CC BY
387
ВЛИЯНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА СЕМЕНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ИРЕНЬ
О.Г.Долговых, В.В. Красильников, Р.Р. Г азтдинов
Повышение урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур - главная задача земледельцев страны. В последние годы все активнее изучаются факторы физического воздействия на семена разных культур с целью ускорения их прорастания и повышения полевой всхожести [4]. Публикации зарубежных и отечественных авторов свидетельствуют
о положительном влиянии лазерного облучения на прорастание семян, рост и развитие растений, повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Использование лазера является экономически выгодным и экологически чистым приемом [1].
Начиная с 2005 года, нами ведется активная работа по влиянию лазерного излучения на различные культуры. Первым опытом были исследованы семена огурцов и результаты внедрены в ОАО «Тепличный комбинат «Завьяловский» [2].
На основании данных исследований была получена существенная прибавка урожая (30%), что значительно снизило энергоемкость продукции с одного квадратного метр [3].
На основании этих исследований нами было принято решение изучить влияние лазерного излучения на семена яровой пшеницы Ирень и произвести полевой опыт.
На базе установки с горизонтальным разбрасывателем была разработана новая установка для лазерной предпосевной обработки, способная обрабатывать большие объемы.
7
разбрасывателем:
1 - станина, 2 - электродвигатель, 3 - щит управления, 4 - транспортер, 5 - механизм разбрасывателя, 6 - подающий зернопровод, 7 - бункер, 8 - разбрасыватель, 9 - лазерный излучатель, 10 - приемный бункер.
Установка работает следующим образом: зерно из бункера 7 через подающий зернопровод 6 попадает на разбрасыватель, равномерно распределяясь по транспортерной ленте 4, двигается дальше и проходит под лазерным излучателем 9, далее обработанное лазером зерно попадает в приемный бункер 10.
В качестве излучателя был выбран светодиодный лазер, питающийся от источника постоянного тока напряжением 3В. Для установки был сконструирован блок питания с регу-
лируемым стабилизатором напряжения на микросхеме ЬТ1083, обеспечивающий на выходе стабилизированное напряжение 1,25...5 В. За счет этого появилась возможность изменять световую мощность лазерного луча. Длина волны используемого лазера Х=680 нм.
Для проведения исследования была выбрана методика многофакторного эксперимента. Принципиальная особенность многофакторного опыта — возможность установить действие изучаемых факторов, а также характер и величину их взаимодействия при совместном применении. Для работы принят насыщенный, близкий к D-оптимальным план для квадратичной модели с четырьмя независимыми переменными. Такие планы обеспечивают минимальное количество экспериментов, не требуя при этом высокой точности измерения значений входных и выходных факторов и обеспечивая достаточно высокую точность построения статистической модели процесса. С учетом выбранной схемы обработки в качестве входных факторов в данном случае определены следующие:
Х1 - угол наклона плоскости скатывания семян, град. В данном случае изменение угла наклона позволяет менять скорость прохождения семян под пятном лазера, что приводит к изменению времени экспозиции ¿, в течение которого происходит собственно облучение;
Х2 - оптическая мощность излучателя, мВт;
^ Х3 - количество последовательных обработок, раз;
Х4 - интервал между двумя последовательными обработками, час.
В результате мы имеем 4 независимых между собой входных фактора, каждый из которых определяет величину энергетической экспозиции Н. Соответственно каждая из точек плана эксперимента отличается величиной экспозиционной дозы излучения, введенной в обрабатываемые семена.
Существующая установка имеет ряд существенных недостатков, а именно:
1) низкая производительность;
2) узкий диапазон регулирования мощности лазера (излучателя).
Таким образом, стоит задача о разработке установки, которую можно будет использовать для обработки зерна лазерным излучением в больших объемах. Для реализации поставленной задачи идет работа по совершенствованию сканирующего устройства, способного развертывать лазерный луч в горизонтальную лучевую плоскость.
Рис.2 - Принципиальная электрическая схема лазерной установки для облучения семян
Выбор технологий предпосевной обработки был основан на предварительных лабораторных исследованиях, которые показали, что облучение семян лазером ускоряет прорастание семян и повышает всхожесть. Двух летние полевые опыты подтвердили эффективность лазерной обработки семян, так в среднем за два года полевая всхожесть в вариантах с предпосевной обработкой семян по технологии 1, 3 и 5 повысилась на 6-11 % (НСР 05 = 5 %) относительно контроля, где этот показатель составил 60 % (табл. 1).
%2ЕН8
РА
■»
НИ
■о
Таблица № 1
Структура урожайности яровой пшеницы Ирень в зависимости от технологии предпосевной обработки семян (среднее за 2010-2011 гг.)
Вариант Всхожесть полевая, % Г устота стояния продуктивных, шт./м2 Количество зерен в колосе, шт. Масса зерна, г
растений стеблей с колоса 1000 шт.
Контроль 60 329 377 18,7 0,49 23,4
Технология 1 66 370 417 20,3 0,54 23,5
Технология 3 66 366 414 21,3 0,51 23,6
Технология 5 71 391 440 20,4 0,54 23,9
НСР05 5 35 38 1,68 - -
Увеличение густоты всходов в дальнейшем оказывает непосредственное влияние на формирование густоты стояния растений перед уборкой. Так, полевая всхожесть необработанных семян в 60 % (контроль) способствовала формированию густоты стояния растений до 329 шт./м2, что существенно ниже данного показателя в вариантах с предпосевной обработкой семян лазером на 37-62 шт./м2 (НСР05= 35 шт./м2).
Анализ корреляционной зависимости урожайности от всхожести полевой показал прямую положительную зависимость. Так обнаружена средняя прямая корреляционная зависимость между приведёнными признаками (г= 0,64) и определена формула корреляционной зависимости (уравнение прямой линии):
у = 0,12* + 5,15 (1)
По приведённой формуле построен график (рис. 3).
Аналогичные результаты были получены и по формированию продуктивного стеблестоя, так в контроле густота стояния продуктивных стеблей составила 377 шт./м2, что существенно ниже чем в исследуемых вариантах с технологией 1 и 5 соответственно на 41 и 63 шт./м2 (НСР 05 = 38 шт./м2). Проанализировав корреляционную зависимость урожайности от продуктивного стеблестоя определён вывод о том, что данная зависимость средняя (г= 0,63) и определена криволинейная зависимость:
у = -0,00009*2 + 0,085х - 7,1 (2)
Согласно рассчитанной формуле построен график зависимости (рис. 4).
Однако в наших исследованиях сформированная густота стояния продуктивных растений и стеблей, в связи с создавшимися неблагоприятными условиями вегетации, была ниже оптимальных значений для нашего региона в 500-600 шт./м2, что определяет и нами полученная зависимость. Поэтому увеличение продуктивного стеблестоя в наших исследованиях не привело к снижению продуктивности колоса, а напротив к его повышению, что свидетельствует о благоприятном влиянии предпосевной обработки семян лазером на рост и развитие растений яровой пшеницы. Так, среднее количество зёрен в колосе у растений на контроле составило 18,7 шт., что существенно ниже в вариантах с технологией обработки 1, 3 и 5 соответственно на 1,5, 2,6 и 1,7 шт. (НСР 05 = 1,4 шт.). Так же противоречиво (зависимость массы зерна с колоса от продуктивного стеблестоя - г= 0,04, Е05<р!), но увеличение количества зёрен в колосе в зависимости от лазерной обработки привело к тенденции повышения массы зерна с колоса от 0,49 г до 0,54 г и массы 1000 зёрен от 23,4 г до 23,9 г.
Таким образом, фактическая урожайность полученная, за эти годы была сформирована за счёт выше изложенных и проанализированных структурных элементов урожайности, которые способствовали существенной её прибавке в среднем за два года по варианту «Технология 3» на 0,9 ц/га, по варианту «Технология 5» на 1,7 ц/га при НСР05= 0,6 ц/га или на 11 и 14 % соответственно (табл. 2).
Таблица № 2
Влияние лазерной обработки семян на урожайность яровой пшеницы, ц/га____________
Вариант Урожайность за Среднее за два года Отклонение от контроля в среднем за два года
2010 г. 2011 г.
Контроль 10,5 14,1 12,3 -
Технология 1 11,3 14,0 12,6 0,3
Технология 3 11,1 15,4 13,3 0,9
Технология 5 12,5 15,6 14,0 1,7
НСР05 0,5 0,6 -
В заключение следует вывод, что приведённые технологии 3 и 5 позволяющие повышать полевую всхожесть семян и урожайность яровой пшеницы имеют в настоящее время важное технологическое значение и поэтому их следует внедрять в производство с целью получения высоких и устойчивых урожаев этой культуры.
Литература
1. Безверний, Ш.А. Сельские профессии лазерного луча. - М.: Агропром издат. - 1985. - С. 10-15
2. Исследование влияния лазерного излучения на семена овощных культур /Крылов О.Н., Долговых О.Г., Кузнецов С.И., Соловьев А.И./ Конференция «Вавиловские чтения» - Саратов: Изд-во Научная книга, 2007. - с.159-163
3. Технико-экономическое обоснование внедрения новых технологий в овощеводстве закрытого грунта» Монография - Ижевск: Изд-во «Книгоград», 2009. - 218 с. - Чазова И.Ю., Долговых О.Г., Осипов А.К. и др.
4. Шахов, А.А. и др. Фотостимулирующие и мутагенные действия лазерного луча. - М.: Колос. - 1972. - С. 45-50.
