CC BY
307
Влияние электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на всхожесть семян сорных растений
А.В. Старунов, к.т.н, Челябинская ГАА, Ж.А. Нурписов,
к.т.н., профессор, А.А. Жикеев, к.т.н., Костанайский ГУ
Ключевыми условиями интенсификации земледелия, способствующими повышению урожай-
ности сельскохозяйственных культур, являются сохранение и восстановление плодородия земель сельскохозяйственного назначения. Выполнение этих условий должно основываться на использовании прогрессивных технологий, средств
защиты растений, мелиорации, орошения и удобрений.
Повышение эффективного и потенциального плодородия почв возможно только при комплексном использовании минеральных и органических удобрений. Внесение минеральных удобрений оказывает влияние на прибавку урожая, органические удобрения возвращают почве магний, кальций, азот и другие микроэлементы, обогащают её полезными микроорганизмами, улучшают структуру и водно-воздушный режим. При этом они создают условия для использования растениями минеральных удобрений [1, 2].
В обоих случаях, при комплексном использовании или в отдельности каждого вида, наблюдается действие сдерживающих факторов: для минеральных удобрений это их стоимость, для органических удобрений — объёмы производства [3, 4].
Ещё одним из аспектов, сдерживающих применение органических удобрений, является их высокая засорённость семенами сорных растений. По данным ВНИИ кормов, в 1 т навоза КРС содержится от 43 до 56 тыс. жизнеспособных семян сорных растений, при этом их всхожесть достигает 84%. Существующие способы хранения навоза значительно снижают жизнеспособность семян сорных растений, но полностью не устраняют её. Кроме того, установлено, что внесённые органические удобрения стимулируют прорастание и старо-лежащих, находящихся в глубоком покое, семян сорняков [5, 6]. Ухудшая условия жизни культурных растений, сорняки не только снижают их количество, но и отрицательно влияют на качество урожая.
Если навоз не используется, то его накопление приводит к отчуждению земель под навозохранилища, оказывает негативное влияние на экологическую обстановку в районах размещения животноводческих и жилых комплексов.
Решение данной проблемы возможно за счёт включения в технологический процесс производства органических удобрений на основе навоза КРС дополнительной операции, направленной на снижение всхожести семян сорных растений.
Анализ литературных источников [5] позволил установить, что одним из факторов, существенно снижающих в процессе хранения навоза всхожесть семян сорных растений, является температура. Протекающие биотермические процессы при определённых условиях обеспечивают разогрев навоза до температуры 55—65°С. Возникающее термическое воздействие и снижает жизнеспособность семян сорняков. Однако обеспечить необходимые условия (геометрические параметры буртов, укрывание буртов навоза различными материалами, периодическое перемешивание и др.) по различным причинам не всегда представляется возможным. Поэтому вопрос о поиске альтернативной возможности термического воздействия на всхожесть семян сорных растений, находящихся в
навозе при хранении или его переработке, требует дальнейшего изучения.
В последнее время в процессах подготовки и переработки сельскохозяйственной продукции (пшеница, рапс, мука, мясопродукты, почвогрунт, куриный помёт и др.) используется электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, позволяющее за кратковременный период оказать необходимое термическое воздействие и изменить такие показатели, как всхожесть семян, влажность материала и др.
Было установлено, что такая обработка на определённых режимах оказывает и разрушающее действие, приводящее к изменению биологической структуры семян культурных растений и, как следствие, снижению их всхожести [7, 8].
Учитывая данные обстоятельства способа и то, что навоз, как грубодисперсная среда, существенно усложняет установление влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона на всхожесть семян сорных растений, определение зависимостей осуществляли непосредственно только на семенах, находящихся вне данной системы.
Материал и методика исследований. На первом этапе исследования на полях Фёдоровского района Кустанайской области были собраны семена осота полевого, овсюга обыкновенного и пырея ползучего, как наиболее распространённых в этом регионе. Перед обработкой семена разделили по видам на группы по 25 шт. в каждой. Все группы, кроме контрольных, были обработаны ЭМИ СВЧ-диапазона на различных режимах, значения которых представлены в таблице. Обработку семян проводили в СВЧ-печи с частотой микроволн 2400 + 50 МГц.
Изменение всхожести семян изучали в зависимости от удельной мощности (Р, кВт/м3) и продолжительности обработки (1, с.).
Факторы и уровни их варьирования
Параметры ЭМИ СВЧ-диапазона (факторы) Уровень варьирования
Удельная мощность (Р), кВт/м3 Продолжительно сть обработки (1), с 16,1 180 24,1 360 32,2 540
После обработки семян ЭМИ СВЧ-диапазона их всхожесть определяли по существующей методике (ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести»).
Проращивание семян осуществлялось с использованием фильтровальной бумаги, уложенной в 4—5 слоёв на ложе чашек Петри. Перед укладкой семян бумагу увлажняли. Семена на ложе размещались в несколько рядов. Проращивание обработанных семян реализовывалось без предварительного их охлаждения и прогревания, с ежедневным открыванием крышек чашек для проветривания и наблюдения за всхожестью семян. Опыты проводили в трёхкратной повторности.
Удельная мощность Р, кВт/м
Рис. 1 - Влияние параметров ЭМИ СВЧ-диапазона на всхожесть (%) семян овсюга обыкновенного
Удельная мощность Р, кВт/м
Рис. 2 - Влияние параметров ЭМИ СВЧ-диапазона на всхожесть (%) семян пырея ползучего
и
ш
X
о
8
сс
Рис.
Удельная мощность Р, кВт/м
3 - Влияние параметров ЭМИ СВЧ-диапазона на всхожесть (%) семян осота полевого
Продолжительность проращивания составляла 15 суток. Проращивание проводилось в темноте при температуре 20—25°С. Контроль температуры в помещении осуществляли спиртовым термометром. По завершении проращивания к невсхожим семенам отнесли загнившие, не имеющие зародышевые корешки и почечки.
Результаты экспериментов и их анализ. По усреднённым результатам экспериментов были построены графики влияния удельной мощности (Р, кВт/м3) и продолжительности обработки (1, с) ЭМИ СВЧ-диапазона на всхожесть семян сорных растений (рис. 1—3).
Анализ графиков показывает, что:
— контрольные группы исследуемых видов семян сорных растений обладают высокой всхожестью, достигающей 92—99% (при Р = 0);
— ЭМИ СВЧ-диапазона в пределах рассматриваемых режимов оказывает существенное влияние на всхожесть, при этом полученные зависимости имеют практически одинаковый характер. Увеличение значений обоих факторов (табл.), как в совокупности, так и в отдельности каждого, приводит к снижению всхожести семян рассматриваемых групп сорняков;
— при значениях удельной мощности Р = 16,1 кВт/м3 и продолжительности обработки 1= 180 с отмечается максимальная всхожесть обработанных семян, которая, в зависимости от вида сорных растений составила от 3 до 22%. Наличие всхожести у семян сорных растений объясняется присутствием оставшейся связанной влаги, которая из-за недостаточных значений рассматриваемых факторов не была удалена в процессе термического воздействия;
— в диапазоне удельной мощности от 24 до 32 кВт/м3 и продолжительности обработки от 360 до 540 с наблюдаются минимальные значения всхожести семян, что объясняется произошедшими в них глубокими структурными изменениями в результате термического воздействия. Поэтому значения обоих факторов были приняты как достаточные и их дальнейшее изменение не осуществлялось.
Выводы. Полученные результаты позволили установить, что дальнейшую обработку навоза для обеспечения необходимых условий, приводящих к структурному изменению семян сорных растений, следует осуществлять со следующими значениями параметров ЭМИ СВЧ-диапазона: удельная мощность Р = 24 кВт/м3 и продолжительность обработки не менее 1 = 360 с.
Целью дальнейших исследований является оптимизация режимов электромагнитной обработки навоза, разработка устройства для осуществления процесса электромагнитной обработки навоза, обо-
снование введения в технологический процесс производства органических удобрений дополнительной операции по электромагнитной обработке навоза.
Литература
1. Фомкина Т.П. Влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность и качество озимой пшеницы при выращивании на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук: 06.01.04. М.: 2007. 19 с.
2. Блынская Т.А. Агроэкологическая оценка и пути регулирования почвенного плодородия сельскохозяйственных угодий Архангельской области: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук: 03.00.16. М.: 2009. 18 с.
3. Запевалов М.В. Комплексный ресурсосберегающий технологический процесс и технические средства для предпосевной подготовки почвы и семян при возделывании
сельскохозяйственных культур: дисс. ... докт. техн. наук. 05.20.01. Челябинск, 2013.
4. Старунов А.В. Обоснование конструктивно-режимных параметров барабанного отделителя твёрдых примесей от навоза: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Оренбург, 2003. 19 с.
5. Баздырев Г.И. Защита сельскохозяйственных культур от сорных растений. М.: КолосС, 2004. 328 с., ил.
6. Сметанина О. В. Влияние полевых севооборотов и систем удобрений на плодородие и продуктивность серых лесных почв в лесостепи Предбайкалья: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01. Улан-Удэ, 2011. 22 с.
7. Способ СВЧ-обработки семян. Патент РФ №2344590. Способ предпосевной обработки семян рапса электромагнитным полем СВЧ. Патент РФ № 2393662.
8. Ганеев И.Р. Повышение эффективности сушки семян рапса с применением электромагнитного излучения: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Уфа, 2011. 18 с.
