УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ УРОЖАЙНОСТИ СЕМЯН ЭНТОМОФИЛЬНЫХ КУЛЬТУР ОТ ОПЫЛЕНИЯ ПЧЕЛАМИ
DEVICE TO DETERMINE DEPENDENCE OF ENTOMOPHILOUS PLANT SEEDS PRODUCTIVITY ON POLLINATION WITH BEES

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для определения зависимости и эффективности искусственного опыления цветущих растений пчелами, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур. Результаты найденной зависимости могут быть использованы как в теплицах, так и на открытых площадках и полях.
Широко известно, что все цветущие сельскохозяйственные культуры опыляются либо насекомыми, пчелами, либо под воздействием ветра, либо от соприкосновения растений друг с другом и т.д.
В материалах Абхазской сельскохозяйственной опытной станции имеются сведения об изоляции нескольких растений или отдельных ветвей растений при помощи марли. Такой способ изоляции растений для изучения влияния пчелоопыления на их семенную продуктивность не позволяет получить достоверных результатов. Например, контакт марли с цветками растения может привести к механическому опылению цветков и получению в дальнейшем недостоверных результатов.
Известно устройство, при помощи которого изучали особенности цветения козлятника восточного, вели наблюдения за цветками в разные часы дня в течение всего периода вегетации растений. Были проведены серии специальных опытов, в которых учитывали продолжительность цветения козлятника восточного при свободном опылении пчелами и без опыления пчелами с использованием экранов (изоляторов, колпачков), которыми окутывали растения. Для выявления оптимального периода опыления пчелами козлятника восточного и получения лучшей завязываемости семян одну группу цветков опыляли в первый день цветения, другую группу - на второй день и т.д. (См. Мухамеджанов Э. Р. Экологическая и биологическая эффективность использования пчел в качестве опылителей козлятника восточного при его орошении: автореферат, дис. … канд. биол. наук: 03.00.16; 06.02.04 / Э.Р.Мухамеджанов; ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет.- Москва, 2006).
Накануне раскрытия бутонов на цветки надевали бумажные колпачки-экраны, на второй день цветения колпачки-экраны снимали и цветки опыляли пчелами. Контролем служили цветки при свободном опылении пчелами. На шестой-десятый день после опыления учитывали число полноценных завязей цветков козлятника восточного в первой и второй группах и определяли семяобразовательную способность в (%). В опытах измерялась температура листа и транспирация растений.
К недостаткам известного устройства можно отнести высокую трудоемкость процесса одевания на бутоны и снятия бумажных экранов-колпачков с бутонов цветущих растений. При этом не исключено дополнительное опыление растений за счет касания и потряхивания цветков растений, связанных с одеванием и съемом бумажных колпачков, т.е. полученные результаты не соответствуют чистоте исследований.
Известно устройство для предотвращения посещения раскрытых цветков люцерны насекомыми и попадания случайной пыльцы. Все цветки, посещаемые насекомыми, тотчас же отмечались и подсчитывались. С кисти удалялись ранее раскрытые цветки, а также цветки, оставшиеся нераскрытыми. На обработанные таким образом соцветия люцерны с цветками, посещаемыми и раскрытыми насекомыми, были надеты изоляторы из пергаментной бумаги. Для контроля помещались под такие же изоляторы цветки, оставшиеся нераскрытыми при посещении их насекомыми. (См. Гончаров П.Л., Лубенец П.А. «Биологические аспекты возделывания люцерны». - Новосибирск: Наука, 1985. - 252 с. стр.73).
Получение более масштабных и более точных результатов на больших площадях с использованием известного экрана-колпачка осуществить практически невозможно. К тому же использование в качестве изолятора пергаментной бумаги нарушает процесс фотосинтеза, что является одним из основных факторов формирования урожая.
Известно устройство, осуществляющее изоляцию контрольных растений для обработки инсектицидом, которая осуществляется при помощи мобильного бокса, содержащего каркас, выполненный из вертикальных стоек, соединенных между собой в верхней части с помощью горизонтальных уголков, на котором закреплен светопрозрачный материал, например полиэтиленовая пленка, который используют для выявления эффективности воздействия препарата против вредителей рапса. Заселенность растений вредителями сравнивают на укрытых пленкой делянках и открытых участках поля, обрабатываемых инсектицидными препаратами (См. Kleine Fliegen, grose Folgen \ dtz agramagazin - Februar 2005, S,46-50).
Недостатками известной технологии является невысокая надежность и устойчивость устройства, что снижает результативность гибридизации.
Известно более совершенное устройство-бокс - прототип, осуществляющее изоляцию растений при цветении и опылении, содержащее каркас (раму), выполненный из вертикальных стоек, соединенных между собой в верхней части с помощью горизонтальных уголков, на котором закреплен светопрозрачный материал (стекло, полиэтиленовая пленка), причем бокс дополнительно снабжен крышей, ворошителем, вертикальными уголками и кольями, по крайней мере, четырьмя, при этом каркас выполнен в виде экрана, состоящего из ярусов, соединенных между собой с помощью крепежных элементов, установленных в отверстия сопрягаемых горизонтальных уголков. Ворошитель состоит из вала с перемычкой и ограничителем, опирающимся на скобу держателя светопрозрачного материала. Ограничитель выполнен с возможностью задания необходимой высоты положения нижнего рычага (См. описание патента №82509 публ. 10.08.2009 г. на полезную модель «Мобильный бокс для изоляции растений при цветении и опылении»).
К недостаткам прототипа можно отнести наличие многих отрицательных факторов, таких как затрудненный доступ к растениям других, кроме медоносных пчел, опылителей, повышенная температура внутри экрана, отсутствие доступа влаги и др.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности достоверное выявление преимуществ медоносных пчел перед дикими опылителями в процессе опыления растений и расширение технологических возможностей предлагаемого экрана, упрощение конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что горизонтальный экран выполнен регулируемым по высоте при помощи телескопических стоек, а боковые экраны, смонтированные по периметру горизонтального полотна для регулирования высоты их установки и обеспечения доступа к растениям других опылителей, кроме медоносных пчел, снабжены дополнительными складными либо накладными экранами, выполненными из того же материала, и закреплены на основных боковых экранах при помощи смонтированных по вертикали кнопочных замков или «замков-липучек», по меньшей мере, одна из сторон рамы горизонтально расположенного экрана снабжена, по меньшей мере, одним механизмом натяжения полотна материала, выполненным в виде резьбовой пары винт-гайка, при этом поверхность полотна экрана выполнена из прозрачного водо- и воздухопроницаемого материала, обеспечивающего доступ к растениям всего спектра лучей солнечного света и обеспечивающего полноценный фотосинтез растений, например, из марли или мелкоячеистой сетки.
Телескопические стойки экрана снабжены фиксаторами положения телескопических частей стойки относительно друг друга.
Кнопочные замки или замки-липучки закреплены на основном и дополнительном боковых экранах, по меньшей мере, в два вертикально расположенных ряда.
Каждый из дополнительных складных боковых экранов выполнен в виде единого полотна, складывающегося и раскладывающегося при уменьшении или увеличении расстояния по высоте от нижней кромки бокового экрана до поверхности почвы.
На боковых сторонах рамы экрана выполнены замки для последовательного плотного соединения нескольких экранов.
Новизной предложенного технического решения является выполнение горизонтального экрана регулируемым по высоте при помощи телескопических стоек, а боковые экраны, смонтированные по периметру горизонтального полотна для регулирования высоты их установки, снабжены дополнительными складными либо накладными экранами, выполненными из того же материала, и закреплены на основных боковых экранах при помощи смонтированных по вертикали кнопочных замков или «замков-липучек», по меньшей мере, одна из сторон рамы горизонтально расположенного экрана снабжена, по меньшей мере, одним механизмом натяжения полотна, выполненным в виде резьбовой пары винт-гайка, при этом поверхность полотна экрана выполнена из прозрачного водо- и воздухопроницаемого материала, обеспечивающего доступ к растениям всего спектра лучей солнечного света и обеспечивающего полноценный фотосинтез растений, например, из марли или мелкоячеистой сетки.
Так, регулировка горизонтального экрана по высоте может осуществляться более точно, включая сантиметры и миллиметры, а в прототипе высота регулируется только за счет установки новых корпусов блоков на установленные ранее. Боковые экраны в предложенном устройстве не должны касаться поверхности земли и в зависимости от высоты растений их необходимо устанавливать точно на заданном уровне.
Такое выполнение регулировок экранов по высоте значительно расширяет технологические возможности предложенного устройства. Выполнение экранов из прозрачного водо- и воздухопроницаемого материала, обеспечивающего доступ к растениям всего спектра лучей солнечного света и обеспечивающего полноценный фотосинтез растений, например, из марли или мелкоячеистой сетки, позволяет приблизить условия опыления растений к обычным естественным условиям за исключением того, что медоносные пчелы при помощи предлагаемого устройства отстранены от процесса опыления. В противопоставленном глухо закрытом устройстве-прототипе невозможно создать требуемые условия опыления, поскольку под стеклом или под полиэтиленовой пленкой в замкнутом пространстве будет постоянно днем высокая температура, ночью сконденсированная непропорциональная обычным условиям влага, при этом другие опылители, кроме медоносных пчел, тоже не смогут принять участия в процессе опыления.
Признаки наличия, по меньшей мере, на одной из сторон рамы экрана, по меньшей мере, одного механизма натяжения полотна, выполненного в виде резьбовой пары винт-гайка, позволяет снизить за счет натяжения полотна его ветровые колебания, которые также могут исказить чистоту получаемых результатов.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям предложенное техническое решение является новым, неочевидным и промышленно применимым для определения оптимальных условий опыления растений медоносными пчелами в конкретной местности. Использование предложенного экрана позволяет установить зависимость семенной продуктивности энтомофильных культур от искусственного опыления растений, при помощи медоносных пчел, не препятствуя процессам их роста и развития. Кроме того, предложенный экран не ограничивает деятельность диких энтомофилов, что позволяет выявить эффективность опыления пчелами - только медоносной пчелы, а не смешанного опыления - дикие насекомые-опылители плюс медоносные пчелы.
Признаки: выполнение телескопических стоек экрана, снабженных фиксаторами положения телескопических частей стойки относительно друг друга, крепление кнопочных замков или замков-липучек на основном и дополнительном боковых экранах, по меньшей мере, в два вертикально расположенных ряда, выполнение каждого из дополнительных боковых экранов в виде единого складывающегося полотна, или накладного, а также выполнение на боковых сторонах рамы экрана замков для последовательного плотного соединения нескольких экранов - являются признаками дополнительными, направленными на осуществление поставленной изобретением задачи.
С учетом того, что оптимальная высота полета медоносных пчел составляет несколько метров от поверхности земли (средняя 4-5 м) и их способность улавливать ультрафиолетовое отражение от цветка во многом объясняет преимущественное приземление пчелы на цветок сверху, поэтому отпадает необходимость в полной изоляции боковых стенок. Это не препятствует работе диких энтомофилов, имеющих преимущественно приземный лет, которые в отличие от медоносных пчел посещают цветки не для сбора корма, а для его поедания. В результате получаем более точные данные о прибавке урожая семян растений от опыления пчелами.
Медоносная пчела видит цветок при отражении ультрафиолета (медоносная пчела посещает цветок только из-за сбора корма). Узоры околоцветника, видимые пчелой в ультрафиолете, являются одним из механизмов их привлечения, преимущество которого намного выше, чем запах цветка. В околоцветнике содержится нектароносная ткань, т.е. при отражении ультрафиолетовых лучей от поверхности цветка пчела видит, где в цветке находятся нектарники, т.е. где в цветке находится корм.
Материал изолятора частично препятствует проникновению и рассеивает отражение ультрафиолетового излучения, в результате пчелой оно воспринимается менее точно. Поэтому попытки преодоления медоносной пчелой экрана практически не отмечались. На соседних делянках без экранов были более комфортные условия для работы медоносных пчел.
На фиг.1 схематично изображен предлагаемый экран.
На фиг.2 показано: а) механизм натяжения полотна, смонтированный на одной из сторон рамы, б) телескопическая стойка с фиксатором положения частей телескопической стойки,
На фиг.3 представлено: а) складывающийся с увеличенной высотой боковой экран, б) накладной с увеличенной высотой боковой экран, в) боковая сторона рамы с замками для последовательного соединения экранов.
На фиг.4 схематично, в шахматном порядке представлены опытные и контрольные участки, разделенные между собой защитными полосами.
Экран преимущественно с горизонтально выполненным полотном 1 и боковыми сторонами-экранами 2 по всему периметру горизонтального полотна установлен на регулируемых по высоте телескопических стойках 3, снабженных фиксаторами положения 4. Боковые стороны-экраны выполнены либо двухслойными 5 с возможностью их расправления и установки в один слой в зависимости от высоты растений при помощи, например, кнопочных замков 6 или «замков липучек» 7, либо накладными 8. Устойчивость горизонтального полотна к порывам ветра обеспечивается за счет механизма 9 натяжения полотна. Защитные полосы 10 предотвращают свободное колебание боковых экранов, которое могло бы сказаться на качестве и точности результатов исследований. На представленной схеме (см. фиг.4) расположены в шахматном порядке опытные 11 и контрольные 12 участки, разделенные между собой защитными полосами 10.
При необходимости увеличения площади, закрываемой экранами, последние при помощи штифтов 13 и отверстий 14, выполненных на боковых брусках 15 рамы, можно плотно состыковывать друг с другом, предотвращая этим доступ к растениям медоносным пчелам.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
На опытном поле выбирают участок для проведения исследований. Для этого участок в шахматном порядке разбивают на более мелкие опытные 11 и контрольные 12 участки, как это показано на фиг.4, оставляя между ними защитные разделительные полосы 10. На каждый опытный участок устанавливают один или несколько состыкованных друг с другом экранов с таким расчетом, чтобы горизонтальное полотно экрана полностью прикрывало сверху весь опытный участок и не касалось полотном верха растений. Наличие нескольких состыкованных экранов, имеющих жесткие рамы и механизмы натяжения, предотвращает ветровые колебания полотен экрана. Заданную высоту горизонтальной поверхности экрана устанавливают при помощи телескопических стоек, а при помощи фиксаторов 4 фиксируют их положение. Затем устанавливают на заданную высоту от поверхности почвы боковые стенки-экраны 5 либо 8, для чего двухслойные боковые стенки-экраны 5 расправляют и закрепляют заданное положение при помощи замков 6 или 7, а накладные боковые стороны-экраны опускают или поднимают относительно основных боковых стенок-экранов на заданную высоту на каждой стороне горизонтального экрана. Установка на заданную высоту горизонтального полотна и боковых стенок-экранов 5 или 8 обусловлена тем, что медоносная пчела летит к цветущему полю на высоте нескольких метров и садится на цветок сверху. Дикие же энтомофилы, обладая преимущественно приземным летом, беспрепятственно проникают под экран, что не ограничивает их участия в естественном опылении растений.
Время установки экрана определено в период активного лета медоносных пчел. В остальное время суток экраны с делянок снимаются.
По окончании цветения растений осуществляют обработку полученной информации (подсчет опылившихся цветков на опытных участках, сравнение показателей опыления с контрольными участками, выводы).
В настоящее время на предлагаемый экран разработана конструкторская документация и изготовлено несколько опытных образцов, которые переданы в хозяйства для проведения совместных с авторами испытаний. При помощи одного опытного образца экрана весной-летом 2009 года на опытном поле СПОК «Возрождение 2» Быстроистокского района Алтайского края были проведены испытания. Для этого был выбран участок эспарцета сорта Песчаный 1251 площадью 200 м. кв.
Выбранный участок распланировали (разбили) в шахматном порядке на более мелкие опытные 11 и контрольные 12 участки по 18 м. кв, оставляя между ними для чистоты эксперимента защитные разделительные полосы 13 шириной в 50…60 см. Высота растений составляла 75…85 см. На период времени активного лета пчел (с 12-00 до 17-00) на каждый опытный участок установили упругонатянутые на рамы экраны с таким расчетом, чтобы горизонтальное полотно экрана полностью прикрывало сверху весь опытный участок, располагалось на высоте 100…120 см и не касалось растений. Затем установили на заданную высоту от поверхности почвы в 30 см боковые стенки-экраны и закрепили их на этой высоте при помощи кнопочных замков.
Установкой экранов был прекращен подлет медоносных пчел к цветущим растениям сверху и исключен подлет медоносных пчел сбоку на каждом опытном участке. Дикие же энтомофилы, обладая преимущественно приземным летом, беспрепятственно проникали под экран, что не ограничивало их участия в естественном опылении растений. При этом естественному опылению растений ничего не препятствовало. Ограничение доступа пчел к цветущим растениям на опытных участках продолжалось в течение всего времени цветения эспарцета сорта Песчаный 1251. В остальное время суток экраны с делянок снимались.
Для увеличения площади охвата поверхности растений горизонтальным и боковыми стенками-экранами, при необходимости, можно боковые стенки установить в горизонтальное положение при помощи дополнительных опор.
По окончании цветения эспарцета сорта Песчаный 1251 осуществили обработку полученной информации (подсчитали количество опылившихся цветков на опытных участках, сравнили их с показателями опыления на контрольных участках и сделали выводы).
В результате использования предлагаемого экрана получены достоверные положительные результаты, которые могут быть успешно использованы при выращивании различных сельскохозяйственных культур, опыляемых медоносными пчелами.
Принято решение в конце мая 2010 года провести семинар с агрономами близлежащих к г.Бийску районов и рекомендовать использовать результаты предложенного способа в хозяйствах.