Использование СВЧ-энергии для предпосевной обработки семян

Содержание белка в варианте со вспашкой составило 12,69 %, при безотвальной обработке - 12,69 % и минимальной обработке - 12,60 %.

Разбросной способ посева увеличивал содержание белка на 0,26 % по сравнению с рядовым посевом.

В травяном звене содержание клейковины в зерне пшеницы увеличивалось в зависимости от условий года на 0,6... 1,0 % по сравнению с паровым звеном.

По вариантам обработки почвы различия были незначительными. Так, в варианте со вспашкой содержание клейковины составило 25,6 %, при безотвальном рыхлении -25,8 % и минимальной обработке - 25,7 %. Разбросной способ посева увеличивал значение данного показателя на 0,9 %.

Содержание клейковины в зерне яровой пшеницы было достаточно высокое, но при этом ее качество на всех вариантах соответствовало в среднем за период исследований второй группе.

Экономическая оценка позволяет определить эффективность отдельных приемов и определить приоритетное направление в производстве той или иной культуры.

Расчет экономической эффективности возделывания яровой пшеницы показал, что наибольшие затраты на 1 га посевов в паровом и травяном звеньях севооборота были в варианте с отвальной обработкой

УДК 631.53.027

почвы в сочетании с рядовым способом посева и составили 5883,4 рублей.

Уменьшение глубины основной обработки почвы в сочетании с многооперационными комбинированными посевными машинами приводит к значительной экономии материальных затрат.

Так, в варианте с минимальной обработкой почвы и разбросным способом посева затраты снижались на 280,3 руб./га, по сравнению с контрольным вариантом. Наименьшая себестоимость 1 т зерна яровой пшеницы как в звене с чистым паром, так и с занятым отмечена в варианте с минимальной обработкой почвы и разбросным способом посева и составила 2618,3 руб. и 2468,3 руб. соответственно.

Наибольший условный чистый доход был в травяном звене севооборота с минимальной обработкой почвы и разбросным способом посева и составил 5746,9 руб./га, что выше по сравнению с контрольным вариантом на 29,2 %.

Литература

1. Ничипорович, А. А. Фотосинтез и вопросы продуктивности растений / А. А. Ничипорович. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - 133 с.

2. Орлов, А. Н. Формирование урожайности яровой пшеницы в зависимости от вида пара в севообороте, основной обработки почвы и способов посева / А. Н. Орлов, О. А. Ткачук, Е. В. Павликова // Нива

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЧ-ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН

А. И. Чирков, канд. с.-х. наук, профессор; В. П. Богун, канд. техн. наук, доцент

ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (412) 629-390

Многолетние лабораторно-полевые исследования по применению электромагнитного поля сверхвысокой частоты для предпосевной обработки семян некоторых зерновых, зернобобовых, овощных и технических культур показали, что это поле положительно влияет на рост, развитие растений, урожайность и качество получаемой продукции.

Ключевые слова: электромагнитное поле, оптимальная экспозиция, биометрические показатели, урожайность.

Электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) представляет собой электромагнитные колебания с частотой от 300 МГц до 300 ГГц. Этим электромагнитным частотам соответствуют длины волн от 1м до 0,1 мм.

Все биологические объекты имеют высокие диэлектрические сопротивления и

Поволжья. - 2009. - № 4 (13). - С. 47-51. содержат в себе электролиты, то есть воду и растворенные в ней соли, кислоты, щелочи и др. При прохождении через биологические ткани электромагнитное поле трансформируется в теплоту, так как вызывает усиленное колебание в них молекул воды. За счет межмолекулярного трения выделяется тепловая энергия. Этот

процесс принято называть диэлектрическим нагревом, или СВЧ-нагревом [1].

Наряду с тепловым эффектом имеет место информационное воздействие поля на биологические объекты, которое в меньшей степени связано с энергией поля, а больше зависит от его биотронных параметров (частоты, плотности, экспозиции, поляризации, модуляции, градиента).

Действие СВЧ-поля реализуется на клеточном уровне. Клеточные мембраны, молекулы белково-ферментного комплекса, другие клеточные структуры представляют собой элементарные автогенераторы, излучающие колебания малой интенсивности в диапазоне СВЧ.

При наложении внешнего поля на поля излучателей возникают резонансные явления, проявляющиеся в резком увеличении амплитуды излучателей, а также явления синхронизации, вызывающие кон-формационные перестройки клеточных структур, влияющие на проницаемость мембран [2].

В клетках живых организмов существуют свои подструктуры - органеллы, отвечающие за жизнедеятельность самой клетки - процессы метаболизма. Данные органеллы-митохондрии (вырабатывающие АТФ, ответственную за энергетику клетки), тилакоиды (участвующие в процессе фотосинтеза) имеют собственные линейные размеры и окружены защитным слоем -билипидной мембраной толщиной 5 нм.

В структуру билипидной мембраны включены так называемые белковые калий-натриевые «насосы», транспортирующие ионы, необходимые для фермента-

тивных процессов метаболизма в самой органелле.

ЭМ-энергия взаимодействует с ЭМ-по-лем билипидной мембраны и самой мембраной, имеющей форму органеллы. При этом возникают так называемые электроакустические колебания поверхности орга-неллы и механический изгиб самой мембраны, вызывающий акустоэлектрические волны, приводящие к резонансу мембраны и интенсивному задействованию белковых калий-натриевых «насосов» с одновременным изменением потенциала мембраны.

Это ускоряет процессы, вызывающие деление клеточной массы и повышающие интенсивность окислительных и фотосинтетических реакций [3].

Информация о других эффектах взаимодействия электромагнитного поля с биологическими объектами приведена в монографии ученых Самарской государственной сельскохозяйственной академии А. Б. Ко-шелевой и Т. С. Нижарадзе [4].

Большое значение при использовании СВЧ-энергии имеет период времени от момента обработки семян до их посева, необходимый для выхода семян из состояния покоя. Для овощных культур он составляет 2-5 суток, зерновых - 20-23 сут. [5].

Оптимальный режим обработки конкретной партии семян может быть установлен только после оценки их посевных качеств. С этой целью перед массовой обработкой проводят поисковые лабораторные исследования: небольшое количество семян каждой партии обрабатывают в нескольких режимах и проращивают вместе с контрольными семенами.

Таблица 1

Лабораторная всхожесть и биометрические показатели проростков после обработки семян ЭМП СВЧ

Культура Экспозиция СВЧ, с Энергия прорастания, % Всхожесть, % Средняя длина ростков, Средняя масса ростков,

см % г %

Семена лука 0 27 64 3,9 100 0,013 100

120 51 69 4,9 123 0,018 141

Лук-севок I группа (19-22 мм) 0 48 81 51,2 100 1,32 100

80 58 82 63,0 124 1,75 132

Маточные луковицы 0 57 90 24,3 100 15,9 100

40 85 100 26,6 109 26,2 166

Сахарная свекла 0 74 86 - - 4,30 100

120 81 92 - - 4,95 115

Подсолнечник (сорт Фотон) 0 84 89 4,5 100 0,25 100

70 89 93 4,9 109 0,30 119

Томаты 0 - 66 1,88 100 0,497 100

30 - 85 3,62 192 0,805 162

Нива Поволжья № 2 (15) май 2010 37

С 1992 г. для предпосевной обработки семян использовали СВЧ-установку типа «Импульс-ЗУ». Частота излучения в ее рабочей камере составляет 2450 МГц, а СВЧ-мощность - 2680 Вт. Максимальная загрузка при предпосевной обработке семян - 60 кг (1 мешок).

Перед массовой обработкой семян проводили поисковые исследования в лабораторных условиях, где семена обрабатывали при разных экспозициях от 10 до 160 с интервалом через 10 с с последующим определением энергии прорастания, всхожести, длины и массы проростков. Контрольные семена обработке не подвергали.

Оптимальный режим обработки использовали для полевых опытов.

Лабораторные опыты (табл. 1) показали, что процесс прорастания семян, активированных электромагнитным полем СВЧ, протекает более активно, чем контрольных, в то же время оптимальная экспозиция различается для разных культур.

Из таблицы видно, что у семян сахарной свеклы лучшие показатели по изучаемым признакам получены при экспозиции 120 с, пшеницы и ячменя - 90-100 с, подсолнечника - 70 с, томатов - 30 с.

Различные генерации лука требуют индивидуальных режимов обработки. Например, семена лука лучше прорастали при обработке в режиме 120 с, лука-севка - 80 с, а лука-матки - 40 с.

Подбор оптимальных режимов обработки семян - один из важных этапов в технологии их подготовки к севу и получения положительного эффекта в производственных условиях.

Проведена широкая производственная проверка влияния активации семян СВЧ-полем на урожайность сельскохозяйственных культур (табл. 2).

Полевые опыты, проведенные в учебно-опытном хозяйстве Пензенской ГСХА, показали, что наиболее высокая урожайность у ячменя получена при обработке семян с экспозицией 100 с - 2,1 т/га (на 11,7 % выше, чем в контроле). Повышение урожайности яровой пшеницы составило 17 % по сравнению с контролем. Опытные растения чечевицы превосходили контрольные по количеству бобов на 28 %, количеству зерен - на 20 % и в целом прибавка урожая по этой культуре составила 0,2 т/га, или 18 %.

Интересные результаты были получены при обработке лука сорта Бессоновский различных генераций. Стимулирующий эффект СВЧ-активаций семян проявился в повышении полевой всхожести на 11 %, выживаемости растений - на 6 %, сокращении вегетационного периода - на 3-4 сут., снижении доли луковиц, пораженных болезнями, - на 5,5 %. Прибавка урожая лука-севка колебалась от 21 до 36 %. После СВЧ-обработки лука-севка стандартных посадочных фракций (I группы с диаметром 15,1...22,0 мм; II группы - 22,1... 30,0 мм; III группы - 10,1.15,0 мм) также наблюдались стимулирующие эффекты, которые выразились в повышении урожайности репчатого лука в среднем за 5 лет: из севка первой группы - 22,5 т/га (114 % к контролю); из севка второй группы - 19,8 т/га (114 % к контролю); из севка третьей группы - 13,5 т/га (124 % к контролю).

Таблица 2

Урожайность сельскохозяйственных культур после предпосевной обработки семян ЭМП СВЧ

Культура Экспозиция СВЧ, с Урожайность, т/га Прибавка урожая к контролю

т/га %

Пшеница яровая 90 0,94 0,15 17,0

Ячмень 100 2,1 0,24 11,7

Чечевица 70 1,3 0,20 18,0

Семена лука 120 8,8 1,68 21,0

Лук-севок I группа 80 22,5 3,15 14,0

Маточные луковицы 40 0,38 0,12 46,0

Томат 30 39,2 4,5 13,0

Свекла сахарная 120 17,33 3,46 25,0

Свекла столовая 120 38,9 9,0 23,0

Подсолнечник 70 1,1 0,2 17,0

Кукуруза (зеленая масса) 50 18,1 3,3 22,0

Картофель 60 22,0 3,6 16,3

В КП им. Тимирязева Башмаковского района были проведены опыты по предпосевной СВЧ-обработке семян томатов. Оптимальная экспозиция (30 с) положительно повлияла на приживаемость растений, ускорение прохождения ими фаз развития. Плоды начали созревать на 5-7 суток раньше контроля, а общая урожайность повысилась на 13 %.

На больших площадях в Шемышейском районе Пензенской области высевали семена подсолнечника после обработки ЭМП СВЧ. В хозяйствах, где проводили производственные опыты, урожайность семян повысилась на 0,2 т/га (17 %).

В ОПХ Пензенской ГСХА проводили энергетическую стимуляцию семян сахарной свеклы на площади 100... 150 га, что позволило собрать дополнительно 3,46 т/га сахаристых корней.

СВЧ-обработка семян столовой свеклы, выполненная перед посевом в совхозе «Терновский» Пензенской области, позволила получить дополнительно 9 т/га (23 %) корнеплодов.

Довольно убедительные факты по повышению сбора зеленой массы кукурузы были получены в совхозе «Вязовский» Пензенского района: после предпосевной СВЧ-активации прибавка урожая составила 3,3 т/га (22 % к контролю).

Выход кормовых единиц с 1 га возрос на 39 % и составил 4,41 т/га (3,16 т/га на контроле), а переваримого протеина - на 70 % и составил 0,414 т/га (0,243 т/га на контроле) [6].

Таким образом, многолетние и всесторонние исследования по включению в систему предпосевной подготовки семян воздействия на них ЭМП СВЧ показали, что оптимальные режимы облучения благоприятно воздействуют на процессы прораста-

ния, роста и развития большинства сельскохозяйственных культур.

Они (не исключая использования протравителей) способствуют повышению урожайности и качества получаемой продукции.

Этот вид стимуляции относится к энергосберегающим и экологичным технологиям, хорошо согласуется с существующими системами предпосевной подготовки семян, не требует больших затрат при внедрении в производство и позволяет получить отдачу в тот же год.

Литература

1. Бородин, И. Ф. Применение СВЧ-энер-гии в сельском хозяйстве / И. Ф. Бородин, Г. А. Шарков, А. Д. Горин. - М.: ВНИИТЭИ Агропром, 1987. - 55 с.

2. Исмаилов, Э. Ш. Биофизическое действие СВЧ-излучений / Э. Ш. Исмаилов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 144 с.: ил.

3. Щербаков, К. Н. Низкоэнергетические резонансные режимы стимуляции развития растений / К. Н. Щербаков // Электрические аппараты и электротехнологии сельского хозяйства: сборник научных трудов / МГАУ. -М.: изд-во МГАУ, 2002. - 132 с.: ил.

4. Кошелева, А. Б. Современные методы защиты семян сельскохозяйственных культур от болезней: монография / А. Б. Ко-шелева, Т. С. Нижарадзе. - Самара: Изд-во Самарской государственной сельскохозяйственной академии, 2008. - 210 с.

5. Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ и СВЧ: рекомендации. - М.: Агропромиз-дат, 1989. - 38 с.: ил.

6. Методические указания по обработке семян сельскохозяйственных культур электромагнитным полем сверхвысокой частоты. - М.: Россельхозакадемия, 1998. - 22 с.

Нива Поволжья № 2 (15) май 2010 39