автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Оптико-электронная технология и средства управления биологической активностью семян

003450005 На правах рукописи

БЕЛЯКОВ Михаил Владимирович

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ СЕМЯН

Специальность: 05.20.02. - "Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 6 ОКТ 2000

Москва, 2008 г.

003450005

Работа выполнена в филиале государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (Технический университет)" в г Смоленске

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Башилов Алексей Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Лямцов Александр Корнилович

кандидат технических наук, доцент Андреев Владимир Константинович

Ведущая организация ОАО «РНИИ «Агроприбор» (г Москва)

Защита состоится "27" октября 2008 года в 1300 на заседании диссертационного совета Д 220 044 02 при ФГОУ ВПО МГАУ по адрес}' 127550 Москва, ул Тимирязевская, 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им В П Горячкина»

Автореферат разослан сентября 2008 года и размещен на официальном

ФГОУ ВПО МГАУ http //www msau.ru " 2£" сентября 2008г

сайте

Ученый секретарь диссертационного совета

В И. Загинайлов

Актуальность исследования. Обостряющаяся необходимость рационального использования природных ресурсов и возрастающая потребность в качественных продуктах питания ускоряют поиск новых технологических подходов к производству биопродукции Создание таких технологий связывают с применением физических факторов, которые оказывают большое влияние на рост и развитие культурных растений Перспективным направлением стимуляции увеличения продуктивности растений является предпосевная активизация семян оптическим излучением

К настоящему времени разработано большое количество разнообразных облучатепьных установок и методов Однако широкого распространения они не получили, хотя по сравнению с химическими способами предпоссвпсй обработки, оптическая обработка более технологична, экологически безопасна и на порядок дешевле Одной из причин недостаточного использования оптической активизации является то, что уже имеющиеся методы обработки семян излучением не дают стабильно высоких результатов Это вызвано тем, что в действующих методиках предпосевной обработки не оптимизированы качественные и количественные характеристики излучения В большинстве способов источник излучения используется без изменения его спектра и учета оптических свойств семян

При всем многообразии используемых источников, до сих пор не предложено системы эффективных величин для оценки действия на семена излучения различного спектрального состава, что не позволяет 1) определять КПД источников, уже применяемых для облучения семян, 2) создать основу для разработки более совершенных облучательных установок, 3) понять механизм взаимодействия излучения и биовещества В основе такой системы лежит кривая спектральной чувствительности семян Учет данной кривой и других оптических спектральных свойств семян позволит увеличить эффективность их предпосевной обработки Кроме того, знание спектров, отражения, поглощения, люминесценции семян дополнит научные знания о процессах прорастания семян растений, поможет понять, какие вещества ответственны за ростовые процессы, как происходит стимуляция увеличения продуктивности, каковы видовые особенности этой стимуляции и др

Целью исследования является разработка оптико-электронной технологии определения спектральной чувствительности и средства управления биологической активностью семян сельскохозяйственных растений В связи с этим можно выделить несколько конкретных задач: исследование оптических спектральных характеристик отражения, поглощения и люминесценции семян основных сельскохозяйственных культур,

создание методики определения спектральной чувствительности семян, разработка структурно-функциональной схемы оптико-электронной системы активизации семян,

обоснование основных технико-технологических параметров данной оптико-электронной системы,

проведение экспериментальных исследований и оценка агротехнологиче-ского эффекта

Объектом исследования являются семена наиболее распространенных сельскохозяйственных растений, облучаемые с целью повышения их продуктивности, как биологические приемники оптического излучения

Предметом исследования являются технология оптико-электронного воздействия на семена, применяемая при предпосевной обработке, а также параметры и режимы управления биологической активностью семян

Научная новизна исследования. В результате исследования оптических спектральных характеристик отражения и люминесценции семян сельскохозяйственных растений выявлена наиболее благоприятная для биологической активизации область спектра Разработана методика определения спектральной чувствительности семян растений Определены спектральные характеристики чувствительности семян растений по всхожести и длине проростков На основе полученных спектральных характеристик рассчитаны эффективные КПД излучения и даны рекомендации по выбору источников излучения для оптико-электронной системы активизации семян Предложена структурно-функциональная схема оптико-электронной системы предпосевной активизации семян с устройством предварительного определения их спектральной чувствительности Получены оптимальные параметры и режимы работы системы оптико-электронной активизации семян Представлены результаты испытаний экспериментального образца оптико-электронной системы предпосевной активизации семян в производственных условиях

На защиту выносятся:

- результаты спектрофотометрических исследований оптических свойств семян,

- методика определения чувствительности семян к воздействию оптического излучения,

- структурно-функциональная схема технологического процесса и устройства активизации семян,

- результаты производственных испытаний и полевой апробации

Практическая значимость исследования. Результаты научно-

технических разработок и методика определения спектральной чувствительности семян могут использоваться при создании установок для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных и лесных культур Инженерно-технические расчеты кривых спектральной чувствительности, КПД оптических излучателей, экспозиционных доз обработки могут применяться для совершенствования действующих облучательных установок Определены параметры и режимы оптического воздействия, управляющие биологическими процессами роста и развития растений Применение оптико-электронной системы активизации дало практические результаты повышения урожайности сельскохозяйственных и лесных культур Полученные результаты также могут использоваться

в учебном процессе при чтении лекционных курсов по сельскохозяйственным электротехнологиям, светотехнике и биофизике

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы проверены в учебно-научной лаборатории биофизики Смоленской сельскохозяйственной академии и в отделе агротехноло-гий ЗАО "Центр плазменных технологий" Производственные опыты проводились в хозяйствах Смоленской, Орловской, Ростовской областей, Краснодарского края и республики Татарстан По материалам диссертации сделаны доклады на научных конференциях в Москве, Санкт-Петербурге, Смоленске, а также на научных семинарах кафедры оптико-электронных систем Смоленского филиала МЭИ и кафедры электротехнологий МГАУ им В П Горячкина Раздел диссертации, посвященный фотостимуляции семян пшеницы, лег в основу научной работы "Исследование спектральных характеристик семян пшеницы как приемников излучения" Эта работа получила диплом за оригинальность и творческий подход на Смоленском областном конкурсе молодых ученых 2006 года. На основе разработанной в диссертации методики для лесного хозяйства был предложен способ предпосевной обработки семян ели европейской, на который получен патент РФ на изобретение

Структура и объём работы: Диссертационная работа изложена на 143 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитированной литературы, содержащего 136 наименований, среди которых 16 работ на иностранных языках и 14 работ автора, в т ч 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 46 рисунков, 21 таблица и приложения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении выявлена актуальность работы, определены цели и задачи исследования, его предмет и объект, показана новизна и практическая значимость работы, ее методологическая основа и информационная база

В первой главе рассмотрены теоретические подходы к созданию оптико-электронной технологии активизации семян К настоящему времени известны три основные теории взаимодействия оптического излучения и семян фоторезонансная, бактерицидная и стрессовая Авторы фоторезонансной теории предполагают, что излучение индуцирует свободные радикалы, изменяет проницаемость биомембран, что приводит к стимуляции начальных ростовых процессов В основе биостимулирующего действия излучения на семена лежит структурно-функциональная перестройка мембранных образований и внутриклеточных органелл В результате изменяется уровень окисления липвдов, рН, активность АТФ, что ведет к усилению биоэнергетических и биосинтетических процессов Под влиянием излучения в биологических системах становится иной функциональная активность клеток Это обусловлено изменением колебательных и конформационных состояний макромолекул Отсюда следует, что семена после обработки имеют больший биоэнергетический потенциал, в них происходят структурно-функциональные перестройки мембранных образова-

ний и макромолекул В результате в растениях возникает широкий спектр физиологических изменений, вызванных фотоактивацией

Другая теория стимуляции роста растений основана на бактерицидном действии излучения Анализ литературы по технологиям облучения семян показывает, что низкие дозы вызывают незначительное повышение всхожести и не оказывают существенного влияния на семенную микрофлору Высокие дозы облучения обеспечивают большее действие против фитопатоге-нов, но они, как правило, фитотоксичны и снижают всхожесть семян Ультрафиолетовое (УФ) излучение оказывает деструктивное и легальное действие на живые растительные и бактериальные вирусы (фаги), одноклеточные организмы (микробы и простейшие) и грибы Как правило, спектры действия летального эффекта имеют выраженный нуклеиновый максимум при 260 265 нм Однако для отдельных организмов описаны как чисто "белковые" спектры летального эффекта с максимумом при 280 нм, так и смешанные - с максимумами при 260 и 280 нм

"Стрессовая" теория взаимодействия излучения и организма подразумевает мобилизацию семенами генетически заложенных резервов роста Фотофилогенез растений, вызванный их многовековой адаптацией к солнечному излучению, нарушается монохроматическим высокоингенсивным излучением (например, лазерным) При этом семена получают непривычное мощное информационное воздействие, которое вводит их в состояние стресса, так как внешние условия - солнечное излучение во всем его спектре - подразумеваются крайне неблагоприятными Выходя из состояния стресса, семена мобилизуют свои скрытые ресурсы Но так как никаких неблагоприятных факторов на самом деле нет, эти ресурсы уходят на усиление роста и развития семян

Анализ трех вышеприведенных теорий не позволяет произвести однозначного выбора теории для разработки оптико-электронной технологии Однако некоторые методологические принципы фоторезонансной теории можно использовать при создании технологии активизации семян

Для активизации семян применяются разрядные лампы типа ДКсТ, а также различные ртутные лампы По сведениям ряда авторов, обработка излучением ламп ДКсТ семян зерновых и овощных культур увеличивает всхожесть и урожайность на 10 .48% Для ртутной лампы увеличение составляет 21. 25% Другие разрядные лампы используются гораздо реже

Кроме стандартных разрядных ламп, употребляются плазмотроны и плазменные облучательные установки Так, применение воздушно-плазменной установки, по информации ее разработчиков, повышает урожайность на 15 .20%, приводит к большему накоплению в листьях и плодах овощных и кормовых культур аскорбиновой кислоты, белков, Сахаров, органических кислот и др Другой способ обработки семян - использование плазмы инертных газов, генерируемой электродуговыми плазмотронами Применение излучения гелиевой плазмы увеличивает урожайность сельскохозяйственных растений в 1,2 1,7 раза в зависимости от способа обработки и культуры Также использование гелиевой плазмы улучшает качество выращенной продукции, повышает устойчивость растений к болезням Для семян древесных растений предпо-

севная обработка излучением гелиевой плазмы увеличивает показатели прорастания на 20 49%

При использовании лазерного излучения семена сельскохозяйственных культур прорастают более активно под воздействием света с различными длинами волн Применение гелий-неонового лазера (>.=632,8 нм) увеличивает урожайность пшеницы на 9,5%, льна - на 8,5% Использование кадмий-гелиевого лазера (>.=441,6 нм) положительно сказывается на содержании пигментов в листьях растений, повышает активность каталазы и перокси-дазы Кроме того, снижается пораженность растений патогенной флорой

На основе рассмотренных источников излучения создано большое число облучательных установок, в т ч с лампами типа ДКсТ (например, УИ-ЛОС, ИКСО-1), с шьимспрокамк, лазерами видимого диапазона (например, "Львов 1 Электроника", УЛПОС, КЛ 13М) Имеются единичные проекты облучательных установок на основе разрядников коронного разряда, ИК-ламп и ДР

Во второй главе исследованы спеюрофогомярические свойства семян. Для большинства веществ соблюдается следующее соотношение (без учета люминесценции)

Ря.+ а>.+ тх= 1, (1)

где р>_, г;- соответственно коэффициенты отражения, поглощения и пропускания для излучения с длиной волны X.

Так как семена исследуемых растений являются непрозрачными для излучения оптического диапазона (коэффициент пропускания т?=0), то по измеренной зависимости р(Х) можно качественно судить о поглощении излучения слоем семян Измерения спектрального апертурного коэффициента отражения* слоев семян производились на дифракционном спектрофотометре "8реко110" с применением приставки ВД/О

Для опытов использовались семена наиболее распространенных сельскохозяйственных культур яровой пшеницы, ржи, ячменя, льна, ярового рапса, проса и кукурузы Результаты измерений характеристик отражения для семян сельскохозяйственных культур представлены на рис 1

Очевидно, что слои семян имеют схожие спектральные характеристики отражения в видимой и ближних УФ и ИК областях спектра В коротковолновой УФ области доля отраженного излучения минимальна для всех культур и составляет не более 9 16% Далее с увеличением длины волны растет и доля отражённого излучения В длинноволновой области спектра количественное различие коэффициентов отражения становится более заметным При этом для семян рапса и льна, имеющих темный цвет, кривые спектра отражения находятся значительно ниже, чем для более светлых семян кукурузы и ячменя

*

Величина, близкая к коэффициенту яркости, отличающаяся условиями измерения

8

■лен -рожь

-t—ячмень -рапс

-в—просо -«—кукуруза

-я—пшеница

О

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850

Рисунок 1 - Спектральные характеристики отражения семян сельскохозяйственных культур

Спектр возбуждения и люминесценции определяется на спектрофлюо-риметре ФЛЮОРАТ-02-ПАНОРАМА, серийно изготавливаемом фирмой "Люмэкс". Для опытов использовались семена яровой ншеницы. Измерения проводились 5 раз, полученные значения для каждой длины волны усреднялись. Случайная погрешность для уровня вероятности 0,9 не превышала 6%. Спектры возбуждения и люминесценции представлены на рис. 2.

Установлено, что люминесценция возбуждается коротковолновым излучением (Х< 180 нм) и его максимум находится примерно на длине волны 230 нм. Второй пик возбуждается излучением ближней УФ области (максимум примерно на А.=350...380 нм), и его максимум находится в сине-фиолетовой области видимого диапазона излучения (^=430...450 нм).

TUW, фк(А.), о. е.

3——'коротковолновая люминесценция А ——длинноволновая люминесценция

1 — —коротковолновое

возбуждение

2 - --длинноволновое

возбуждение

180 200 220 240 2S0 280 300 320 340 360 380 400 420 440 4S0 480 500 Рисунок 2 - Спектры возбуждения и люминесценции семян пшеницы

Наличие люминесцентного свечения служит косвенным подтверждением взаимодействия излучения и семян и означает его влияние на некоторые биологические процессы

Вышеизложенные факты говорят о схожих механизмах взаимодействия излучения с семенами зерновых культур (одинаковое поглощение излучения, люминесценция)

Разработана методика определения спектральной чувствительности семян растений Практический интерес представляют зависимости чувствительности семян по всхожести, по средней длине стеблей и средней длине корней от длины волны Из-за сложной зависимости прорастания семян от их исходного состояния, времени ииработкх!, геофизических факторов отсчет производим не в абсолютных, а в относительных единицах прибавки к соответствующему показателю контрольных (необработанных) семян

В связи с нелинейностью передаточной (энергетической) характеристики биологических приемников излучения вновь разработанная методика определения кривых чувствительности семян аналогична определению спектра бактерицидного действия излучения Из семейства энергетических характеристик (кривые "доза - эффект") для разных длин волн определяются экспозиционные дозы излучения, вызывающие одинаковую реакцию семян Исходя из этого, получаем зависимости чувствительности от длины волны Полученную кривую нормируем по максимальному значению и определяем относительную спектральную чувствительность В качестве воздействующей дозы принята энергетическая экспозиция, а в качестве эффекта - относительная прибавка к контрольным показателям всхожести и длины стеблей и корней проростков

Для нахождения энергетических характеристик на различных длинах волн семена обрабатываем монохроматическим излучением В качестве источников излучения применяем разрядные лампы типа ДРТ и ДКсШ, а также электродуговые плазмотроны Для выделения участков спектра используем дисперсионные монохроматоры ДМР-4 и ЗМР-З с кварцевой оптикой, ширина раскрытия щелей которых составила 0,5 0,6 мм Непосредственно перед облучением семян в зоне обработки измеряем облученность для чего применяем фотоумножители ФЭУ-18А и ФЭУ-62 Экспозиционная доза определялась как произведение облученности на время обработки

Н=Е ■ т (2)

Схема экспериментальной установки представлена на рис 3

Для определения первичных параметров прорастания семена сельскохозяйственных растений проращиваем согласно ГОСТ 12038 "Семена сельскохозяйственных культур Методы определения всхожести" Кроме того, проводим статистическую обработку первичных результатов, в ходе которой находим стандартное отклонение среднего, доверительный интервал для вероятности 0,9 Погрешность определения длины проростков не превышала 10%, всхожести - 6%

Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки: 1 - источник излучения, 2 -конденсорная система, 3 - монохроматор, 4 - поворотное зеркало, 5 - обрабатываемые семена

Для построения энергетических характеристик по экспериментально полученным точкам осуществляется аппроксимация по методу наименьших квадратов в математическом программном пакете Maple:

у = а3-Н* + а2-Н2 + агН + а0- (3)

Опытными образцами являются семена яровой пшеницы сорта Лада. Семейства передаточных характеристик по длине стеблей проростков для различных длин волн представлены на рис. 4.

Для всхожести и длины корней уровень эффекта принят за 115% от контроля, для длины стеблей - 112,5%. Из соотношения эффекта и дозы получены зависимости чувствительности от длины волны.

Относительные спектральные чувствительности по всхожести и длине стеблей и корней представлены на рис. 5 и 6.

Такие первичные параметры прорастания, как средняя длина корней и стебля одного растения, определяют продуктивность данного растения. Поэтому их целесообразно объединить, определив среднюю чувствительность по длине проростков.

1Г- , % к контролю

10" 10 10"' 1 10 10 Рисунок 4 - Семейство передаточных характеристик пшеницы по длине стеблей

Так как размеры стеблей и корней проростков влияют на итоги роста примерно одинаково, то спектральную зависимость по длине проростков получают путём усреднения по длине волны спектральных чувствительностей по длине корней и стеблей (рис. 5).

Рисунок 5 - Относительная спектральная чувствительность семян пшеницы по длине проростков

Семена чувствительны по всхожести (см. рис. 6) как в области ближнего УФ излучения 335...375 нм, так и в более коротковолновой области 260...300 нм. Возможно, что наличие коротковолнового максимума связано с бактерицидным действием излучения или его воздействием на белковые структуры зерна.

Спектральная чувствительность стеблей (рис. 5) подобна чувствительности по всхожести - максимумы в области 250...300 нм и 335...375 нм, причём второй максимум несколько меньше первого. Для чувствительности по длине корней отмечено несколько максимумов - на 260 нм (воздействие на белки), 310 нм (воздействие на липиды и витамины), 340 нм, 380 нм и 450 нм (воздействие на пигменты и хлоропласта).

Так как пшеница является однолетним растением, эффекты фотостимуляции повышения всхожести и увеличения длины проростков проявляются практически одновременно (в течение периода роста: от посева до уборки урожая). То есть, среднегодовая экономическая эффективность предпосевной обработки заключается: 1) в экономии посевного материала за счёт повышения всхожести и снижения нормы высева, 2) в повышении урожайности за счёт лучшего роста растений, их укореняемости, угнетения сорняков и др. Иными словами, возможно построение одной кривой спектральной чувствительности семян 5-ср (/.) (см. рис. 6).

Рисунок 6 - Спектральная чувствительность семян пшеницы

Таким образом, семена яровой пшеницы чувствительны к излучению ближнего УФ диапазона (основные максимумы примерно на 280 и 340 нм) Излучение в диапазоне короче 250 нм и длиннее 450 нм оказывает гораздо менее заметное действие

Энергетическая характеристика семян (зависимость эффекта от дозы воздействия) имеет вид кривой с максимумом Поэтому поиск оптимальной дозы воздействия осуществляется экспериментально изменением экспозиционной дозы и нахождением максимальной прибавки к соответствующим показателям контрольных (необработанных) семян Изменение экспозиционной дозы возможно различными путями изменением облученности или времени обработки При этом дозы, полученные различными способами, могут неодинаково влиять на параметры прорастания В крайних случаях существуют до-пороговые облученности, не оказывающие никакого влияния на семена при любом времени воздействия, и сравнительно краткие времена засветки, в течение которых семена не успевают должным образом прореагировать Для других диапазонов времени, облученнности и, тем более, качественных параметров излучения (спектра) могут быть существенные отклонения от закона эквивалентности доз (известного для фотохимических процессов как закон Бунзе-на-Роско), подразумевающего, что эффект от воздействия излучения определяется не мощностью, а энергией Для каждой культуры и каждого сорта при выбранном ранее оптимальном ИИ необходимо менять дозу изменением только одной величины (облученности или времени обработки) при постоянной другой Чаще всего фиксируется облученность, а изменяется время

Для определения оптимальных доз излучения лампы ДРТ230 был проведен опыт с яровой пшеницей Лада Семена располагали на расстоянии 30 см от лампы (Е = 3,5 Вт/м2) и облучали их 1, 3, 5, 8, 10,15с, после чего определяли их всхожесть, длину стеблей и корней, а также массу проростков Оптимальной дозой обработки является 15 25Дж/м2

В третьей главе разработана структурно-функциональная схема технологического процесса мониторинга и управления биологической активностью семян (рис 7)

Рисунок 7 - Структурно-функциональная схема технологического процесса мониторинга и управления биологической активностью семян

Перед обработкой из общей партии семян выбирается опытная проба для проведения предварительного мониторинга исходного состояния и свойств семян Данная проба поступает в блок оптико-электронной системы мониторинга, где измеряются спектральные характеристики чувствительности семян Далее информация поступает в блоки обработки и принятия решения, где на основе полученных характеристик устанавливаются требуемые параметры системы активизации В ходе предварительного мониторинга могут контролироваться и другие параметры семян влажность, степень засоренности и др Полученная информация поступает на устройство предварительной подготовки

После предварительного мониторинга основная партия семян поступает в устройство предварительной сортировки и подготовки к обработке В нем, при необходимости, может происходить подсушивание семян, удаление сора, а также раскладка в один слой перед поступлением на обработку

Оптико-механическое устройство активизации семян может включать 1) устройство механического перемещения семян (транспортерную ленту или др), 2) блок излучателей и пускорегулирующей аппаратуры, 3) блок контроля работы устройства перемещения и излучателей, 4) механизмы защиты излучателей от пыли, 5) устройство защиты персонала от излучения

После обработки из общей партии вновь выделяется небольшая часть для проверки эффективности обработки

В этой же главе сформулированы основные критерии для обоснования выбора источника излучения Так, для полученной спектральной чувствительности для семян пшеницы сорта Лада рассчитаны эффективные КПД излучения для некоторых наиболее распространенных источников

л SMaKC(\<p{X)s{X)d2. + ¿Ф^)

п =_?_^-. (4)

\cp(X)<U + IX,

О 1=1

где Фе и Фэ - соответственно полный и эффективный потоки излучения источников, SU¡¡KC - максимальное значение чувствительности семян, - спектральная чувствительность семян, <p (X) - спектральная плотность потока излучения

Аналогично системам бактерицидного и эритемного действия излучения, принимаем 5макс= 1 и эффективный поток излучения определяем в эффективных ваттах Заменив интегрирование суммированием с шагом 10 нм, получаем следующие результаты (табл 1)

Таблица 1 - Эффективный КПД излучения некоторых источников

Источник излучения Пэ, тал» /о Источник излучения Т)э, ки,%

Лампа накаливания 0,04 ДКсШ 3,4

ДРВЭ 0,1 МГЛ (Na,Tl,In) 4,5

ДНаТ 0,9 МГЛ (Na,Sc,Th) 5,1

ЛБ 1,5 ДРШ 14,1

МГЛ (Dy,Ho,Tm) 1,6 ЛЭ 21,0

Гелиевый плазмотрон 1,7 ДРТ 23,3

ДРЛ 1,8 Лампа 7X12 фирмы Phylhps 33,1

ДКсТ 2,4 - -

Таким образом, наибольшую эффективную отдачу излучения имеют ртутные лампы типа 71,12, ЛЭ, ДРШ, ДРТ, спектр которых в значительной части находится в области чувствительности семян Для ламп типа МГЛ, ДКсТ, ДКсШ, ЛБ, ДРЛ отдача существенно ниже от 1,5% до 5,1% Это объясняется более широким спектром излучения, большая часть которого расположена в длинноволновой области Наихудшая эффективная отдача у ламп накаливания, ДРВЭ и плазмотронов, что объясняется наличием сплошной составляющей, максимум которой расположен в инфракрасной области Для ламп типа ДНаТ эффективная отдача составляет 0,9% из-за расположения наиболее мощных линий излучения натрия (589,0, 589,бнм) вне спектра чувствительности семян

Общий вид схемы оптико-электронной системы мониторинга и управления биологической активностью семян представлен на рис 8 Производительность такой установки для семян зерновых культур составляет около 5 т/ч

Обработка семян ншгохрошаткчесхнм юлучвиием

Обработка результате*

Проращквахие селян к галерейке параметров их прорастания

Убавление параметр айн ахтквкзлцнх селях

Г©1

о

шш

0

Выходная опытная проба

на обработку

оооооооооооо

ш __ ^

Посев

Контроль I параметров обработан

Рисунок 8 - Схема оптико-электронной системы мониторинга и управления биологической активностью семян (сплошными линиями показано движение семян, прерывистыми - информации)

В четвёртой главе описан макет облучательной установки на основе лампы ДРТ230

Для полевого опыта по испытанию установки был выбран оптимальный режим, определенный лабораторным опытом, то есть обработка семян излучением лампы ДРТ230 в течение 5 секунд с экспозиционной дозой обработки, составляющей примерно 17,5 Дж/м2 В полевом опыте определялись также оптимальные сроки посева семян после обработки посев в день обработки, через сутки и через двое суток после обработки Результаты учета урожая представлены в таблице 2

Таблица 2 - Результаты полевого опыта с пшеницей Лада

Вариант Урожайность, ц/га

Контроль 22,2

Посев в день обработки 30,3

Через сутки 29,8

Через 2 суток 26,3

Результаты опыта показывают, что по всем вариантам посева обработанных семян наблюдается превышение урожайности над контролем на 18 36% Также следует отметить, что посев семян в день обработки дает наибольшую урожайность (30,3 ц/га), а при увеличении временного разрыва между обработкой и посевом эффект от облучения снижается

С точки зрения экономической эффективности самым оптимальным является вариант с посевом семян в день обработки Рентабельность и чистый доход в этом варианте наивысшие и составили соответственно 201,4% и 8098,4 руб Несколько уступает ему вариант с посевом через сутки, где рентабельность и чистый доход составляют соответственно 196,4% и 7898,4 руб Таким образом, экономически метод оправдывает свое применение

Наилучшим с точки зрения энергетической эффективности был в варианте с посевом в день обработки, где энергия от основной и побочной продукции составляет 115,7 ГДж/га, с чистым энергетическим доходом 90,1 ГДж/га Предпосевная обработка семян способствует получению более высокого чистого энергетического дохода (в 1,25 1,5 раза выше контроля) и росту биоэнергетических коэффициентов rji и т)2, что прослеживается по всем срокам посева Данный метод незначительно (на 0,2%) увеличивает энергозатраты, а создание оптимизированных серийных установок позволит существенно снизить энергетические и экономические издержки на предпосевное облучение семян

Основные результаты и выводы по работе.

1. Сравнительный анализ научно-технической литературы по взаимодействию излучения и семян показывает, что в основу разработки оптико-электронной технологии управления биологической активностью семян целесообразно положить методологические принципы фоторезонансной теории

2 В результате исследования спектров отражения, поглощения и люминесценции определены основные тенденции их изменения и сравнительная схожесть для всех исследованных семян Наличие в ближнем УФ диапазоне (>.<400 нм) заметного поглощения излучения и возбуждения люминесценции может свидетельствовать о его биологической эффективности

3 На основе спектрофотометрических лабораторных исследований взаимодействия излучения и семян разработана методика определения спектральной чувствительности Она позволяет до предпосевной оптической обработки определить оптимальный спектральный состав излучения для каждой исследованной культуры

4 Лабораторные исследования по изучению воздействия монохроматического излучения на семена пшеницы в диапазоне 250 780 нм позволили определить их спектральную чувствительность по параметрам всхожести, средней длины стеблей и корней Семена чувствительны к излучению ближнего УФ диапазона (основные максимумы примерно на 280 и 340 нм) Излучение в диапазоне короче 250 нм и длиннее 450 нм оказывает гораздо менее заметное действие

5 С использованием методики определения спектральной чувствительности семян разработана структурно-функциональная схема оптико-электронной системы управления их биологической активностью, с регулируемыми параметрами и обратными связями по чувствительности

6 Проведены расчеты эффективного КПД излучения, показавшие, что наилучшими параметрами для активизации пшеницы обладают ртутные лампы

типа ЛЭ, ДРТ и TL12, КПД которых 21 . 33% Это достигается благодаря совпадению спектра излучения и спектра чувствительности семян

7 Применение оптико-электронной системы активизации семян позволяет значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных и лесных культур, так например обработка яровой пшеницы повышает урожайность на 36% При этом чистый экономический доход составляет 8100 руб на 1 га, а биоэнергетические коэффициенты возрастают на 37%

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях:

1 Беляков, М. В. Влияние оптического излучения на прорастание семян [Текст] / М В Беляков // Механизация и электрификация сельского хозяйства -2005 -№12 -С 11-Í3

2 Беляков, М. В. Определение спектральной чувствительности семян [Текст] / М В Беляков, С И. Зиенко, В В Нюбин II Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2006 - №4. - С 12-13

3 Башнлов, А. М Методика мониторинга чувствительности семян к воздействию оптического излучения [Текст] / А М Башилов, М В Беляков И Вестник ФГОУ ВПО МГАУ Серия "Агроинженерия" - 2008 - №2 (27) - С 22-24

4 Беляков, М. В. Оптические спектральные свойства отражения семян пшеницы [Текст] / М В Беляков И Информационные технологии, энергетика и экономика матер докл науч-техн конф сгуд и асп / филиал ГОУВПО "МЭИ (ТУ)" в г Смоленске - Смоленск, 2004 -Т. 2 ,С 9-11

5 Беляков, М. В, Оптические спектральные свойства семян [Текст] / М В Беляков, А А Гомонов // Наука - сельскохозяйственному производству и образованию сб матер Межд науч -практ конф /ФГОУ ВПО "ССХИ" - Смоленск, 2004 -Т 2 Агрономия 41 ,С 83-85

6 Беляков, М. В. Использование оптического излучения для предпосевной обработай семян Учебное пособие [Текст] / М В Беляков, Ю А Гордеев -Смоленск ФГОУ ВПО "Смоленский сельскохозяйственный институт", 2005 -104 с

7 Беляков, М. В. Оптические спектральные свойства семян растений [Текст] 1 М В Беляков // Материалы докладов и сообщений XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ / СПбУНиПТ - С-Пб, 2005 -Т 2, С 65

8 Беляков, М. В. Влияние спектра излучения различных источников на параметры прорастания семян [Текст] / М В Беляков Н Естественные и технические науки -2005 -№5 - С 73-77.

9 Беляков, М. В Зависимость параметров прорастания семян от качественных и количественных характеристик излучения при предпосевной обработке [Текст] / М В Беляков // Аспирант и соискатель - 2005 - №6 - С 175-177

10 Беляков, М. В. Исследование спектральных характеристик семян пшеницы как приемников излучения [Текст] / М В Беляков II Конкурс молодых ученых Сборник материалов - Смоленск Универсум, 2006 - С 88-92

11 Эффективная отдача источников излучения, применяющихся для предпосевной обработки семян [Текст] / М В Беляков, С И. Зиенко, В В Нюбин, АН Конаков//Техника и технология -2006 -№4 - С 118-120

12 Пат. 2308180 Российская Федерация, МПК8 А 01 С 1/00, А 01 G 7/00. Способ предпосевной обработки семян ели европейской [Текст] / Беляков М В , Рыбкина С В , заявители и патентообладатели Беляков М В , Рыбкина С В -№2005133804/13, заявл 1 И 2005, опубл 20 10 2007, Бюл №29 (11ч)-3 с ил

13 Башилов, А. М Эффективность применения излучения различного спектрального состава для активизации семян [Текст] / А М Башилов, С И Зиенко, АН Конаков, М В Беляков//Лазеры в науке, технике, медицине Сборник научных трудов Том 18 /ММНТОРЭСим А С Попова 2007 -С. 159-161

14 Башилов, А. М Оптико-электронная система активизации семян растений [Текст] / А М Башилов, М В Беляков // Международный научный журнал -2008 -№1 - С 30-33

Дата сдачи в печать 25 09 08

Формат 60X84/16 Тир 100 экз Зак 5674 Печ листов 1 25 Отпечатано в типографии ООО «Принт-Экспресс» Лиц ПЛД № 71-38 от 07 09 99 г г Смоленск, проспект Гагарина, 21, т. (4812) 32-80-70

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТЕХНОЛОГИИ, СПОСОБЫ И СРЕДСТВА АКТИВИЗАЦИИ Ю СЕМЯН ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

1.1. Теоретические подходы к изучению биологического действия оптического излучения

1.2. Источники оптического биологически активного излучения и их ^ эффективность

1.3. Установки для управления биологической активностью семян

1.4. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕМЯН 45 РАСТЕНИЙ И ИХ РЕАКЦИЙ НА ОПТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

2.1. Спектрофотометрические исследования семян

2.2. Методика определения спектральной чувствительности семян

2.3. Экспериментальное исследование спектральной чувствительно- 63 сти семян яровой пшеницы

2.4. Определение оптимальных доз полихроматического облучения 70 семян яровой пшеницы

Выводы

Глава 3. РАЗРАБОТКА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТО- 77 РИНГА И УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ СЕМЯН

3.1. Структурно-функциональная схема оптико-электронной систе- 77 мы

3.2. Обоснование выбора источника излучения для активизации се- 78 мян

3.3. Оптико-механическая система активизации семян 86 Выводы

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ 96 ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ СЕМЯН

4.1. Экспериментальный образец оптико-электронной системы

4.2. Экспериментальные исследования и испытания в производственных 99 условиях

4.3. Оценка агротехнологического эффекта использования оптикоэлектронной системы

Выводы

Актуальность исследования. Глобальное потепление климата на планете, экологически вредные технологии в промышленности и сельском хозяйстве, всё обостряющаяся необходимость рационального использования земельных и невозобновляемых энергетических ресурсов, возрастающая потребность в качественных продуктах питания обусловливают ускорение поиска новых технологических и практических подходов к производству биопродукции. Прежде всего речь идёт о создании и внедрении электротехнологий, обеспечивающих получение нужного количества агропродукции при оптимальных затратах природных ресурсов и минимальном загрязнении окружающей среды.

Создание таких технологий связывают с применением физических факторов, которые оказывают большое влияние на рост и развитие культурных растений. К сожалению, этому направлению совершенно необоснованно не уделяется должного внимания современной наукой и тем более практическим производством. Одним из наиболее перспективных направлений стимуляции увеличения продуктивности биообъектов является предпосевная обработка семян электромагнитным излучением оптического диапазона.

Однако, несмотря на то, что к настоящему времени разработано большое количество разнообразных облучательных установок и методов активизации семян, широкого распространения они не получили, хотя по сравнению с химическими способами они более технологичны, экологически безопасны и значительно дешевле. Причины такой ситуации заключаются как в общем упадке сельскохозяйственных предприятий, так и в том, что уже имеющиеся методы обработки семян излучением не дают стабильно высоких результатов. Это вызвано тем, что в действующих методиках предпосевной обработки не оптимизированы качественные и количественные характеристики излучения.

Для обработки семян растений применялось и применяется как когерентное монохроматическое излучение (в основном, гелий-неонового, кадмий-гелиевого и 4 некоторых других лазеров), так и некогерентное полихроматическое (разрядных лампы типа ДРТ, ДКсТ, плазмотронов, реже - тепловых источников). Вместе с тем, в подавляющем большинстве способов источник излучения используется без оптимизации его спектра и учёта оптических свойств семян.

При всём многообразии используемых источников, до сих пор не предложено системы эффективных величин для оценки действия на семена излучения различного спектрального состава. Такая система эффективных (редуцированных) величин позволит, во-первых, определить КПД источников, уже применяемых для облучения семян, во-вторых - создать основу для разработки более совершенных облучательных установок, и, в-третьих, понять механизм взаимодействия излучения и биовещества. В основе такой системы лежит кривая спектральной чувствительности семян.

Учёт данной кривой и других оптических спектральных свойств семян позволит увеличить эффективность их предпосевной обработки. Кроме того, знание спектров отражения, поглощения, люминесценции семян позволит существенно дополнить научные знания о процессах прорастания семян растений, понять, какие факторы и вещества ответственны за ростовые процессы, как происходит стимуляция увеличения продуктивности, каковы видовые особенности этой стимуляции и др.

Цели и задачи исследования. Целью исследования является разработка оптико-электронной технологии определения спектральной чувствительности и средства управления биологической активностью семян сельскохозяйственных растений.

В связи с этим можно выделить несколько конкретных задач: исследование оптических спектральных характеристик отражения, поглощения и люминесценции семян основных сельскохозяйственных культур; создание методики определения спектральной чувствительности семян; разработка структурно-функциональной схемы оптико-электронной системы активизации семян; обоснование основных технико-технологических параметров оптико-электронной системы; проведение экспериментальных исследований и оценка агротехнологического эффекта.

Объект исследования. Объектом исследования являются семена наиболее распространённых сельскохозяйственных растений, облучаемые с целью повышения их продуктивности, как биологические приёмники оптического излучения.

Предмет исследования. Предметом исследования является технология оптико-электронного воздействия на семена, применяемая при предпосевной обработке, а также параметры и режимы управления биологической активностью семян.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили научные труды отечественных и ряда зарубежных авторов в области сельского хозяйства, биофизики, светотехники и спектроскопии.

Так, все спектральные и световые измерения проводились по классическим методикам, описанным В. В. Мешковым [80], А. Б. Матвеевым, М. И. Эпштейном и др. Значительный вклад в изучение фотобиологического действия излучения, разработку облучательных светотехнических установок, применение оптико-элекгронных систем для диагностики биообъектов внесли А. М. Башилов [19], О. А. Косицын, Е. Н. Живописцев, Г. С. Сарычев [104], JI. Б. Прикупец [97, 131], И. И. Свентицкий [105], С. А. Овчукова, Ю. В. Готовский [47], В. А. Савельев [4, 6, 8, 83]. Разработкой сельскохозяйственных электротехнологий на протяжении многих лет занимаются академик И. Ф. Бородин [27-29, 61], профессора Ю. А. Судник, В. И. Тарушкин [110], В. И. Загинайлов [54], С. П. Рудобашта [100], А. К. Лямцов и др. Биофизические основы предпосевного облучения семян изучали В.

М. Илюшин и А. А. Шахов (Казахстан), А. М. Коробов (Украина), С. В. Конев (Белоруссия), А. П. Бондаренко, В. И. Левин, А. М. Гордеев и Ю. А. Гордеев (РФ).

Основным методом исследований был эксперимент, а также методы математической статистики, метод сравнений и аналогий.

Определение кривых относительной спектральной чувствительности семян растений проводилось аналогично методике определения бактерицидной чувствительности ультрафиолетового излучения (В. В. Мешков).

Информационную базу исследований составили сведения из книг и монографий по биофизике, сельскохозяйственным электротехнологиям, светотехнике и спектроскопии, публикации в' научно-технических и производственных отечественных и зарубежных журналах, сборниках тезисов и материалов научно-практических конференций по проблематике фотобиологического действия излучения. Также в качестве информационных источников использовались материалы системы научно-технической информации, авторские свидетельства и патенты на методики и установки по предпосевной обработке семян, а также диссертации по биологическому действию излучения. Существенную часть книг, журналов и сборников составляют издания не старше 5-10 лет.

Значительную долю в общем объёме диссертации составили собственные публикации автора, результаты расчётов и проведенных экспериментов.

Научная новизна исследований. В результате исследований оптических спектральных характеристик отражения и люминесценции семян сельскохозяйственных растений выявлена наиболее благоприятная для биологической активизации область спектра. Разработана методика определения спектральной чувствительности семян растений. Определены спектральные характеристики чувствительности семян растений по всхожести и длине проростков. На основе полученных спектральных характеристик рассчитаны эффективные КПД излучения и даны рекомендации по выбору источников излучения для оптико-электронной системы активизации семян. Предложена структурно-функциональная схема оптико-электронной системы предпосевной 7 активизации семян с устройством предварительного мониторинга их спектральной чувствительности. Получены оптимальные параметры и режимы работы системы оптико-электронной активизации семян. Представлены результаты экспериментальных исследований и испытаний экспериментального образца оптико-электронной системы предпосевной активизации семян в производственных условиях.

На защиту выносятся:

- результаты спектрофотометрических исследований оптических свойств семян, методика определения чувствительности семян к воздействию оптического излучения, структурно-функциональная схема технологического процесса и установки активизации семян,

- результаты производственных испытаний и полевой апробации.

Практическая значимость исследования. Результаты научно-технических разработок и методика определения спектральной чувствительности семян могут быть использованы при создании установок для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных и лесных культур. Инженерно-технические расчёты кривых спектральной чувствительности, КПД оптических излучателей, экспозиционных доз обработки могут быть применены для совершенствования действующих облучательных установок. Определены параметры и режимы оптического воздействия которые являются управляющими биологическими процессами роста и развития растений. В результате применения оптико-электронной системы активизации получены практические результаты повышения урожайности сельскохозяйственных и лесных культур. Полученные результаты также могут использоваться в учебном процессе при чтении лекционных курсов по сельскохозяйственным электротехнологиям, светотехнике и биофизике.

Апробация результатов исследования. Проверка основных положений и результатов диссертационной работы проводилась в учебно-научной лаборатории 8 биофизики Смоленской сельскохозяйственной академии, в отделе агротехнологий ЗАО "Центр плазменных технологий". Производственные опыты проводились в хозяйствах Смоленской, Орловской, Ростовской областей, Краснодарского края и республики Татарстан. Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах кафедры "Оптико-электронные системы" Смоленского филиала МЭИ и кафедры электротехнологий МГАУ им В. П. Горячкина. Отдельные части диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, проводимых в Москве, С-Петербурге, Смоленске. Раздел диссертации, посвященный фотостимуляции семян пшеницы, лёг в основу научной работы "Исследование спектральных характеристик семян пшеницы как приёмников излучения", которая получила диплом за оригинальность и творческий подход в Смоленском областном конкурсе молодых учёных 2006 года.

На основе методики, полученной в ходе диссертационной работы, для лесного хозяйства был разработан способ предпосевной обработки семян ели европейской, который защищён патентом (Патент 2308180 Российская Федерация, МПК8 А 01 С 1/00, А 01 G 7/00. Способ предпосевной обработки семян ели европейской [Текст] / Беляков М. В., Рыбкина С. В.; заявители и патентообладатели Беляков М. В., Рыбкина С. В. - №2005133804/13; заявл. 1.11.2005; опубл. 20.10.2007, Бюл. №29 (II ч.). -3 с. : ил).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Сравнительный анализ научно-технической литературы по взаимодействию излучения и семян показывает, что в основу разработки оптико-электронной технологии управления биологической активностью семян целесообразно положить методологические принципы фоторезонансной теории.

2. В результате исследования спектров отражения, поглощения и люминесценции определены основные тенденции их изменения и сравнительная схожесть для всех исследованных семян. Наличие в ближнем УФ диапазоне (А,<400 нм) заметного поглощения излучения и возбуждения люминесценции может свидетельствовать о его биологической эффективности.

3. На основе спектрофотометрических лабораторных исследований взаимодействия излучения и семян разработана методика определения спектральной чувствительности. Она позволяет до предпосевной оптической обработки определить оптимальный спектральный состав излучения для каждой исследованной культуры.

4. Лабораторные исследования по изучению воздействия монохроматического излучения на семена пшеницы в диапазоне 250.780 нм позволили определить их спектральную чувствительность по параметрам всхожести, средней длины стеблей и корней. Семена чувствительны к излучению ближнего УФ диапазона (основные максимумы примерно на 280 и 340 нм). Излучение в диапазоне короче 250 нм и длиннее 450 нм оказывает гораздо менее заметное действие.

5. С использованием методики определения спектральной чувствительности семян разработана структурно-функциональная схема оптико-электронной системы управления их биологической активностью, с регулируемыми параметрами и обратными связями по чувствительности.

6. Проведены расчёты эффективного КПД излучения, показавшие, что наилучшими параметрами для активизации пшеницы обладают ртутные лампы типа ЛЭ, ДРТ и TL12, КПД которых 21.33%. Это достигается благодаря совпадению спектра излучения и спектра чувствительности семян.

7. Применение оптико-электронной системы активизации семян позволяет значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных и лесных культур, так например обработка яровой пшеницы повышает урожайность на 36%. При этом чистый экономический доход составляет 8100 руб на 1 га, а биоэнергетические коэффициенты возрастают на 37%.

1. Абдрашитов, P. X. Оптимизация мощности лазерного облучения семян яровой пшеницы в одноразовых обработках перед посевом Текст. / P. X. Абдрашитов, А. Г. Крючков, В. Ф. Мерзликин //Оренбургский ЦНТИ. ИЛ №255-95, 1995.

2. Агробиофизика: Учебное пособие Текст. / А. М. Гордеев [и др]. -Смоленск: ФГОУ ВПО "Смоленский сельскохозяйственный институт", 2004 116 с.

3. А. с. 1063304 СССР, МКИ3 А 01 С 1/00. Устройство для предпосевной обработки семян Текст. / В. А. Савельев (СССР). №3498163/30-15; заявл. 06.10.82; опубл. 30.12.83, Бюл. №48. -2 с. : ил.

4. А. с. 1169554 СССР, МКИ4 А 01 С 1/00. Установка для предпосевной обработки семян Текст. / Д. А. Ашкинадзе [и др]. (СССР). №3658009/3015; заявл. 03.11.83; опубл. 30.07.85, Бюл. №28. -4 с. : ил.

5. А. с. 1240374 СССР, МКИ4 А 01 С 1/00. Устройство для предпосевной обработки семян Текст. / В. А. Савельев (СССР). №3825371/30-15; заявл. 06.11.84; опубл. 30.06.86, Бюл. №24. -2 с. : ил.

6. А. с. 1353340 СССР, МКИ4 А 01 С 1/00. Устройство для облучения семян Текст. / В. П. Бережная [и др] (СССР). №3914776/30-15; заявл. 01.04.85; опубл. 23.11.87, Бюл. №43. -3 с. : ил.

7. А. с. 1517788 СССР, МКИ4 А 01 С 1/00. Устройство для обработки семян Текст./ В. А. Савельев (СССР). №4223263/30-15; заявл. 06.04.87; опубл. 30.10.89, Бюл. №40. -2 с. : ил.

8. А. с. 1558318 СССР, МКИ5 А 01 С 1/00, В 65 G 47/22. Устройство для перемещения и обработки продукта ультрафиолетовыми лучами Текст. / Н. И. Бохан [и др]. (СССР). №4377770/27-03; заявл. 16.02.88; опубл. 23.04.90, Бюл. №15. -3 с. : ил.

9. А. с. 1568915 СССР, МКИ5 А 01 С 1/00. Способ регулирования прорастания семян Текст. / Р. С. Бахтияров, Н. М. Числова, В. П. Кукушкин (СССР). №4420588/30-15; заявл. 02.02.88; опубл. 07.06.90, Бюл. №21. -3 с. : ил.

10. А. с. 1584782 СССР, МКИ5 А 01 С 1/00. Установка для предпосевной обработки семян Текст. / X. Б. Газелов [и др]. СССР. №4241297/30-15; заявл. 06.05.87; опубл. 15.08.90, Бюл. №30. -5 с. : ил.

11. А. с. 1604189 СССР, МКИ5 А 01 С 1/00. Устройство для предпосевной обработки семян Текст. / И. В. Забашта [и др]. (СССР). №4367901/30-15; заявл. 03.12.87; опубл. 7.11.90, Бюл. №41. -3 с. : ил.

12. А. с. 1687050 СССР, МКИ5 А 01 С 1/00. Способ предпосевной обработки семян Текст. / В. И. Бассараба, В. Г. Синецкий, Н. Д. Терлецкий (СССР). -№4462102/15; заявл. 07.06.88; опубл. 30.10.91, Бюл. №40. -3 с. : ил.

13. А. с. 1774533 СССР, МКИ5 А 01 F 25/00. Способ подготовки клубней картофеля к хранению Текст. / А. М. Башилов, М. Н. Капустин (СССР). -№4866780/13; заявл. 10.07.90; -4 с. : ил.

14. А. с. 933017 СССР, МКИ3 А 01 С 1/00. Установка для предпосевной обработки семян. Текст. / В. Н. Писаревский [и др]. (СССР). -№2988131/30-15; заявл. 02.10.80; опубл. 07.06.82, Бюл. №21. -3 с. : ил.

15. А. с. 946429 СССР, МКИ3 А 01 С 1/00. Устройство для облучения семян Текст. / В. П. Бережная, В. П., Гонцов (СССР). №2873217/30-15; заявл. 21.12.79; опубл. 30.07.82, Бюл. №28. -2 с. : ил.

16. А. с. 959651 СССР, МКИ3 А 01 С 1/00. Установка для предпосевной обработки семян Текст./ П. Д. Ирха, В. Б. Игнатухин, А. П. Ирха (СССР). -№3288729/30-15; заявл. 12.05.81; опубл. 23.09.82, Бюл. №35. -3 с. : ил.

17. А. с. 990107 СССР, МКИ3 А 01 С 1/00. Устройство для облучения зерна. Текст. /В. Н. Карпов [и др]. (СССР). №3285153/30-15; заявл. 08.05.81; опубл. 28.01.83, Бюл. №3. -3 с. : ил.

18. Башилов, А. М. Электронно-оптическое зрение в аграрном производстве Текст. / А. М. Башилов М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. - 312 с.

19. Белокопытов, В. Н. Энергетическая оценка эффективности технологий и средств механизации сельскохозяйственного производства. Учебное пособие Текст. / В. Н. Белокопытов, У. Г. Стецюк Смоленск: ССХИ, 2001.-67 с.

20. Беляков, М, В. Влияние оптического излучения на прорастание семян Текст. / М. В. Беляков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005. - №12. - С. 11-13.

21. Беляков, М. В. Влияние спектра излучения различных источников на параметры прорастания семян Текст. /М. В. Беляков // Естественные и технические науки. -2005. №5. - С. 73-77.

22. Беляков, М. В. Предпосевная обработка семян древесных растений Текст. / М. В. Беляков, С. В. Рыбкина. М, 2005. - 6 с. - Деп. в РАО 18.01.2005 №8107.

23. Беляков, М. В. Способ стимулирования прорастания семян древесных растений Текст. / М. В. Беляков, С. В. Рыбкина // Смоленский ЦНТИ ИЛ №69-001-05, 2005.-4 с.

24. Бородин, И. Ф. Основные направления сбережения электрической энергии в сельском хозяйстве Текст. / И. Ф. Бородин // Энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 2 Международной научно-практической конференции 4.1, М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004, С. 44-53.

25. Бородин, И. Ф. Развитие электротехнологий в сельскохозяйственном производстве Текст. / И. Ф. Бородин // Механизация и электрификация сельского хозяйства 1983. -№16. - С. 27-31.

26. Бородин, И. Ф. Энергосберегающие электротехнологии сельского хозяйства Текст. / И. Ф. Бородин // Вестник сельскохозяйственной науки. -1988. №1 (376). - С. 123-131.

27. Букатый, В.И. Лазер и урожай: Монография Текст. / В. И. Букатый, В.П. Карманчиков. Барнаул: Изд-во АТУ, 1999. - 58 с.

28. Василенко, А. В. Влияние физиологически активных веществ и лазерного облучения семян на ускорение роста сеянцев сосны Текст. / А. В. Василенко // Защитное лесоразведение, озеленение и борьба с эрозией почв. Новочеркасск, 1985. С. 15-22.

29. Влияние излучения лазера на выживаемость растений, морфологические особенности и ультраструктурную организацию клеток семян Arabigopsis thaliana Текст. / О. X. Юлдашев [и др]. // С -х. биология. Т. 12. - № 2. -1977. -С. 222-226.

30. Гордеев, А. М. Биофизические основы эколого-адаптивного земледелия (Введение в агробиофизику) Текст. / А. М. Гордеев. Смоленск: Смядынь, 1999.-316 с.

31. Гордеев, А. М. Экологизация земледелия Нечерноземной зоны (с основами агробиофизики): Учебное пособие Текст./ А. М. Гордеев, С. М. Вьюгин, Ю. А. Гордеев. Смоленск: СГПУ, 2000 - 135 с.

32. Гордеев, Ю. А. Использование оптического излучения для предпосевной обработки семян: Учебное пособие Текст. /Ю. А. Гордеев, М. В. Беляков-Смоленск: ФГОУ ВПО "Смоленский сельскохозяйственный институт", 2005 104 с.

33. Гордеев, Ю.А. Эффективность плазменной обработки семян огурца вусловиях закрытого грунта. Текст. / Ю. А. Гордеев, С. А. Козлов //

34. Готовский, Ю. В. Особенности биологического действия физических факторов малых и сверхмалых интенсивностей и доз Текст. / Ю. В. Готовский, Ю. Ф. Перов. М.: Имедис, 2000 - 192 с.

35. Гусев, В. Ю. Влияние газонеонового лазера на возбудителей корневых гнилей озимой пшеницы Текст. / В. Ю. Гусев, П. С. Журба, А. А.Гусева. -Краснодарский ЦНТИ ИЛ №282-95, 1995. -4 с.

36. Гусев, В. Ю. Использование газонеонового лазера для оздоровления семян сельскохозяйственных культур Текст. / В. Ю. Гусев, П. С. Журба. -Краснодарский ЦНТИ ИЛ №281-95,1995. 4 с.

37. Действие лазерного излучения на движение протоплазмы. Текст. / Б. А. Ломсадзе [и др]. // Тез. Всес. совещания по использованию лазеров в биологии. Тбилиси, 1980.-С. 9-11.

38. Джадд, Д. Цвет в науке и технике Текст. / Д. Джадд, Г. Вышецки- М.: Мир, 1978.-592 с.

39. Жердецкая, Т. Н. Предпосевное обеззараживание семян огурца бактерицидными лучами Текст. / Т. Н. Жердецкая, Г. И. Левашенко // Защита и карантин растений. 1996. - №4. - С. 43.

40. Загинайлов, В. И. Биоинформационное управление агротехнологиями Текст. /В. И. Загинайлов // Высокоэффективные электротехнологии биоинформационных систем управления АПК: сборник материалов ВНТС / МГАУ. М., 1997. - С. 23-24.

41. Зайцева, Ю. Ф. Анатомо-морфологическое исследование радиомутантныхлиний кукурузы Текст. / Ю. Ф. Зайцева, С. А. Скуртул, А. Г. Афанасе //122

42. Применение физических и химических мутагенных факторов в селекции и генетике полевых культур. Сб. науч. ст. Ред. О. В. Бляндур / КСХИ. -Кишинёв, 1985. С. 48-51.

43. Земляной, И. Н. Использование ультрафиолетового облучения для закаливания саженцев герани в теплицах Текст. / И. Н. Земляной, П. И. Савченко// Техника в сельском хозяйстве. 1996. - №1. - С.31-32.

44. Зиенко, С. И. Определение спектральной чувствительности семян Текст. / С. И. Зиенко, В. В. Нюбин, М. В. Беляков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006. - №4. - С. 12-13.

45. Инюшин, В. М. Воздействие лазерного луча на всхожесть семян сосны обыкновенной Текст. / В. М. Инюшин // Лесное хозяйство. -1983. №4. -С. 31-33.

46. Использование когерентного электромагнитного излучения в производстве продукции растениеводства Текст. / Бородин И. Ф. [и др]. // Доклады РАСХН. -1996. №6. - С. 41-44.

47. Исследование лазерного излучения как фактора, изменяющего электрическое состояние растения Текст. / Н. Д. Девятков [и др]. // В сб.: Проблемы фотоэнергетики растений/ КСХИ. Кишинев. - 1975. - Вып. 3. -С. 142-158.

48. Ковалев, И. И. Оценка ультрафиолетовых излучателей Текст. / И. И. Ковалев // Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. 1982. Вып. 1. С. 65-69.

49. Кондратьева, Н. П. Влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы на урожайность Текст. / Н. П. Кондратьева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. - №12. - С. 17.

50. Кондратьева, Н. П. Предпосевная обработка семян зерновых культур Текст. / Н. П. Кондратьева // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2002. - №8. - С. 9-10.

51. Конев, С. В. Фотобиология Текст. / С. В. Конев, И. Д. Волотовский. -Минск: Изд-во БГУ, 1979.-383 с.

52. Костин, В.И. Использование физических воздействий в растениеводстве Текст. / В. И. Костин, В. С. Хлебный. М. 1995. - 235 с.

53. Крючков, А. Г. Агроаналитическая функция для связи лазерного облучения семян с урожайностью яровой пшеницы Текст. / А. Г. Крючков, P. X. Абдрашитов, В. Ф. Мерзликин. Оренбургский ЦНТИ ИЛ №254-95, 1995.-4 с.

54. Крючков, А. Г. Влияние доз предпосевного лазерного облучения семян на урожайность яровой пшеницы Текст. / А. Г. Крючков, P. X. Абдрашитов, И. А. Бесалиев. Оренбургский ЦНТИ ИЛ №252-95, 1995. - 4 с.

55. Крючков, А. Г. Лазерная предпосевная обработка семян и структура яровой пшеницы Текст. / А. Г. Крючков, P. X. Абдрашитов, И. А. Бесалиев. Оренбургский ЦНТИ ИЛ №253-95, 1995. - 4 с.

56. Ларюшин, А. И. Оптико-электронные приборы для медицины. Учебное пособие Текст. / А. И. Ларюшин, М. В. Никитина. М.: Издательство МЭИ, 2003.-156 с.

57. Левин, В. И. Агроэкологические эффекты воздействия на семена растений электромагнитных полей различной модальности: дис.докт. с.-х. наук:03.00.02 Текст. / В. И. Левин. -М. 2000. - 320 с.

58. Левитин, М. М. Грибные болезни зерновых культур Текст. / М. М. Левитин, С. Л. Тютерев // Защита и карантин растений. 2003. - №11.- С.55.99.t

59. Логинов, М. И. Предпосевная обработка семян ультрафиолетовыми лучами Текст. / М. И. Логинов // Лён и конопля. 1986. - №2. - С. 28-29.

60. Лысиков, В.Н. Лазерный мутагенез растений и резонансный механизм его действия Текст. / В. Н. Лысиков, П. Г. Плешанов, О. В. Бляндур // В кн.: проблема фотоэнергетики растений. Кишинев. - 1975. - С. 160-169.

61. Максименко, А.П. Предпосевная лазерная активация семян и черенков лесных пород Текст. / А. П. Максименко //Лесное хозяйство. -1997. №6. -С. 31-32.

62. Мейер, А. Ультрафиолетовое излучение Текст. / Мейер А., Зейтц Э. М.: Иностранная литература, 1952. - 123 с.

63. Мешков, В. В. Осветительные установки Текст. / В. В. Мешков, М. М.I

64. Епанешников. М.: Энергия, 1972. - 360 с.

65. Мешков, В. В. Основы светотехники. Учебное пособие в 2-х частях Текст. / В. В. Мешков. Ч. 1. 2-е изд. - М.: Энергия, 1979. - 368 с.

66. Павлова, И. И. Исследование влияния электрофизических способов предпосевной обработки семян на всхожесть льна-долгунца сорта Синичка: Автореф. дис.канд. техн. наук Текст. / И. И. Павлова; С-Петерб. гос. аграр. ун-т. СПб., Пушкин, 2006. - 19 с.

67. Пат. 2094971 Российская Федерация, МПК6 А 01 С 1/00, 1/06. Способ предпосевной обработки семян Текст. /В. А. Савельев; заявитель и патентообладатель Савельев В. А. №93010584/13; заявл. 01.03.93; опубл. 10.11.97, Бюл. №31 (II ч.) - 6 с. : ил.

68. Пат. 2136144 Российская Федерация, МПК6 А 01 Н 1/06. Способ мутагенной обработки семян ячменя Текст. / Д. А. Логинов, Г. П. Дудин; заявитель и патентообладатель Вятская ГСХА. №98103107/13; заявл. 10.02.98; опубл. 10.09.99, Бюл. №25 (II ч.) - 4 с. : ил.

69. Пащенко, В.М. Изменение параметров генома растительных объектов при совместном воздействии сенсибилизаторов и лазерного излучения: Автореф. дисс. . доктора биол. наук Текст. / В. М. Пащенко; Рязанская гос. с.-х. акад. им. Костычева. Рязань, 1998. -56с.

70. Петрыкин, А. Д. Эффективность облучения тепличных клубней картофеля синим лазерным светом Текст. / А. Д. Петрыкин, В.А. Самойлов. Рязанский ЦНТИ ИЛ №113-95, 1995.- 4 с.

71. Пожелене, А. Эффективность предпосевной и послеуборочной обработки семян Текст. / А. Пожелене, М. Раджюнайте // Лён и конопля. -1985. -№1.- С. 36.

72. Полевой, В.В. Физиология роста и развития растений Текст. / В. В. Полевой, Т. С. Саламатова.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1991 240 с.

73. Полтанов, Е. А. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на синтетические процессы клеток: Автореф. дис. канд. биол. наук Текст. / Е. А. Полтанов. М, 2005. - 17 с.

74. Пономарева, Н. Е. Обоснование параметров и режимов электрооптического преобразователя для предпосевной обработки семян пшеницы: Автореф. дис. канд. техн. наук Текст. / Н. Е. Пономарева; Азово-Черномор. гос. агроинженер. акад. Зерноград, 2006. - 19 с.

75. Посыпанов, Г. С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур Текст. / Г. С. Посыпанов, В. Е. Долго дворов. М.: МСХА, 1995.-21 с.

76. Приезжев, А. В. Лазерная диагностика в биологии и медицине Текст. / А. В. Приезжев, В. В. Тучин, Л. П. Шубочкин. -М.: Наука, 1989. 238 с.

77. Прикупец, Л. Б. Современные источники УФ излучения для установок и процессов фотобиологического действия. Состояние и перспективы Текст. /Л. Б. Прикупец // Светотехника. 2004. - №4. - С. 10-14.

78. Прокопьев, В. Е. Биологические механизмы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические ткани иоптические методы диагностики их состояния. Дисс. на соиск. уч. степени докт. физ-мат. наук: 03.00.02. Текст. / В. Е. Прокопьев. М, 2005.

79. Рудобашта, С. П. Кинетика импульсной ИК сушки зерна в монослое Текст. / С. П. Рудобашта, С. А. Проничев // Вестник МГАУ "Агроинженерия" Вып. 3, М., 2006. С. 53-55.

80. Рыбкина, С. В. Применение оптического излучения в качестве стимулятора роста древесных растений Текст. / С. В. Рыбкина, М. В. Беляков Смоленск: СГТ , 2005 - 46 с.

81. Рыбкина, С. В. Экологически безопасный способ предпосевной подготовки семян древесных растений Текст. / С. В. Рыбкина, М. В. Беляков // Экология и жизнь: Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2005. - С. 162-165.

82. Рыбкина, С. В. Эффективность применения излучения плазмы для стимуляции прорастания семян сосны обыкновенной Текст. / С. В. Рыбкина, М. В. Беляков // Лесное хозяйство. 2006. - №1. - С. 29.

83. Сарычев, Г. С. Облучательные светотехнические установки Текст. / Г. С. Сарычев. -М.: Энергоатомиздат, 1992. 240 с.

84. Свентицкий, И. И. Энергосбережение в АПК и энергетическая экстремальность самоорганизации. Текст. / И. И. Свентицкий. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. - 468 с.

85. Световой облучатель ИКСО-1 Текст. / X. Т. Умаров [и др]. // Лён и конопля. 1986. - №3. - С. 36-37.

86. Селевич, Т.Д. Влияние низко интенсивного лазерного излучения на прорастание семян и рост проростков некоторых культурных растений

87. Текст. / Т. Д. Селевич, А. В. Буяк, С. Ф. Забелендик // Гродненский гос. университет. Гродно. - 1991. -11с. Деп. в ВИНИТИ 29.04.91. №1780-В91.

88. Справочная книга по светотехнике Текст. / Под. ред. Ю. Б. Айзенберга. 3-е изд. М.: Знак, 2006. - 972 с.

89. Тарушкин, В. И. О государственной агроидеологии России в XXI веке и механизме её реализации: стратегия инновационного развития сельского хозяйства. Новое в экономике и управлении Текст. /В. И. Тарушкин. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. -76 с.

90. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 1: Расчёт, проектирование и эксплуатация. Текст. / Под общ. ред. Г. А. Абильсиитова. -М.: Машиностроение, 1991. -432 с.

91. Тютерев, С. JI. Роль и место физических методов обеззараживания семян Текст. / С. JI. Тютерев // Защита и карантин растений. 2001. -№2.-С. 15-17.

92. Установка для импульсного облучения семян растений Текст. / A. JI. Вассерман [и др]. // Светотехника. 1986. - №4. - С. 6-8.

93. Установка импульсной лучистой обработки семян Текст./ A. JI. Вассерман [и др]. // Электронная промышленность. 1983. - №11 (128). -С. 38-40.

94. Фотометрические характеристики плазмотронов для облучения биообъектов Текст. / С. И. Зиенко [и др]. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005. - №2. - С. 14-15.

95. Фотостимулирующее и фотомутантное действие лазерного света Текст. / А. А. Шахов [и др]. М.: Колос. - 1972. - С. 45-50.

96. Шахбазов, В.Г. Лазерное излучение синхронизатор биологических ритмов Текст. / В. Г. Шахбазов // Материалы XIX Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии". - Харьков: Контраст, 2003. - С. 68.

97. Карталов, П. Приложение на лазерната енергия при краставици сорт Сандра Текст. / П. Карталов, Н. Шабан // Растен. Науки, 1988. Г. 25 №7 С. 62-66.

98. Borthwick, Н.А., Hendricks S.B., Parker M.W. et. al.// Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1952. - 38. №8. - P. 662-666.

99. Canadian Patent. CA 2285816 Method and apparatus for treatment of seed. Text. /V. Koplik [et. al]. Pub. 27.03.2001.

100. Casal, J.J. Effects of blue light pretreatments on internode extension growth in mustard seedlings after the transition to darkness: analysis of the interaction with phytochrome Text. /J.J. Casal, H. J.Smith // Exp. Bot. 1989. Vol.40. №217. P.893-899.

101. Iensen, C. Treating seed with light Text. / C. Iensen //Seed world. 49,9. 1941.

102. Khanna V. K. Radiation effect on mitosis and meiosis in wheat Text./ V. K. Klianna // Intern. Wheat Res. Org. Wheat-Inform. Serv. Yokohama. 1990 №71. P. 10-13.

103. Lielinberg, C. The effect of light on the phytolization of chlorophyllide and the spectral dependence of the process Text. / C. Lielinberg Physiol. Plant., 19,3 848, 1966.

104. Nelson, S. O. Alfalfa seed Germination Respond to Electrical Treatments Text. / S. Nelson, W. R. Kehr, L. E. Stetson // Crop Science. -1976. Vol.17, №6-P. 863-866.

105. Parera, C. A. Presowing seed treatments to enhance supersweet sweet corn seed and seeding quality Text. /С. A. Parera, D. J. Cantliffe // Hort Science. -1994. Vol. 29, №4. - P. 277-278.

106. Prikupets, L. UV-radiation+ozonization: effective technology of waterdesifection Text. / L. Prikupets, A. Merkulova, F. Uljanov // IUVA. Congress. Vienna, 2003.

107. Studies on the irradiation effects on some useful plants: Sunflower, okra and beans Text./ Nishiyama Y. [et. al]. // Bui. Fac. Agr. Kagoshima Univ. 1989 №39. P. 233-242.

108. Uses for Nitride UV devices Text./ H. Amano [et. al], // MRS Fall Meeting 2002, Boston, Dec. 2002, Symposium L, Abstr. 1.1.

109. Variability, heritability and expected genetic advance in irradiated and non-irradiated populations of sunflower after two cycles of mass selection for short stature Text./ Shabana R. [et. al], // Ann. Agr. Sc. 1994. - Vol. 39, №1. - P. 249-256.

110. Volkenburgh, E. V. Light- stimulated cell expansion in bean (Phaseolus vulgaris L.) leayes. II. Quantity and quality of light required Text. /Е. V. Volkenburgh R. E. Cleland, M. Watanabe. Planta. 1990. Vol. 182, №1. P.77-80.

111. Wojcik, S. Effects of seed irradiation with laser on the yield and chemical composition of sugar beet roots Text. /S. Wojcik // Intern. Agrophysics. 1994. - Vol. 8,№3. P. 539-542.