ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КАЧЕСТВО ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Магнитное, электрическое поле и лучи лазера

Для исследований в полевых условиях использовались семена яровой пшеницы сорта Жигулевская и ячменя сорта Красноуфимский 95, обработанных магнитным полем 0,05Тл и ультрафиолетовыми лампами ДРТ-400. Для лабораторных исследований использовались стандартные методики определения энергии прорастания, всхожести, силы роста, а также методики, разработанные на кафедре растениеводства.

Основные варианты опыта, используемые для обработки семян:

  • 1. Магнитное поле.
  • 2. Ультрафиолетовые лучи.
  • 3. Электромагнитное поле.
  • 4. Тепловой обогрев семян.
  • 5. Лучи лазера.

Агротехника в опыте. Основную обработку проводили осенью плугом ПН-4,35 на глубину 25-27 см. Весной закрывали влагу боронами зиг-заг. Перед посевом поле культивировали культиватором КП-4,2 с одновременным боронованием. Посев яровой пшеницы и ячменя проводили 21-23 мая рядовой сеялкой СН-16 с нормой высева 5 млн. всхожих зерен на 1га. После посева поле прикатывали кольчатыми катками. Уборка осуществлялась прямым комбайнированием.

К настоящему времени в нашей стране и за рубежом накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий о положительном влиянии магнитного поля на растения, их развитие, урожай и качество сельхозпродукции.

Многолетние исследования и производственная практика по применению электрических и магнитных полей, инфракрасного излучения для предпосевной обработки зерновых, овощных и технических культур позволили сделать вывод, что у семян в результате обработки в оптимальном режиме повышаются посевные качества, активизируются физиологические и биохимические процессы в растениях. Абсолютные значения по энергии прорастания, всхожести зависят не только от вида воздействия и режима, но и от физиологического состояния семян в период обработки при условии, что их жизнеспособность остается достаточно высокой. В этом случае семена с пониженными посевными качествами, обработанные в оптимальном режиме, значительно повышают лабораторную всхожесть [7, 56].

Повышение качества семян возможно как за счет совершенствования, так и путем улучшения посевного материала в системе его предпосевной подготовки. Однако из большого числа предлагаемых способов обработки семян перед посевом в производстве используются лишь отдельные из них.

Причиной этого является недостаточная изученность приемов, опасность загрязнения окружающей среды, нестабильность положительного эффекта, сложность технологического процесса обработки семян.

Известно большое количество методов повышения посевных качеств семян, и среди них в последнее время все большее внимание уделяется физическим факторам, как экологически чистым. Наибольшее распространение получила предпосевная обработка семян в магнитных полях [71]. А.Д. Арсонваль был первым, кто указал на существование действия магнитного поля на прорастание кресс-салата, затем Джулио Толомей нашел ускоряющее действие поля на рост проростков фасоли [54].

Магнитная обработка по сравнению с другими (химическими, радиоактивными) методами не сопряжена с трудоемкими процессами. В опытах, по обработке яровизированного картофеля постоянным магнитным полем напряженностью 40 э при оптимальной продолжительности 5-10 часов, проведенных в нашей стране и за рубежом, отмечено увеличение урожайности на 30 - 49 %, а также увеличение количества хлоропластов на клетку и содержание хлорофилла [57].

При создании искусственных магнитных полей необходимо учитывать естественное геомагнитное поле, индукция которого не превышает нескольких десятков мкТл, но оказывает воздействие на биологические объекты. Геомагнитное поле характеризуется большим объемом комплексов, составляющих интенсивности и частот, длительным и непрерывным тотальным воздействием, однородностью. Моделировать это поле невозможно [32].

Сложность изучения влияния магнитного поля на растительные организмы заключается в большой изменчивости его структуры. Оно может быть различной конфигурации, напряженности. По-разному взаимодействовать с магнитным полем земли. Растительные организмы также не находятся в стабильном состоянии. В зависимости от внешних факторов постоянно меняется направленность биологических реакций, поэтому одно и тоже воздействие, но в различные фазы роста растений, может дать неодинаковые результаты. Полифакториальность данной системы не позволяет с большой точностью прогнозировать эффективность воздействия на растительный организм магнитного поля. Для этого необходимо проведение предварительных опытов с каждым биологическим объектом.

В практике сельского хозяйства магнитные поля применяют для повышения продуктивности различных сельскохозяйственных культур, качества продукции, устойчивости растений против вредителей и болезней. Достигаются данные эффекты различными способами: предпосевной обработкой семян, обработкой вегетирующих растений магнитными полями, поливом растений омагниченной водой, намагниченные почвы.

В основе механизма действия магнитных полей на биологические объекты лежит изменение структуры воды, входящей в состав клеток, а также ответная реакция организма мобилизацией потенциальных возможностей, присущих данному генотипу.

В настоящее время одним из совершенных и перспективных методов улучшения посевных качеств семян сельскохозяйственных культур и управления продуктивным процессом является предпосевная обработка семян с использованием постоянных и переменных магнитных полей. При этом, если создание переменных магнитных полей требует дополнительной электроэнергии, то использование постоянных магнитных полей безопаснее и технологичнее.

О положительном действии магнитного поля на посевные качества семян пишут многие исследователи, отмечая при этом, что оно повышает энергию прорастания, всхожесть. Подобная обработка может привести к увеличению урожайности зерновых культур.

Одновременно отмечается и нестабильность получения положительного эффекта от предпосевного стимулирования физическими воздействиями. От обработки магнитным полем, ультрафиолетовыми лучами можно получить и снижение продуктивности сельскохозяйственных растений.

Решающее значение в деле использования стимуляции для повышения всхожести и силы роста принадлежит исходному качеству посевного материала, его отзывчивости на подобные воздействия. Отдельные партии семян практически не реагируют на физические воздействия, их обработка магнитным полем, ультрафиолетовыми лучами может снизить всхожесть и силу роста (таблица 1).

Таблица 1 - Реакция семян яровой пшеницы на обработку физическими воздействиями.

Способ обработки

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

89

8,0

8,4

4,0

0,3

Магнитное поле

85

7,0

7,5

2,8

0,3

Электромагнитное поле

84

6,7

7,0

3,2

0,3

Ультрафиолетовые лучи

86

7,1

7,0

2,8

0,2

Лучи лазера

85

7,0

7,1

2,7

0,2

Так, семена сорта Новосибирская 67 урожая 1992 года отрицательно реагировали на физические воздействия как сразу после обработки, так и в продолжение всего периода хранения. На вариантах с обработкой меньше длина ростка и корешка, а также существенно снижено нарастание органической массы.

Семена 1994 года положительно реагировали на обработку физическими факторами, длиннее формировались ростки, в большей степени эффект стимуляции отмечался при воздействии на посевной материал магнитного поля и лучей лазера (таблица 2).

Таблица 2 - Реакция семян яровой пшеницы на обработку физическими факторами

Способ обработки

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

88

9,9

10,0

4,7

0,4

Магнитное поле

92

10,8

10,8

6,1

0,6

Электромагнитное поле

91

10,6

11,2

4,5

0,4

Ультрафиолетовые лучи

91

10,5

10,1

4,7

0,4

Лучи лазера

90

10,4

10,3

5,0

0,5

НСР

0,2

0,3

0,2

0,1

0,01

Любой посевной материал представлен совокупностью разнокачественных индивидуумов, обладающих им присущим жизненным потенциалом и поэтому неоднозначно реагирующим на внешние воздействия. Разнокачественность семян предопределена объективными факторами развития, и это нужно учитывать при обработке и оценке их качества.

В любой партии имеются семена, обладающие всем необходимым для полноценного развития, стимуляция подобных семян практически не дает эффекта. Имеются ослабленные какими-либо внешними условиями семена, недозрелые, травмированные, на данную категорию физические воздействия могут оказать существенный положительный эффект, повысить их всхожесть и силу роста.

На очень слабые семена физические воздействия, особенно сильно действующие (УВЧ, СВЧ), оказывают отрицательное влияние и могут привести их к полной гибели. Для выявления данной закономерности закладывали лабораторный опыт с разделением семян на хорошие и плохие. Разделение семян осуществлялось на второй день проращивания, когда видна была интенсивность прорастания.

Семена урожая 1992 года отличались хорошим посевным качеством, в оптимальных условиях прошли период послеуборочного дозревания, поэтому фракция интенсивно прорастающих семян не реагировала положительно на обработку магнитным полем. Длина ростка не изменялась, а корневая система в контроле сформировалась мощнее (таблица 3).

Таблица 3 - Прорастание семян яровой пшеницы урожая 1992 г.

Вариант опыта

Качество семян

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

Хорошее

16,4

16,1

9,6

0,24

Контроль

Плохое

15,1

11,6

3,8

0,09

Магнитное поле

Хорошее

16,3

10,6

8,8

0,22

Магнитное поле

Плохое

16,5

13,9

4,8

0,12

НСР

0,5

0,6

0,3

0,2

У фракции ослабленных семян отмечался более интенсивный рост проростков, однако накопление органической массы было выше в контроле.

Иное положение отмечалось при анализе партии семян урожая 1994 года (таблица 4).

Таблица 4 - Прорастание семян яровой пшеницы урожая 1994 г.

Вариант опыта

Качество семян

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

Хорошее

13,4

24,2

1,69

0,15

Контроль

Плохое

11,9

10,11

0,9

0,08

Магнитное поле

Хорошее

14,4

25,2

2,05

0,21

Магнитное поле

Плохое

11,9

10,1

,72

0,06

НСР

0,3

0,3

0,02

Эти семена представлены иной совокупностью индивидуумов. Они более ослаблены при созревании от неблагоприятных внешних воздействий, и поэтому интенсивно прорастающие семена положительно реагируют на воздействие магнитного поля, длина ростка повышается с 13,4 до 14,4 см, больше накоплено органической массы. Что касается слабых семян, то здесь нет повышения их качества.

Эффект стимуляции партии семян определяется наличием общего числа зерновок, обладающих способностью воспринимать положительный эффект стимуляции. Так, семена 1992 года имеют мало ослабленных зерновок, которые реагируют на магнитное поле и общий результат от подобного приема обработки, в конечном итоге, бывает минимальным.

Семена 1994 года хорошо реагируют на обработку магнитным полем, так как эффект стимуляции воспринимается большей частью зерновок.

Электромагнитное поле на семена урожая 1994 года влияет уже по-другому. Их всхожесть повышается как на фракции хороших семян, так и на фракциях плохих. Однако нарастание массы идет по-другому. Длина ростка у хороших семян не увеличивается, повышение отмечается у фракции плохих семян, в вариантах с обработкой корневая система сформирована мощнее (таблица 5)

Таблица 5 - Влияние электромагнитного поля на рост проростков пшеницы

Вариант опыта

Качество семян

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

Хорошее |

14,5

10,8

7,8

0,8

Контроль

Плохое

11,4

9,5

2,4

0,2

Электромагнитное поле

Хорошее

14,2

12,3

7,5

0,4

Электромагнитное поле

Плохое

12,8

11,1

4,0

0,4

Изменение вида обработки, а также ее параметров, приводит к изменению процессов стимуляции и роста определенных частей проростка.

При изучении влияния физических воздействий на качество посевного материала основное внимание обращается на дозы воздействия, качество посевного материала. Но очень мало имеется информации о реакции отдельных частей зерновки на магнитные и электромагнитные поля. Каждая ее часть имеет свое функциональное назначение, свой набор ферментов, стимуляторов, ингибиторов роста и поэтому не может однозначно отзываться на физические факторы.

Для выявления реакции различных частей семян яровой пшеницы, зерновки обрабатывались магнитным полем полностью или преимущественно эндосперм и зародыш (таблица 6).

Таблица 6 - Изменение посевных качеств семян яровой пшеницы от обработки эндосперма и зародыша

Вариант опыта

1992 г.

1996 г.

1997 г.

Всхожесть, %

Масса ростков,г

Всхожесть,

%

Масса ростков, г

Всхожесть, %

Масса ростков, г

Контроль

45

1,9

76

5,4

79

4,6

Магнитное поле

39

2,0

77

5,2

79

5,0

Обработан эндосперм

37

1,8

77

4,9

78

5,1

Обработан зародыш

44

2,3

68

4,7

72

4,4

Исследовались различные партии семян, и везде отмечалась неоднозначная реакция зародыша и эндосперма на обработку магнитным полем. Большой эффект имеет место от стимулирующего воздействия эндосперма зерновки. Семена 1996 и 1997 годов, обработанные в обычном режиме, не изменили своих посевных качеств, всхожесть семян и органическая масса остались на уровне контроля. Если анализировать данные показатели при раздельной обработке, то необходимо более эффективно обрабатывать эндосперм и минимальное воздействие нужно оказывать на зародыш. Различия во всхожести семян достигали 6 %, а органической массы 0,2-0,7 г.

Семена 1992 года после длительного хранения имели пониженную всхожесть, и в данном случае реакция на магнитное поле была противоположная. Большой эффект был достигнут при воздействии магнитного поля на зародыш: увеличилась всхожесть, изменялось его физиологическое состояние и реакция на магнитное поле становилась противоположной.

Закладывались вегетационные опыты с семенами яровой пшеницы сорта Новосибирская 67. Растения из необработанных семян, а также с воздействием на зародыш и эндосперм магнитного поля, выращивались в биоклиматическом шкафу до полного вызревания семян (таблица 7).

Таблиц 7 - Изменение массы растений и зерна по вариантам с обработкой эндосперма и зародыша

Вариант опыта

Масса растений, г

Масса зерна, г

Количество зерен, шт.

Количество стеблей, шт.

Контроль

8,8

3,7

111

15

Обработан зародыш

9,1

4,3

123

15

Обработан эндосперм

9,4

5,6

263

15

Общая масса растений не столь существенно отличается между исследуемыми вариантами, но урожай зерна с обработкой сформировался совершенно различный. Если без обработки количество зерен составило на 15 колосьев 111 шт., то с обработкой зародыша 123, а при стимуляции эндосперма число сформировавшихся зерен увеличилось более чем в два раза.

Анализ литературных данных свидетельствует о высокой чувствительности семян и растений к воздействию градиентных магнитных полей. Так, под воздействием этих факторов активизируется деятельность ферментов (липазы, каталазы), повышается содержание воды в проростках в связи с изменением проницаемости клеточных мембран, увеличивается количество сахаров в прорастающих семенах [58], и биомасса растений, возрастает интенсивность дыхания и фотосинтеза, усиливается корневое питание, ускоряется развитие, сокращаются сроки созревания [28,53]. Сопоставление результатов проведенных исследований по изучению действия градиентного магнитного поля на зерновых культурах подтверждает универсальность реакции растительного организма на действие различных физических факторов [32].

Основным параметром, определяющим биологическое действие градиентного магнитного поля, является скорость изменения напряженности, обусловленная перемещением биологических объектов в неоднородном по пространственным координатам магнитном поле. Ответная реакция растений, представленная целостной функциональной системой при действии градиентного магнитного поля, представляет большой научный и практический интерес.

Исследования, проведенные многими авторами, показывают, что под воздействием градиентного магнитного поля возрастает полевая всхожесть, увеличивается число продуктивных стеблей на 1 м до 50 к контролю, увеличивается выживание растений к моменту уборки, что приводит к возрастанию стеблестоя и продуктивности с единицы площади, в результате чего повышается урожай. Такие признаки, как высота растений, длина колоса, масса зерен и масса колоса имели слабую отзывчивость на воздействия градиентного магнитного поля, и значение этих признаков остается на уровне контроля.

В этом кроется неоднозначная реакция исследуемых семян зерновых культур на обработку магнитным полем, когда преимущественное воздействие на какую-либо часть зерновки вызывает максимальный или минимальный эффект, повышение или снижение посевных качеств семян зерновых культур.

Известны различные способы магнитной обработки, в которых реализуется однократное прохождение семян через двухполюсные постоянные магниты, однако подобная обработка не всегда достаточно эффективна. Для выведения семян из состояния покоя значительно эффективнее многополюсная магнитная обработка движущихся семян с использованием для этих целей постоянных магнитных полей.

Для выявления закономерностей изменения качества посевного материала в зависимости от конфигурации магнитного поля и напряженности закладывались лабораторные опыты с использованием семян различного происхождения.

Семена урожая 1996 года, слабо реагирующие на физические воздействия, обрабатывались магнитным полем различной напряженности и анализировались с определением показателя всхожести и силы роста. В данном случае после длительного хранения семена стали более отзывчивы на воздействия магнитного поля. Положительный эффект отмечался от минимального воздействия постоянного однородного магнитного поля с магнитной индукцией 0,03-0,1 Тл, длина ростка увеличилась до 12,5-13,6 см, против 8,6 см в контроле. Градиентное магнитное поле, с этой точки зрения, менее эффективно: лабораторная всхожесть и накопление органической массы уменьшались (таблица 8).

Таблица 8 - Изменение силы роста семян под воздействием магнитного поля

Вариант опыта

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

77

8,6

8,8

2,28

0,21

Градиентное магнитное поле

71

9,9

10,3

1,67

0,17

МП 0,1 Тл, 0,2 сек.

79

13,6

14,7

МП 0,1 Тл, 1 мин.

75

8,6

7,0

1,84

0,20

МП 0,3 Тл, 0,2 сек.

80

12,5

9,3

МП 0,3 Тл, 1 мин.

74

8,7

8,0

1,44

0,14

Неэффективны для данной партии семян большие экспозиции с использованием однородного магнитного поля. Обработка семян в течение 1 мин. не приводит к увеличению длины ростка, при этом заметно снижается накопление органической массы.

Семена урожая 1994 года обладали иной совокупностью стимуляторов и ингибиторов роста, состоянием ферментативной системы и были более восприимчивы к физическим воздействиям (таблица 9).

Таблица 9 - Реакция семян яровой пшеницы на воздействие магнитного поля

Вариант опыта

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

53

8,5

8,4

1,58

0,18

Градиентное магнитное поле

37

7,6

7,4

1,20

0,12

МП 0,1 Тл, 0,2 сек.

58

10,3

11,6

2,62

0,27

МП 0,1 Тл, Imhh.

47

11,2

10,9

2,52

0,22

МП 0,3 Тл, 0,2 сек.

47

6,4

6,5

1,40

0,14

МП 0,3 Тл, Imhh.

67

11,2

10,8

0,95

0,09

Постоянное однородное магнитное поле, за исключением варианта 0,03 Тл с экспозицией 0,2 сек., повысило силу роста семян, длиннее формировалась корневая система и ростки, причем превышение над контролем достигало 2,5 см. Градиентное магнитное поле снизило посевные качества семян. Всхожесть составила всего 37 %, длина ростка уменьшилась на 0,9 см.

Семена урожая 1995 года имели более высокую лабораторную всхожесть, период их хранения был еще непродолжительным (таблица 10).

Таблица 10 - Сила роста семян яровой пшеницы

Вариант опыта

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

85

9,3

9,0

5,3

0,48

Градиентное магнитное поле

90

8,8

8,0

4,6

0,44

МП 0,1 Тл, Imhh.

93

8,2

8,4

5,4

0,49

МП 0,1 Тл, 0,2 сек.

90

10,3

10,6

5,6

0,54

МП 0,3 Тл, 1мин.

91

8,7

8,3

4,7

0,40

МП 0,3 Тл, 0,2 сек.

89

9,8

10,3

4,6

0,45

Энергия прорастания и лабораторная всхожесть от обработки магнитным полем различной напряженности по всем исследуемым вариантам повышались, однако показатель силы роста свидетельствует о быстром затухании эффекта стимуляции, длина ростка превышает контроль только в вариантах с экспозицией 0,2 сек. и магнитной индукцией 0,1Тл. По другим вариантам, в том числе и с использованием градиентного магнитного поля, длина ростков и корешков наблюдалась на уровне контроля или даже меньше. Градиентное магнитное поле как фактор воздействия на данные партии семян оказалось неэффективным по всем исследуемым параметрам.

При внедрении в сельскохозяйственное производство способов и устройств для обработки семян градиентным магнитным полем необходимо обращать внимание на период отлежки семян до посева. Для каждой культуры этот период может быть различным, но здесь есть общие закономерности, которые необходимо учитывать.

При обработке воздушно-сухих семян с напряженностью магнитного поля 10-40 э эффект воздействия градиентного магнитного поля сохраняется до 3-х недель, то есть посев можно производить либо сразу после обработки, либо с отлежкой, которая обеспечивает возможности выбора благоприятных сроков посева.

Семена яровой пшеницы урожая 1994 года обрабатывались градиентным магнитным полем и анализировались периодически с небольшим интервалом времени (таблица 11).

Таблица 11 - Динамика посевных качеств семян пшеницы по срокам оценки

Вариант опыта

Заложено на прорастание, %

Энергия прорастания, %

Всхожесть, %

Длина ростка, см

Длина корешка, см

Сырая масса, г

Сухая масса, г

Контроль

12,1

69

77

15,4

12,1

1,69

0,21

Магнитное поле

71

78

16,0

11,8

1,75

0,23

Контроль

15,1

73

78

14,7

11,6

1,82

0,16

Магнитное поле

74

81

15,2

11,3

1,89

0,14

Контроль

23,1

74

77

16,8

12,5

1,89

0,14

Магнитное

поле

74

76

15,5

10,4

1,55

0,15

Контроль

31,1

71

77

15,2

13,5

1,47

0,15

Магнитное поле

68

73

15,2

11,3

1,43

0,14

Контроль

25,2

71

75

15,5

10,8

1,39

0,14

Магнитное поле

71

75

16,4

13,7

1,57

0,15

Исследования показывают, что посевные качества семян сразу после обработки улучшаются, ио это отмечается только в незначительном увеличении длины ростка и накоплении сырой массы. Всхожесть и длина корневой системы осталась практически без изменений. Последующие анализы свидетельствуют о снижении уровня оценочных показателей на вариантах с обработкой семян градиентным магнитным полем. Может отмечаться синусоидальный эффект повышения качества посевного материала, когда сразу после обработки отмечается значительный эффект, потом он затухает и через некоторое время вновь появляется, но на меньшем уровне.

Проводились сравнительные опыты по оценке воздействия различных магнитных полей на семена яровой пшеницы урожая 1996 года. Определялась всхожесть семян при экспозиции 0,2 сек. и 1 мин. (таблица 12).

Таблица 12 - Всхожесть семян яровой пшеницы урожая 1996 г.

Вариант опыта

Магнитная индукция, Тл

Срок обработки

13,04

16,04

20,04

27,04

0,2 сек.

Переменное магнитное поле

0,1

78

78

84

84

Градиентное магнитное поле

0,1

78

83

83

83

Однородное магнитное поле

0,1

77

83

87

83

Однородное магнитное поле

0,03

79

83

82

82

Контроль

79

79

82

82

1 мин.

Переменное магнитное поле

0,1

88

90

92

90

Градиентное магнитное поле

0,1

88

86

90

89

Однородное магнитное поле

0,1

83

85

92

87

Однородное магнитное поле

0,03

87

89

91

89

Контроль

81

82

82

82

Небольшие экспозиции (0,2 сек.) не дают эффекта в повышении всхожести семян по всем исследуемым вариантам как сразу после обработки, так и по мере их хранения. Большие экспозиции (1мин.) более эффективны, так всхожесть семян сразу после обработки с использованием градиентного магнитного поля повысилась на 7%. На таком же уровне отмечается повышение данного показателя при использовании однородных магнитных полей. Полученный эффект стимуляции сохраняется и просматривается при проведении последующих анализов.

При практическом применении физических воздействий для обработки семян решающую роль играет возможность получения прибавки в урожайности зерновых культур. Прибавка урожая от магнитной обработки семян для всех зерновых культур достигает 1,7-2,2 ц с 1 га или 10-17 %. Немаловажное значение для Сибири имеет сокращение сроков созревания зерновых культур на 5-10 суток за счет интенсивного и ускоренного развития растений. Предпосевная магнитная обработка семян дает устойчивый эффект только в том случае, если их использование составляет с остальными агротехническими приемами единый технологический процесс.

Для предпосевной обработки семян использовались различные магнитные поля - однородное, градиентное, а также сочетание однополюсных и разнополюсных магнитных полей.

При обработке семян яровой пшеницы градиентным магнитным полем очень важно выбрать оптимальный уровень воздействия, если двукратная обработка в среднем за период исследований дает прибавку урожайности 1,4 ц с 1 га, то последующее увеличение экспозиции обработки семян снижает эффект, прибавка урожайности уменьшается. Воздействие градиентного магнитного поля по эффективности существенно не отличается от однородного.

Необходимо подчеркнуть, что прибавки от предпосевной обработки семян минимальные и поэтому говорить о практическом использовании градиентного магнитного поля в сельскохозяйственном производстве нет оснований (таблица 13).

Таблица 13 - Урожайность яровой пшеницы, ц с 1 га

Способ обработки

Годы

Средняя

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2004

2005

Контроль

15,5

19,9

9,7

22,8

16,9

15,7

12,5

19,6

16,7

ГМП, 1 раз

16,0

21,4

11,9

24,1

16,3

15,1

-

-

17,6

ГМП, 2 раза

16,3

20,4

10,1

25,5

14,8

21,9

-

-

18,1

ГМП, 4 раза

15,9

21,0

10,0

25,5

15,3

15,9

-

-

17,4

ОМП, 1 сек.

16,5

19,1

10,9

24,1

14,7

13,2

-

-

16,4

ОМП, 1мин.

16,8

21,4

10,1

24,6

17,4

16,0

12,0

18,6

17,7

МП Ю/Ю

15,2

20,6

МП С/С

11,1

19,1

Семена яровой пшеницы по-разному реагируют не только на величину магнитной индукции и экспозицию обработки, но и на ориентацию полюсов. Так, если поместить семена между южным и северным полюсами или их сочетанием, то более эффективным, с точки зрения получения положительного эффекта, будет использование южных полюсов, нахождение семян между северными полюсами может привести к снижению урожайности. С физической точки зрения этот факт выглядит не очень корректным. Однако исследования показывают четкую закономерность изменения качества.

Магнитное поле оказывает положительное влияние не только на качество посевного материала, но и на эффективное плодородие почвы. Живущие в почве микроорганизмы под воздействием магнитного поля интенсивнее размножаются, увеличивая биологическую активность пахотного слоя. Для одновременной стимуляции семян и повышения биологической активности почвы разработано устройство, позволяющее при посеве провести дозированное магнитное воздействие (рисунок 1)

Сеялка

Рисунок 1 - Сеялка

Сеялка содержит устройство 1 для обработки семян магнитным полем, емкость для семян 2, высевающий аппарат 3 и сошники 4. Для одновременной обработки магнитным полем семян и почвы за сошником иа высевающем рядке расположен прикатывающий каток 5, а устройство для обработки семян выполнено на поверхности катка в виде магнитов с чередующимися полюсами.

Работает устройство следующим образом. Семена яровой пшеницы загружают в емкость 2, откуда они забираются высевающим аппаратом 3 и затем падают в сошник 4. Сошник раздвигает почву в стороны и заделывает высеваемые семена. Каток 5 прикатывает почву и одновременно воздействует магнитным полем на заделанные семена и окружающую их почву. Происходит одновременное стимулирование посевного материала и почвенных микроорганизмов.

В лабораторных опытах почва (чернозем выщелоченный) обрабатывалась в магнитном поле с магнитной индукцией 0,1 Тл в течение от 10 сек и до 5 мин и использовалась для выращивания растений (таблица 14).

Таблица 14 - Влияние обработки почвы магнитным полем на рост растений

Вариант опыта

Масса растений, г

Масса зерна, г

Число зерен, шт.

Контроль

9,52

2,17

82

Магнитное поле 10 сек.

9,55

2,40

91

Магнитное поле, 1 мин.

10,98

2,97

97

Магнитное поле, 3 мин.

9,82

2,97

91

Магнитное поле, 5 мин.

9,38

1,82

72

НСР05

0,2

0,1

5

Отмечен наиболее быстрый рост растений на почве, обработанной магнитным полем. Оптимальный вариант отмечен при экспозиции 1 мин, здесь выше масса зерна и число зерен.

Основным недостатком предпосевной обработки семян магнитным полем является нестабильность получаемого положительного эффекта. Исследования показывают, что эндосперм и зародыш неоднозначно реагируют на магнитное поле. Обработка семян с преимущественным воздействием магнитного поля на эндосперм более эффективна. Но обработать семена кукурузы с минимальным воздействием на зародыш на современных устройствах не представляется возможным.

Целью изобретения является создание устройства, позволяющего обработать семена кукурузы магнитным полем с минимальным воздействием на зародыш.

На рисунке 2 изображено устройство для обработки семян магнитным полем, включающее бункер 1 для семян (початков), вибратор 2 и качающийся транспортер 3. Транспортер разделен на секции 4, установленные на общий вал 5 с возможностью изменения своего положения относительно друг друга, соединенные между собой эластичным материалом 6. Одна сторона секции через изменяющие длину тяги 7 прикреплена к раме 8, а магниты 9 расположены под секциями 4. Бункер для семян установлен к поднятой вверх стороне секции транспортера.

Устройство для обработки семян магнитным полем

Рисунок 2 - Устройство для обработки семян магнитным полем

Работает устройство следующим образом. Початки кукурузы загружают в бункер 1 и из него подают на транспортер 3. Попадая на верхнюю часть наклонной секции 4, початки скатываются по вибрирующему за счет вибратора 2 транспортеру 3 и вращаются вокруг своей оси. Початки скатываются по верхней секции и подходят к следующей, опять к верхней части и скатываются по ней. При этом за счет расположенных под транспортером магнитов 9 семена обрабатываются магнитным полем Зерновка в початке расположена так, что зародыш находится в центре и на него приходится минимальное воздействие. За счет тяг 7 возможно регулирование наклона секции 4. Причем наклон сторон чередуется: если в верхней секции правая сторона наклонена вниз, то следующая будет поднята вверх. Рабочее пространство между секциями 4 закрыто эластичным материалом, чтобы предотвратить скопление початков.

Использование предлагаемого изобретения позволит обработать семена кукурузы магнитным полем с минимальным воздействием на зародыш и тем самым усилить положительный эффект от предпосевной обработки.

С учетом анализа достоинств и недостатков описанных устройств для предпосевной обработки семян приводятся наиболее простые технические решения, которые позволят с минимальными затратами обработать посевной материал (рисунок 3).

Устройство для обработки семян

Рисунок 3 - Устройство для обработки семян

Устройство для обработки семян магнитным полем включает подающий транспортер 1 и емкость 2 для семян, в которой на валу 3 смонтирован вращающийся барабан 4 с ковшами 5. На боковой части ковшов установлены съемные магниты 6, а нижняя часть 7 ковша выполнена овальной. С боковой стороны между ковшами имеется защитная пластина 8.

Работает устройство следующим образом. Семена зерновых культур подаются транспортером 1 в емкость 2 для семян, из которой при вращении барабана 4 они забираются ковшами. Так как на боковой части ковшов смонтированы магниты, то при перемещении семена обрабатываются магнитным полем. Каждый ковш 5 при вращении барабана 4 периодически набирает зерно, поднимается вверх и переворачивается. Находящееся в нем зерно по овальной нижней части предыдущего ковша высыпается за пределы емкости 2 для семян. Защитная пластина 8 не дает возможности зерну высыпаться с боковой стороны вращающегося барабана.

Режим обработки может меняться перестановкой магнитов, с формированием поля типа С-С, С-Ю, Ю-Ю и изменением скорости вращения барабана.

Применение данного устройства позволит обработать семена зерновых культур магнитным полем нужной конфигурации.

Каждая партия семян отличается своей специфичностью, и для ее обработки нужна определенная индукция магнитного поля и экспозиция. Чаще всего для обработки семян магнитным полем рекомендуют устройства с минимальной степенью воздействия, что уменьшает эксплуатационные расходы, но снижает их функциональные свойства.

Для увеличения интенсивности воздействия магнитного поля на посевной материал предлагается устройство, включающее дозатор 1, установленный на валу с возможностью изменения горизонтального положения, барабан 2, на внутренней поверхности которого смонтированы плоские магниты 3 с чередующейся полярностью.

Работает устройство следующим образом. Семена зерновых культур из дозатора 1 подают в барабан 2, который вращается на валу. Семена пересыпаются по плоским магнитам и обрабатываются. Изменением угла наклона барабана можно регулировать время нахождения семян в нем и тем самым определять интенсивность обработки (рисунок 4).

Устройство для обработки семян

Рисунок 4 - Устройство для обработки семян

Использование данного устройства позволит обработать семена зерновых культур с необходимым режимом воздействия.

На отдельных партиях семян, особенно в увлажненных условиях, можно использовать магнитофорные лотки. Для этого рекомендуют различные их типы, через которые пропускают семена сельскохозяйственных культур. Но за один пропуск семян степень воздействия магнитного поля часто бывает недостаточной и приходится эту операцию проводить неоднократно, что часто служит препятствием для использования градиентного магнитного поля для предпосевной обработки семян.

Разработано устройство для обработки семян градиентным магнитным полем. Оно состоит из загрузочного транспортера 1, дозатора 2 и колонки 3, на противоположных стенках 4 которой под углом расположены магнитные пластины 5, нижними концами заходящие друг за друга (рисунок 5).

Устройство для обработки семян градиентным магнитным полем

Рисунок 5 - Устройство для обработки семян градиентным магнитным полем

Работает устройство следующим образом. Семена зерновых культур подают загрузочным транспортером 1 в дозатор 2, из него они высыпаются на магнитные пластины 5 колонки 3. Обработанное зерно скатывается по магнитным пластинам до конца колонки. Периодическое движение семян по магнитным пластинам позволяет увеличить время нахождения семян в магнитном поле и тем самым повысить эффективность обработки.

Для обработки семян можно использовать не только постоянные магниты, ио и электромагнитное поле. Большой эффективностью характеризуется вращающееся электромагнитное поле, которое может при минимальном воздействии изменить направленность работы системы жизнеобеспечения.

С этой целью предлагается устройство для предпосевной обработки семян, состоящее из дозатора 1, диамагнитной трубы 2, в которой расположен шнек 3. На поверхности диамагнитной трубы смонтированы источники 4 вращающегося магнитного поля в виде статора электродвигателя (рисунок 6).

Устройство для предпосевной обработки семян

Рисунок 6 - Устройство для предпосевной обработки семян

Работает устройство следующим образом. Семена зерновых культур из дозатора 1 подают на шнек 3, по нему они постепенно двигаются вниз, пересекая магнитные поля, образованные статорами электродвигателя. Использование данного устройства гарантирует обработку семян электромагнитным полем с минимальным физическим воздействием.

Эффективное использование магнитного поля для предпосевной обработки семян возможно в том случае, если имеются высокопроизводительные устройства. Предлагаемые технические решения основаны на способах перемещения посевного материала (транспортер шнек, падающий поток зерна) и на комбинации магнитных полей. В каждом конкретном случае решается определенная задача: повышение производительности устройства или увеличение степени воздействия на семена магнитных полей.

Следующее устройство для обработки семян магнитным полем состоит из бункера 1 для семян, корпуса 2 с магнитами 3 на его внутренней поверхности. Внутри корпуса с зазором установлен вращающийся магнитный конусный вал 4. Стенки корпуса по своей форме соответствуют конусному валу, но в верхней части расширяются. Над конусным валом смонтирован распределитель зерна 5 (рисунок 7).

Устройство для обработки семян магнитным полем

Рисунок 7 - Устройство для обработки семян магнитным полем

Семена яровой пшеницы, ячменя загружают в бункер 1, подают на распределитель 5, и они скатываются на магниты 3. При падении семена периодически попадают то на магнитный вал, то на магниты, установленные на стенках корпуса, и при этом обрабатываются магнитным полем. Вращающейся вал 4 создает неоднородное магнитное поле, более эффективное при воздействии на посевной материал, и одновременно препятствует скоплению массы семян между стенками корпуса и конусным валом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >