СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА БЕГУЩИМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
METHOD OF MODIFICATION OF FUNCTIONAL CONDITION OF BIOLOGICAL OBJECT BY TRAVELLING ELECTROMAGNETIC FIELD

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к методам и средствам предпосевной СВЧ-обработки семян с.-х. культур и направлено на повышение их эффективности за счет обработки импульсным бегущим электромагнитным полем с правосторонним и/или левосторонним направлением перемещения в пространстве.
Известно устройство для СВЧ предпосевной обработки семян, содержащее основание, загрузочный и приемный бункеры, ленточный транспортер с приводом и источники СВЧ-энергии, выполненный в виде N антенн, расположенных вдоль ленты транспортера и подключенные к соответствующим СВЧ-генераторам, обеспечивающее в процессе обработки семян их прямолинейное равномерное перемещение относительно излучающих антенн (Устройство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур. Заявка: 98119035/13, 19.10.1998. А01С 1/00).
Недостатком приведенного способа обработки семян, реализованного в данном устройстве является то, что в процессе обработки они перемещаются относительно излучающих антенн прямолинейно, что не позволяет использовать способ повышения пространственно - временной неоднородности воздействующего поля, включающий его правостороннее или левостороннее направление перемещения в пространстве. Однако, известно (Белькевич В.И., Берлин Ю.В., Бувин Г.М. Аппарат для лечения бегущим импульсным магнитным полем // Электронная промышленность, 1985, №1. - С.61), что чем выше пространственно-временная неоднородность поля, тем выше его биологическая активность.
Техническим результатом является повышение эффективности процесса предпосевной обработки семян за счет увеличения пространственно-временной неоднородности воздействующего электромагнитного поля.
Целью изобретения является повышение стимулирующего воздействия на прорастание семян, рост и развитие растений, увеличение урожайности культур.
Поставленная цель достигается способом обработки семян путем воздействия на них в отличие от прототипа электромагнитным полем с правосторонним или левосторонним направлением перемещения в пространстве, в импульсном режиме.
Эффективность способа может быть повышена за счет обработки семян электромагнитным полем, модулированным по частоте, амплитуде или фазе и изменяющим в процессе обработки частотный спектр и/или поляризацию.
В результате проведенного автором патентного поиска по научно-технической и патентной литературе установлено, что новая совокупность признаков способа, с достижением нового положительного эффекта - повышения эффективности процесса предпосевной обработки семян не известна и не следует явным образом из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения критерию «новизна» и «изобретательский уровень». По предложенному автором способу семена подвергаются обработке бегущим электромагнитным полем с правосторонним или левосторонним направлением перемещения в пространстве в импульсном режиме.
Предлагаемый способ может быть использован в растениеводстве:
- для предпосевной обработки семян с целью повышения их посевных и урожайных качеств (всхожести, силы роста, урожайности, улучшения структуры и качества биологического урожая и т.д.);
- для борьбы с сорной растительностью (обработка почвы для провокации прорастания семян сорных растений с целью их последующего уничтожения агротехническими методами).
Пример конкретного выполнения
Для осуществления описанного выше способа предпосевной обработки семян была использована многофункциональная сверхвысокочастотная установка «Импульс-3у», предназначенная для предпосевной обработки семян с.-х., культур затаренных в мешки.
Обработка семян проводилась в резонаторной СВЧ-камере объемом 200 литров, выполненной в виде полуцилиндра с размерами позволяющими расположить мешок с семенами массой до 50 кг. Подвод СВЧ-энергии к семенам производился снизу. Для чего мешок с семенами располагался непосредственно на раскрывах четырех рупорных излучателей СВЧ-энергии каждый размером 0,3×0,3 м, закрытых диэлектрической пластиной. На каждый излучатель подавалась СВЧ-мощность от блока магнетронного генератора выполненного на магнетроне M136-1 номинальной мощностью 700 Вт. Рабочие частоты магнетронных генераторов находились в диапазоне 2450±50 МГц. Поляризация электромагнитных волн, излучаемых рупорными излучателями линейная, при этом соседние близко расположенные излучатели имеют ортогональные линейные поляризации вектора напряженности электрического поля, что обеспечивает изменение поляризации воздействующей на семена электромагнитной волны при перемещении в пространстве электромагнитного поля.
Высокое отрицательное импульсное напряжение на катоды магнетронов подается с выпрямителей, выполненных по стандартной схеме удвоения напряжения. Так как эти выпрямители обеспечивают импульсный режим работы магнетронного генератора со скважностью больше двух и частотой следования импульсов равной частоте питающей сети, и подключены к различным фазам питающей сети, сдвинутым по фазе на 120°, то семена подвергаются обработке импульсным бегущим полем с правосторонним или левосторонним направлением перемещения в пространстве, в зависимости от сдвига фаз подаваемых на блоки питания магнетронных генераторов. Смена направления перемещения в пространстве электромагнитного поля осуществляется за счет переключения фаз подаваемых на блоки питания СВЧ-генераторов.
Оценка влияния импульсного бегущего электромагнитного поля на семена проводилась в экспериментах по предпосевной обработке семян голозерных сортов ячменя «Нудум-95» и « Л-32», а также кукурузы.
Семена обрабатывались в установке «Импульс-3у» при выбранных по результатам предварительных опытов экспозициях и двух вариантах перемещения ЭМП в пространстве: правосторонним и левосторонним. Направление перемещения ЭМП в пространстве определялось по пространственно-временной упорядоченности СВЧ-импульсов, генерируемых магнетронными генераторами.
За правостороннее направление перемещения ЭМП принята такая очередность работы СВЧ-генераторов установки, при которой излучатели, формирующие СВЧ-импульсы, следующие друг за другом, располагаются по направлению движения часовой стрелки, если смотреть на них со стороны биологического объекта.
Пример 1. В течение двух лет проводились полевые опыты по исследованию влияния направления перемещения в пространстве ЭМП в установке «Импульс-3у» на результаты предпосевной обработки в ней семян голозерных сортов ячменя «Нудум-95» и «Л-32. Исследовалось влияние на основные элементы продуктивности и конечный результат - урожайность. Исследования проводились по общепринятым методикам.
В первый год исследований изучали варианты: контроль - необработанные семена и два варианта с экспозицией 70 с с правосторонним и левосторонним направлением перемещения ЭМП в пространстве.
Во второй год исследований изучали варианты: контроль - необработанные семена и два варианта с экспозицией 100 с с правосторонним и левосторонним направлением перемещения ЭМП в пространстве.
Посев опытных делянок проводился в конце мая, а обработка семян в установке «Импульс-3у» производилась за десять дней до высева в почву.
Основные результаты опытов приведены в таблице 1.
Двухлетние опыты показали, что предпосевная обработка семян голозерных сортов ячменя бегущим ЭМП с правосторонним направления перемещения в пространстве оказывает достоверное положительное влияние на основные элементы продуктивности и конечный результат урожай зерна для исследованных сортов ячменя.
Опыт 2010 г., в котором семена обрабатывались при более оптимальной экспозиции 100 с, позволили с большой степенью достоверности установить влияние направления перемещения ЭМП в пространстве на результаты обработки семян как относительно контрольных вариантов (необработанные семена), так и относительно вариантов с левосторонним направлением перемещения ЭМП в пространстве.
Таблица 1.
Влияние предпосевной обработки семян бегущим ЭМП с левосторонним и правосторонним перемещением в пространстве на высоту растений и урожай голозерных сортов ячменя
Урожайность
Сорт
Вариант обработки: экспозиция, направление перемещения ЭМП
Высота растений, см
г/м<sup>2</sup>
Отклонение от контроля, %
2009 г.
Контроль
52,1
196,7
Нудум-95
70 с, левостороннее
56,7
206,7
+5,1%
70 с, правостороннее
69,7*
213,3*
+8,4%*
Контроль
62,6
83,3
Л-32
70 с, левостороннее
65,3*
100,0*
+20%*
70 с, правостороннее
64,6
103,3*
+24,0%*
2010 г.
Нудум-95
Контроль
47,6
85,0
100 с, левостороннее
49,5
88,3
+3,9%
100 с, правостороннее
52,5*
95,0
+11,8%**
Л-32
Контроль
48,1
51,7
100 с, левостороннее
43,1
55,0
+6,4%
100 с, правостороннее
51,8
63,3
+22,4%**
Примечание: * - Отличие данных от контроля по t критерию Стьюдента Р<0,05;
** - Отличие данных от контроля и между вариантами обработки по t критерию Стьюдента Р<0,05.
Пример 2. Проведен двухфакторный полевой опыт по исследованию влияния предпосевной обработки семян кукурузы в установке «Импульс-3у» на основные элементы продуктивности и конечный результат урожайность. Изучалось влияние экспозиции при двух различных направлениях перемещения ЭМП в пространстве: левостороннем и правостороннем. Исследования проводились по общепринятым методикам.
Посев опытных делянок проводился 8 мая, а обработка семян в установке «Импульс-3у» производилась за десять дней до высева в почву.
Основные результаты опытов приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Влияние предпосевной обработки семян бегущим ЭМП с левосторонним и правосторонним перемещением в пространстве на густоту растений и урожай кукурузы
Варианты опыта
Режим обработки: направление перемещения ЭМП, экспозиция, с
Густота растений, тыс./га
Отклонение от контроля, %
Урожай зерна при 14% влажности, т/га
Отклонение от контроля, %
К1
64,5
-
3,39
-
Правостороннее
В1
70
64,2
-0,5
3,4
+0,3
В2
75
65,4
+1,4
3,39
0,0
В3
80
63,8
+1,1
3,45
+1,8
К2
65,4
-
3,41
-
Левостороннее
В6
70
63,7
-2,6
3,55*
+4,1*
В7
75
69,1**
+5,7**
3,92**
+15**
В8
80
65,1
-0,5
3,62*
+6,2*
Примечание : * - Отличие данных от контроля по t критерию Стьюдента Р<0,05.
** - Отличие данных от контроля по t критерию Стьюдента Р<0,01.
В результате опытов установлено, что исследованные факторы, экспозиция и направление перемещения ЭМП в пространстве, а также их взаимодействие оказывают достоверное влияние на урожай зерна кукурузы. При лучшей экспозиции 75 с обработка семян бегущим ЭМП с левосторонним перемещением в пространстве с высокой степенью достоверности (нулевая гипотеза отвергается при Р<0,01) приводит к увеличению густоты растений и урожая зерна. В то время как обработка семян бегущим ЭМП с правосторонним перемещением в пространстве не оказывает влияния на эти показатели.
Таким образом, установлено, что характер перемещение бегущего ЭМП в пространстве является эффективным регулятором происходящих в семенах и в дальнейшем в растениях процессов.
Использование предлагаемого способа предпосевной обработки семян с.-х. культур при оптимально выбранных режимах их обработки, включающих направление перемещения ЭМП в пространстве, позволит улучшить их посевные качества, что приведет в конечном итоге к увеличению урожая культуры.