкурентоспособен в сравнении с химическим методом, экологически безопасен и может рекомендоваться как один из эффективных методов борьбы с грибными болезнями семян зерновых культур.
Данная технология позволяет снизить энергоемкость и материалоемкость в сравнении с термической обработкой семян овощных и зерновых культур в 15 - 20 раз, интенсифицировать процесс обработки, т.е. сократить время термической обработки семян с 4.. .72 часов до 20.. .40 секунд, увеличивать урожайность до 15 - 25%.
Предлагаемый метод способствует увеличению КПД ФАР, увеличивает урожайность и уменьшает содержание нитратов в зерновых культурах.
Для практического использования при обеззараживании семян зерновых от патогенной микрофлоры разработана и выпускается производственная СВЧ термоустановка «Импульс -
ЗУ» по техническим условиям и техническому предложению ЧИМЭСХа и НПО «Полет» г. Челябинска с использованием результатов исследований и режимных параметров Красноярского ГАУ, позволяющая производить нагрев и обеззараживание семян сельскохозяйственных культур при температуре 36-45 0С за время 20-60 с.
Предлагаемое СВЧ-оборудование «Импульс-ЗУ» использовалось для обеззараживания семян пшеницы от грибных и вирусных инфекций при всех производственных опытах. Производительность оборудования достаточна для обработки семян зерновых культур не менее 0,9 - 1,0 т/ч.
Список литературы /References
1. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 21.
2. Высокоэнергетическая кормовая культура топинамбур в кормопроизводстве Красноярского края. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Аникиенко Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2007. № 4. С. 127-130.
3. Влияние импульсной инфракрасной сушки на сохранность активно действующих веществ. Алтухов И.В., Цугленок Н.В., Очиров В.Д. Вестник Ставрополья, 2015. № 1 (17). С. 7-10.
4. Имитационные модели пространственно распределенных зкологических систем. Лапко А.В., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Ответственный редактор: д.т.н., профессор А.В. Медведев. Новосибирск, 1999.
5. Использование СВЧ энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Коман О.А. Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. № 2. С. 16-17.
6. Исследование температурных полей при предпосевной обработке семян масленичных культур ЗМПСВЧ. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2011. № 2-1. С. 4-8.
7. Концепция информатизации аграрной науки Сибири. Гончаров П.Л., Курцев И.В., Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Чепурин Г.И. и др. СО РАСХН; отв. за выпуск А.Ф. Алейников, А.И. Оберемченко. Новосибирск, 2003.
8. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
9. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. Долгих П.П., Кунгс Ян.А., Цугленок Н.В. Учебное пособие для студентов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. / Красноярск, 2002.
10. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Учеб. пособие для студентов вузов. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
11. Мелкоплодные яблоки Сибири в функциональном питании. Типсина Н.Н., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ. 2009. № 1 (28). С. 152-155.
12. .Оценка влияния оптимальных показателей работы машинно-тракторных агрегатов на энергозатраты технологического процесса. Цугленок Н.В., Журавлев С.Ю. Вестник КрасГАУ, 2010. № 10 (49). С. 146-152.
13. Обеззараживание и подготовка семян к посеву. Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 1984. № 4. С. 4.
14. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 33.
15. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ. 2006. № 6. С. 314-319.
16. Резисторы в схемах электротеплоснабжения. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. КрасГАУ. Красноярск, 2008 (2-е издание, переработанное и дополненное).
17. Состояние социально-трудовой сферы села и предложения по ее регулированию. Ежегодный Доклад по результатам Мониторинга 2006 г. / Ответственные за подготовку Доклада: Д.И. Торопов, И.Г. Ушачев, Л.В. Богдаренко. Москва, 2007. Выпуск 8.
18. Способ обработки семян и устройство для его осуществления. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Патент на изобретение RUS 2051552 22.04.1992.
19. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.
20. Технология и технические средства производства экологически безопасных кормов. Цугленок Н.В., Матюшев В.В. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2005.
21. Технология и технические средства обеззараживания семян энергией СВЧ-поля. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2007. № 1. С. 268-271.
22. Цугленок Н.В. Формирование и развитие технологических комплексов растениеводства. Вестник КрасГАУ, 1997. № 2. С. 1.
23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис..докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.
24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. на соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.
25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.
26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепции формирования технологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ, 1998. № 3. С. 9.
27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.
28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб. пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям. М-во сел. хоз- ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2004.
29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ. Красноярск, 2001.
30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. М-во сельского хоз-ва РФ. КрасГАУ. Красноярск, 2008.
