Влияния лазерной обработки на семена яровой пшеницы ирень

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Влияния лазерной обработки на семена яровой пшеницы ирень



Дата11.07.2017
Размер365 Kb.


ВЛИЯНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА СЕМЕНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ИРЕНЬ
О.Г.Долговых, В.В. Красильников, Р.Р. Газтдинов

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.


Рис. 1 – Установка для лазерной предпосевной обработки семян с горизонтальным 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 регулируемым стабилизатором напряжения на микросхеме LT1083, обеспечивающий на выходе стабилизированное напряжение 1,25…5 В. За счет этого появилась возможность изменять световую мощность лазерного луча. Длина волны используемого лазера λ=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:


  • X1 - 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 t, в течение которого происходит собственно облучение;

  • X2 - оптическая мощность излучателя, мВт;

  • X3 - количество последовательных обработок, раз;

  • X4 - 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 % (НСР05= 5 %) относительно контроля, где этот показатель составил 60 % (табл. 1).
Таблица № 1

Структура урожайности яровой пшеницы Ирень в зависимости от технологии предпосевной обработки семян (среднее за 2010-2011 гг.)



Вариант

Всхожесть полевая, %

Густота 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 (r= 0,64) и определена формула корреляционной зависимости (уравнение прямой линии):
(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 (НСР05= 38 шт./м2). Проанализировав корреляционную зависимость урожайности от продуктивного стеблестоя определён вывод о том, что данная зависимость средняя (r= 0,63) и определена криволинейная зависимость:
(2)

Согласно рассчитанной формуле построен график зависимости (рис. 4).


Рис. 3 – Зависимость урожайности яровой пшеницы Ирень от всхожести полевой


Рис.4 – Зависимость урожайности яровой пшеницы от густоты продуктивного стеблестоя


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. (НСР05= 1,4 шт.). Так же противоречиво (зависимость массы зерна с колоса от продуктивного стеблестоя – r= 0,04, F05t), 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.