Влияние продолжительности предпосевной обработки семян ячменя переменным магнитным полем промышленной частоты на всхожесть в зависимости от их исходной влажности

Федорищенко Михаил Геннадьевич; Казакова Алия Сабировна; Шабанов Николай Иванович; Жолобова Мария Владимировна

УДК 631.53.02

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ВСХОЖЕСТЬ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ИСХОДНОЙ

ВЛАЖНОСТИ

Рассмотрено влияние продолжительности предпосевной обработки семян ярового ячменя переменным магнитным полем промышленной частоты на всхожесть в зависимости от их исходной влажности.

Ключевые слова, переменное магнитное поле, предпосевная обработка, семена, ячмень, всхожесть, влажность.

Influence of duration of barley seeds pre-sowing treatment by alternating magnetic field of industrial frequency on seeds germination depending on their initial humidity is considered.

Key words: alternating magnetic field, pre-sowing treatment, seeds, barley, germination, humidity.

В современных условиях

растениеводство требует

энергосберегающих, экологически чистых и экономически эффективных технологий, способных повысить урожайность

сельскохозяйственных культур. Полевая всхожесть зерновых культур в посевах различных зон страны колеблется от 70 до 80%, при этом от 20 до 30% высеваемых семян теряется [1]. В масштабах страны эти потери составляют от 8 до 10 млн тонн отборного зерна плюс недобор урожая из-за изреженности стеблестоя.

Разработка новых технологий и техники, позволяющих интенсифицировать обработку семян с целью улучшения их посевных качеств, требует данных, объясняющих механизм стимуляции семян физическими факторами. Механизм передачи энергии электрическими и магнитными полями связан со свободной и связанной водой в семени, которая является приемником и передатчиком энергии облучения. Особенностью активированной магнитным полем воды является наличие в ней свободной наведенной энергии со случайным характером изменения величины и частоты [2]. Требуется определить характеристики случайного процесса на выходе динамической системы при наложении гармонического воздействия со стороны источника с частотой 50 Гц. Это даст возможность оценить параметры ответной реакции системы и определить

характеристики электромагнитного устройства (источника) для предпосевной обработки семян. Для решения этих задач применялась теория случайных функций. Нами использовалась одномерная динамическая модель, в которой входной величиной является энергия магнитного поля тока намагничивания W(t), заданная

спектральной плотностью Sx(o), а выходной - свободная энергия водной системы G(t), заданная преобразованной

спектральной плотностью Sy(O),

учитывающей влияние окружения.

Sy(o) = | W(ia>) | 2 Sx(o), (1)

где | W(io) | - квадрат модуля передаточной функции;

о = 2nf - частота спектральной плотности.

Тогда, зная спектральную плотность на входе системы

Sx(o)

1

п а2 +Я2’

(2)

можно получить спектральную плотность на выходе системы,

Sy(o)

D 1 1

2 , ^2 л , 2п^2 ,

п о +А 1 + о Т

(3)

где Т - постоянная времени системы.

По известным значениям

математического ожидания my и дисперсии Dy можно определить величину выходного параметра по формуле

Yy =Vml + Dy . (4)

Сведения об энергетическом состоянии активированной магнитным полем воды, которая используется растительной клеткой, позволят внести вклад в совершенствование технологии и конструкции аппаратов для предпосевной обработки семян переменным магнитным полем промышленной частоты.

В наших исследованиях учитывали опыт, полученный при создании устройств электромагнитной обработки жидкостей, сыпучих влажных материалов и магнитной предпосевной обработки семян УВЭ-10 [5], УСЭ-15 [3, 6].

Опыты проводили на лабораторной установке, состоящей из

усовершенствованного модуля УСЭ-15 и устройства

автоматического управления. В рабочей

камере усовершенствованного модуля создавалось переменное магнитное поле (МП ПЧ), обеспечивающее оптимальную для предпосевной обработки семян индукцию 0,03 Тл [2]. Лабораторная установка представлена на рисунке 1.

Целью исследований являлось определение влияния продолжительности обработки МП ПЧ на всхожесть семян ячменя в зависимости от их исходной влажности.

Усовершенствованный модуль был подключен к устройству автоматического управления. Семена обрабатывали МП ПЧ в течение 0,5; 1; 3; 5; 7 и 9 секунд и сразу же высевали. В работе использовали семена ярового ячменя сорта Максим.

Семена проращивали в рулонах при температуре +20 оС на дистиллированной воде согласно ГОСТ 12038-84 [4].

Рис. 1. Лабораторная установка

Влажность семян ярового ячменя определяли микропроцессорным

электронным прибором WILE-55 (номер калибровки 61060095). Полученные результаты подвергали статистической обработке.

Обработку данных проводили Microsoft Excel 2010, построили линии тренда и получили уравнения, отражающие зависимости всхожести семян ячменя от продолжительности обработки МП ПЧ при различной исходной влажности.

В контроле при влажности семян ярового ячменя 9,5% без обработки МП ПЧ всхожесть составила 82%.

После обработки контрольных семян МП ПЧ всхожесть увеличилась и составила от 90 до 93% при продолжительности обработки МП ПЧ до 3 секунд, при обработке более 3 секунд показатели всхожести уменьшились до всхожести необработанных семян.

Влажность семян моделировали путём кратковременного их замачивания на дистиллированной воде и последующего выдерживания в течение суток в закрытом пакете.

Результаты проведённых опытов представлены на рисунке 2.

Таблица

Количество воды, используемое для получения определённой влажности семян

Влажность, % 11 14,6 16 18 22 24,3 28,5

Масса воды на 100 г семян 0,50 3,71 4,98 6,79 10,41 12,49 16,29

Рис. 2. Зависимость всхожести от продолжительности обработки семян ярового ячменя в МП ПЧ при исходной влажности семян от 9,5 до 28,8%

При влажности семян от 11 до 28,5% и продолжительности обработки МП ПЧ до 3 секунд всхожесть увеличилась и составила от 90 до 98%, при продолжительности обработки свыше 3

секунд всхожесть семян ячменя уменьшилась до всхожести

необработанных семян. При

продолжительности обработки семян ярового ячменя МП ПЧ от 0,5 до 1 секунды

и исходной влажности семян от 16 до 18% величина показателя всхожести максимальная и составила 98%.

Выводы

1. Свободная и связанная вода в

семени ярового ячменя является приемником и передатчиком энергии переменного магнитного поля

промышленной частоты.

2. При продолжительности обработки семян от 0,5 до 1 секунды, исходной влажности семян от 16 до 18% и индукции МП ПЧ 0,30 Тл величина показателя всхожести максимальная и составила 98%.

3. Полученные данные о зависимости всхожести семян ярового ячменя от продолжительности обработки МП ПЧ и исходной влажности семян позволят совершенствовать предпосевную обработку семян.

Литература

1. Ерешко, А.С. Ячмень: от селекции к производству / А.С. Ерешко. - Ростов-на-Дону: ООО «Терра», 2005. - 184 с.

2. Федорищенко, М.Г.

Совершенствование процесса

предпосевной обработки семян зернового сорго переменным электромагнитным полем промышленной

частоты: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / М.Г. Федорищенко. - Санкт-Петербург, 2000. -150 с.

3. Физико-технические проблемы

создания новых технологий в

агропромышленном комплексе: материалы VI Российской научно-практической конференции. - Ставрополь:

Ставропольское изд-во «Парагаф», 2011. -204 с.

4. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести: ГОСТ 12038-84; Введен 01.07.86. Москва; ИПК Изд-во стандартов. 2004. - С. 34-38.

5. Пат. 2063384 RU, МКИ6 С 02F 1/48.

Устройство для электромагнитной

обработки жидкостей / Федорищенко Г.М., Федорищенко М.Г. № 93057822/26; заявл. 29.12.93; опубл. 10.07.96 // Изобретение. -1996. - № 19. - С. 196.

6. Пат. C1 2193833 RU, 7 А 01 С1/00. Установка для предпосевной обработки семян / Таранов М.А., Стародубцева Г.П., Бондаренко П.А., Федорищенко М.Г.; заявитель и патентообладатель Азово-Чер-номор. гос. агроинж. акад. -2000115106/13; заявл. 09.06.2000 // Изобретения. Полезные модели. - 2002. - № 34 (ч. II). - С. 149.

Сведения об авторах

Федорищенко Михаил Геннадьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности технологических процессов и производств Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)35-9-96.

E-mail: 490777@inbox.ru.

Казакова Алия Сабировна - д-р биол. наук, профессор кафедры агробиотехнологии Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).

Тел. 8(86359)35-9-96. E-mail: Kasakova@mail.ru.

Шабанов Николай Иванович - д-р техн. наук, профессор кафедры безопасности технологических процессов и производств Азово-Черноморской государственной

агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел.: 8(86359)42-5-75. E-mail: shni47@mail.ru.

Жолобова Мария Владимировна - аспирантка кафедры безопасности технологических процессов и производств Азово-Черноморской государственной

агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)40-6-52. E-mail: 9198985949@mail.ru.

Information about the authors

Fedorishchenko Michael Gennadievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)35-9-96.

E-mail: 490777@inbox.ru

Kazakova Aliya Sabirovna - Doctor of Biological Sciences, professor of the agrobiotechnology department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 35-9-96. E-mail: Kazakova@mail.ru.

Shabanov Nikolai Ivanivich - Doctor of Technical Sciences, professor of the safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 42-5-75 E-mail: ru.shni47@mail.ru.

Zholobova Maria Vladimirovna - post-graduate student of the safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 40-6-52 E-mail: ru-9198985949@mail.ru.