автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Стимуляция корнеобразования черенков винограда электрическим током

^ л

На правах рукописи

СЪ Ъ фс&р

КУДРЖОВ АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ

СТИМУЛЯЦИЯ КОРНЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕРЕНКОВ ВИНОГРАДА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Специальность 05.20.02- электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Краснодар -1999

/

Работа выполнена в Кубанском государственном аграрном университете.

Научные руководители: кандидат технических наук, профессор ПЕРЕКОТИЙ Г.П. кандвдат сельскохозяйственных наук, доцент РАДЧЕВСКИЙ П.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гайтов Б.Х. кандидат технических наук, доцент Эвентов С.З.

Ведущее предприятие:

Крымская селекционно-опытная станция.

Защита диссертации состоится " /■? " 999 г. в " час. на

заседании диссертационного совета К 120,23.07 Кубанского государственно-го.аграрного университета по адресу 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, факультет электрификации, зал заседаний совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГАУ.

Автореферат разослан г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент * ¿/И.г. Стрижков

рм -Ш ЗЛ о ясУ-С.^ 0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перспективы дальнейшего развития виноградарства нашей страны требуют резкого увеличен:« производства посадочного материала, как основного фактора, задерживающего освоение новых площадей под виноградники. Несмотря на применение рада биологических и агротехнических мероприятий по увеличению выхода первосортных корнесобст-венных саженцев, до настоящего времени их выход в некоторых хозяйствах крайне низок, что сдерживает расширение площадей виноградников.

Выращивание корнесобственных саженцев является сложным биологическим процессом, зависящем как от внутренних, так и внешних факторов произрастания растения.

Современное состояние науки даёт возможность управлять этими факторами посредством разного рода стимуляторов, в го.м числе и электрических, с помощью которых оказывается возможным активно вмешиваться в жизненный процесс растения и ориентировать его в нужном направлении.

Исследованиями советских и зарубежных учёных, среди которых следует отметить работы В.И. Мичурина, A.M. Басова, И.И. Гунара, Б.Р. Лазарен-ко, И:Ф. Бородина, установлено, что электрофизические методы и способы воздействия на биологические объекты, в том числе и на растительные организмы, в ряде случаев дают не только количественные, но и качественные положительные результаты, недостижимые с помощью других методов.

Несмотря на большие перспективы применения электрофизических методов управления жизненными процессами растительных организмов, внедрение этих способов в растениеводстве задерживается так как до сего времени ещё недостаточно изучены механизм стимуляции и вопросы расчёта и конструирования соответствующих электроустановок.

В связи с вышесказанным разрабатываемая тема является весьма актуальной для виноградного питомниководства.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является сюоснование режимных и конструктивных параметров установки для стимуляции корнеобразования черенков винограда электрическим током.

Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать токопроводящие свойства виноградных черенков.

2. Определить интенсивность стимуляции корнеобразования виноградных черенков от параметров электрического тока, воздействующего на них.

3. Исследовать влияние режимных и конструктивных параметров цепи подвода электрического тока к черенкам на результативность и энергетические показатели процесса стимуляции.

4. Обосновать оптимальные конструктивные и режимные параметры электродных систем и источника питания установки для стимуляций корнеобразования виноградных черенков электрическим током.

Объект исследования. Исследования проводились на черенках вино-| рлда сорта Периенец Магарача.

Научная новизна работы. Выявлена зависимость плотности тока, проникающего по черенку винограда как объекту электрообработки, от напря-, жённости электрического поля и экспозиции. Установлены режимы электрообработки (напряжённость электрического поля, экспозиция), соответст-нующие минимальным затратам энергии при максимальной эффективности стимуляции. Обоснованы параметры электродных систем и источника питания для электростимуляции черенков винограда.

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в обосновании возможности улучшения корнеобразования черенков винограда

посредством стимуляции их электрическим током. Полученные зависимости и разработанная методика расчёта позволяют определить параметры установки и энергетически выгодные режимы электрообработки черенков винсьг-града.

Реализация результатов исследований. На основании проведённых исследований разработаны рекомендации по обоснованию режимов работы и параметров установки для предпосадочной обработки черенков винограда электрическим током, которые использованы при разработке опытного образца установки.

Установка для предпосадочной обработки черенков винограда внедрена в 1998 г. в АОЗТ «Родина» Крымского района Краснодарского края. Изготовление установки для предпосадочной электрообработки черенков произведено на кафедре «Применение электрической энергии» факультета электрификации Кубанского госагроуниверситета.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

1. Ежегодных научных конференциях Кубанского ГАУ, г. Краснодар, 1992-1999 г.

2. Краевой конференции по вопросам научного обеспечения сельскохозяйственного производства в рамках «Второй школы-семинара молодых учёных», Кубанский ВНИИ риса, г. Краснодар, 1997 г.

3. Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве», ВИЭСХ, Москва, 1998г.

4. Научно-практической конференции «Ресурсосбережение в АПК Кубани», Кубанский ГАУ, Краснодар, 1998 г.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 3 таблицы и состоит из введе-

ния, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 109 наименований, в том числе 7 на иностранных языках, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены способы стимуляции корнеобразования черенков винограда; проведён анализ современного состояния процесса обработки растительных объектов электрофизическими методами.

Результаты анализа литературных источников показывают, что виноградарство и его составная часть - питомниководство нуждается в повышении выхода и качества посадочного материала винограда. Для получения первосортных саженцев винограда требуется предварительная подготовка черенков перед посадкой. Среди ряда известных способов предварительной подготовки виноградных черенков, в основе которых лежит стимуляция обмена веществ и выделения ауксинов, наиболее перспективным является обработка их электрическим током.

Вопросами использования электрического тока для обработки растительных объектов посвящены работы таких учёных как И.Ф. Бородина, В.И. Баева, Б.Р. Лазаренко, И.И. Мартыненко и других.

Протекание электрического тока по растительным тканям вызывает различные последействия, специфичность которых определяется дозой обработки. В настоящее время установлена принципиальная возможность осуществления электрообработки растительных объектов с целью стимуляции развития и роста растений, стимуляции прорастания семян, интенсификации сушки, уничтожения нежелательной растительности, прореживания всходов, ускорения созревания листьев табака, подсолнечника, стерилизации корней и стеблей хлопчатника.

Однако имеющиеся в известных литературных источниках результаты ранее

проведённых исследований недостаточны для обоснования режимных и конструктивных параметров установки для предпосадочной электростимуляции черенков винограда по ряду причин, главными из которых являются:

- исследование черенков винограда, как объектов электрообоработки, проведено без учета специфичности их анатомического строения при условиях, отличающихся от реальных условий электрообоработки;

- недостаточно полно раскрыт механизм воздействия стимулирующих факторов электрического тока на растительную ткань и отсутствуют сведения об определяемых этим механизмом оптимальных условий обработки;

- рабочие органы, для которых исследованы и обоснованы режимные и конструктивные параметры, или предназначены для электрообработки растительных объектов, существенно отличающихся от черенков винограда, или имеют особенности, исключающие их применение для предпосадочной электрообработки черенков винограда.

Всё это позволило определить задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе на основании известных зависимостей воздействия электрического тока на растительные объекты проведено теоретическое исследование П1 зцесса обработки черенков винограда электрическим током.

Растительные ткани обладают активно-ёмкостной проводимостью только при малых уровнях напряжённости электрического поля. При увеличении напряжённости до значения, необходимого для проявления стимулирующего действия электрического тока, поляризационные свойства растительной ткани исчезают и её можно рассматривать как элемент электрической цепи, обладающей активной проводимостью.

Снижение энергетических и материальных затрат при электрообработке растительных тканей может быть достигнуто воздействием на них как постоянного так и переменного тока. Применительно к предпосадочной электро-

обработке виноградных черенков при выборе рода тока следует остановиться на обработке черенков переменным током промышленной частоты (50 Гц), реализация которой достигается простыми техническими средствами.

Для предпосадочной электрообработки черенков винограда наиболее приемлемым является подвод электрической энергии к черенку через токо-подводящую жидкость (рис.1), так как данный способ не требует сложного

ча и,В о-

Рис.1. Схема подвода электрической энергии к черенку винограда.

1 - электроды; 2 - черенок; 3 - токоподводящая жидкость.

технологического оборудования и совмещает электрообработку чсргнкос с' такой операцией, как замачивание. Ёмкость для электрообработки черенков выполняется из не токопроводящего материала.

В этом случае схему замещения можно представить в виде последовательно и параллельно соединённых резисторов (рис.2).

Мощность, поглощаемая черенком, расходуется на стимуляцию жизнедеятельности и используется полезно для технологического процесса электрообработки. Мощность, поглощаемая остальными элементами цепи обработки, не используется для прямого целенаправленного действия в совершаемом технологическом процессе и является в данном случае потерянной мощностью, снижающей энергетическую эффективность процесса.

В этом случае коэффициент полезного действия цепи обработки т) определяется отношением:

Л =

2Р, + Р2 + Р3

(О

где Р[, Рг, Рз - количество мощности, поглощаемое резисторами Яь К2,

Яз.

п

-ь

я,

Г

Н I-

и,в

9

Я,

Я,

р

2

1

Рис.2. Схема замещения электрической цепи обработки. Бч - суммарное сопротивление токоподводящей жидкости между электродами и срезами черенка; Кг - сопротивление черенка; Яз - сопротивление токоподводящей жидкости шунтирующей черенок; Яп - сумма переходных сопротивлений контактов «электрод - токоподводящая жидкость» и «токоподводящая жидкость - черенок».

В рассматриваемом случае значениями переходных сопротивлений пренебрегаем.

Преобразуя мощность Р через произведение квадрата тока на сопротивление Я и проведя соответствующие преобразования, получим

Т1 =-^з--(2)

2-11,-Кз-ьЯ;,-1*3+ (211,+112)2

Величины резисторов Яь Из, 11з определяются соотношениями К]=1^ж; К2=Ь_Рч. (3)

О) О] 02

где 1) - расстояние между электродом и срезом черенка, м; Ь - длина черенка, м; Ь - расстояние между электродами, м;

Рж - удельное сопротивление токоподводящей жидкости, Ом-м; Рч — удельное сопротивление черенка, Ом-м;

- площадь электрода, которую перекрывает токоподводящая Жидкость, м2; 82 - сечение черенка, м2.

Подставляя (3) во (2), получим

_12-P4-i3-Px'S?-S2

21i-Pac-b-S,-Sl + l2-p4-l3-pÄ-S?-S2+4lf-p|c-Sl-(S1-S2) +

-. . ,-. (4)

+ 41, • Рж • h ■ Рч' S, • S2 • (S, - S2) + \\ ■ р2ч • Sf ■ (S, - S2)

Введём коэффициенты A = l2-13-S?-S2; B = 21j-13-S1-S2; C = 41?-S2-(S,-S2); D=41rl2-SrS2-(S1-S2); E = ll-S?-(S,-S2).

Приняв, что = k и проведя соответствующие преобразования, получим Рч

4 =--, (5)

F ■ k + Q • k + Е

где, F=B+C; Q=D+A. Для определения величины соотношения к соответствующего максимальному значению г) выражение (5) продифференцируем

А • (Е - F • к2)

" ^ 2- (6)

(Р-к +(}-к+Е)

Находим критическую точку

к " <7)

Отсюда следует, что одним из путей достижения максимального коэффициента полезного действия установки для электрообработки черенков винограда, является подбор оптимального соотношения между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков.

Для того, чтобы электроэнергия расходовалась с максимальным коэффициентом полезного действия необходимо произвести расчёт оптимального соотношения между объёмом токоподводящей жидкости и суммарным объёмом обрабатываемых черенков.

Формула для расчета электропроводности системы из двух компонентов (жидкость-черенки) представляется в виде

Уср = 71-Х1+у2-Х2, " (8)

где у| -электропроводность черенков; X] -объемная концентрация черенков; у 2-электропроводность жидкости; Х2 -объемная концентрация жидкости.

Х, + Х2=1 (9)

Отсюда следует

¿(Yi-YcpVX^O. .(10)

Гер i=l

Примем Х-ф <Х|,тогда

2>1-Уср)-ХГ*=0 (11)

i=I

где Yi -электропроводность i-того компонента системы; Yep - электропроводность системы; X;-объемная концентрация i-того компонента системы;

Х?* - эффективная объемная концентрация i-того компонента системы. Отсюда

Х-ф = Х' , , (12)

f

\

Ж.

где f(y) > 1 и limf(y) = 1. (13)

у-»0

Представляя функцию f(y) в виде ряда, получим

t(Yi-Vcp)—=0. (14)

ы 1 + d,-^-

Yep

Решив уравнение (для нашего случая i=2) и приняв d; = i, получим _(3Xi-l)-Yl+(2-3X,)-Y2

--Г

(15)

11—4—+

[(ЗХ,-1)-71+(2-ЗХ])-у2]2 у,.у2

При большой концентрации жидкости часть электроэнергии тратится на ее нагрев. Необходимо оптимизировать процесс для повышения эффективности.

Дня вычисления энергозатрат \У5 воспользуемся формулой Джоуля-Ленца

= уср • и2, (16)

где Ws - энергия, потребляемая установкой. Пользуясь законом сохранения энергии, запишем

М^ТУ.-ТУ, (17)

где \\'„- полезная энергия, идущая на электрообработку черенков; У/- энергия, расходующаяся на электронагрев жидкости.

Для оптимизации необходимо решить уравнение ёХ,

Решая (18), получим /

W =

Y Х: Z2 ■y2(l-X1)-U2. (19)

Зададим в виде

где

1>К>

(1-Х, ) у2

_Х, -у, +(1 -X, )-у2

(21)

где X, - оптимальное значение концентрации черенков. Используя (15), (16), (17), (20) из (18) получим уравнение

где

Х5:+А1-Х, + В] =0,

2 2у2 — 7| . 1 ~ -->

3 У2-У1

(22) (23)

В, =-•

(2у2 "У.) . 1 (У2~У\)

2 +9 Г к2

У! "(А-уг + ЗУ!)^

А" -9

•У2 + -

ЗА + 9

•У|

(У2 "•"У))

.(24)

здесь А = 4К-3

Решение данного уравнения определяет оптимальное значение концен-эации черенков и имеет вид

' _ 1 2У2~У1 1 А'У2+3У1

X,

У2

з У2-У, 9 72-71 ,9-А2 ЗА + 9

—I--У 2 + --У 2

(25)

В случае у2 >у[ уравнение (25) упрощается 1 3

(26)

Таким образом, оптимальное с энергетической точки зрения отношение :идкость-черенки для рассмотренного случая имеет вид

1 2

Х2 *Х| — т "

3 3

(27)

В третьей главе описывается методика и техника экспериментального

/

исследования процесса предпосадочной электрообработки черенков винограда.

Определение удельных сопротивлений проводилось для каждого из трёх слоёв черенка винограда. В качестве объектов исследования использовались свежесрезанные черенки.

С целью выявления граничных условий проведения полномасштабного эксперимента по исследованию воздействия электрического тока на корнеоб-разование черенков винограда был проведён эксперимент на одиночных

Рис.3. План проведения эксперимента, виноградных черенках по плану (рис.3).

По результатам проведения эксперимента на одиночных черенках проведено планирование эксперимента по обработке черенков в токоподводящей жидкости. При этом уровни напряжения, были выбраны с учётом результатов эксперимента на одиночных черенках и составили 5,10,15,30 вольт.

Разработана установка и исследованы параметры электрической цепи обработки виноградных черенков. Определён максимальный коэффициент полезного действия и оптимальное соотношение к.

Определение, удельного сопротивления токоподводящей жидкости и виноградных черенков проводилось по стандартной методике.

Наблюдение за побего- и корнеобразованием черенков винограда и проведение учётов проводилось по общепринятой методике.

В четвёртой главе приводятся результаты экспериментальных исследований процесса предпосадочной электрообработки виноградных черенков и обоснование режимных и конструктивных параметров установки для обработки черенков электрическим током.

Величина полного сопротивления зависит от вида растительной ткани. Полные сопротивления флоэмы и ксилемы одинаковы, но отличаются, от полного сопротивления сердцевины.

При воздействии на черенок, помещённый в токоподводящую жидкость, переменным током и постоянным (различной полярности подключения) с течением времени и при различной напряжённости электрического поля значение плотности тока не изменяется.

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические выкладки о подборе оптимального соотношения между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков. Установлено, что коэффициент полезного действия достигнет максимального значения в том случае, когда отношение удельного сопротивления токоподводящей жидкости к удельному сопротивлению черенков ( к ) будет находиться в пределе 2...3.

Исследуя результаты корнеобразования видно, что количество окоренившихся одиночных черенков, обработанных электрическим током с напряжённостью .электрического поля от14 до 33 В/м возросло на 20 процентов по сравнению с контролем. Предпочтительный режим обработки - переменным током (рис. 4).

При обработке черенков, помещённых в токоподводящую жидкость, переменным током промышленной частоты максимальное корнеобразование наблюдается при экспозиции 24 часа и напряжённости электрического поля в

Рис. 4. Зависимость корнеобразоваиия одиночных черенков винограда от напряжённости электрического поля и рода тока подводимого к черенкам. "

14 В'м 28 В-'м 43В'м 86В'м контроль

Рис.5. Зависимость степени корнеобразования черенков винограда от напряжённости электрического поля и экспозиции обработки. Обработка переменным током (50 Гц).

14 В/м . В данном режиме произошло стопроцентное укоренение черенков. В контрольной партии черенков укоренение составило 47,5% (рис.5).

Таким образом для стимуляции корнеобразования черенков винограда наиболее приемлемым является обработка черенков переменным током промышленной частоты с напряжённостью электрического поля 14 В/м и экспозицией обработки 24 часа.

В пятой главе рассмотрены вопросы разработки и испытания установки для предпосадочной обработки виноградных черенков электрическим током, приведены результаты производственных испытаний, дана агротехническая и экономическая оценка результатов её использования в хозяйстве.

Рис.6. Ёмкость для электрообработки виноградных черенков.

1 - боковые стенки; 2 - рёбра жёсткости; 3 - торцовые стенки; 4 - ярмо; 5 - прижимная планк<3; 6 - регулировочный винт; 7 - сливное отверстие.

На основании сформулированных по результатам исследований требо-аний разработана конструкция электродной системы (ёмкости) для электро-'бработки черенков винограда в токоподводящей жидкости (рис.6).

Разработана структурная схема стабилизированного блока питания ус-ановки для электрообработки черенков винограда (рис.7).

Рис.7 Структурная схема стабилизированного блока питания установки для электрообработки черенков винограда. 'ПН - устройство повышения напряжения; УРН - устройство регулирования [апряжения; УП„Н - устройство понижения напряжения; БУ - блок управле-[ия; Н - нагрузка.

УПН повышает напряжение сети, а У^Н, включенный последовательно нагрузкой, гасит излишек напряжения. БУ, представляющий собой цепь от-шцателыюй обратной связи, вырабатывает сигнал, несущий информацию об ровне выходного напряжения.

Разработана и изготовлена схема электрическая принципиальная (рис.8).

Проведены производственные испытания установки для электростиму-яции корнеобразования черенков винограда. Обработке подверглись 5000 ¡еренков сорта Первенец Магарача. После выкопки, на 30 саженцах кон-рольного и опытного вариантов были сделаны соответствующие ззмеры.

Они показали, что обработка черенков винограда переменным элек-рическим током сказала положительное влияние на выход и качество вино-

~220У 50Нг

Рис.8. Схема электрическая принципиальная стабилизированного блока питания установки для электрообработки черенков винограда.

рздных саженцев. Так, выход стандартных саженцев в опытном варианте казался на 12% больше, чем в контрольном.

По результатам производственных испытаний рассчитан экономиче-кий эффект применения установки для электростимуляции корнеобразова-;ия черенков винограда. Расчёты показывают, что сезонный экономический ффект состазляет 68,5 тыс. рублей с 1 га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследованиями и производственными испытаниями установлено, что гред-соадачная электростимуляция черенков винограда улучшает корнеоб-!азование черенков, что способствует более высокому выходу стандартных аженцев из школки.

2. Для осуществления электростимуляции черенков винограда целесо-»бразно применять переменный ток частотой 50 Гц, подводя его к черенкам ¡ерез токоподводящую жидкость.

3. Обоснованы оптимальные режимные параметры установки для элек-ростимулящш черенков винограда. Напряжённость электрического поля в юне обработки составляет 14 В/м, экспозиция обработки —24 "часа.

4. Производственные испытания, проведённые в АОЗТ "Родина" Крым-:кого района показали, что разработанная установка работоспособна и погоняет повысить выход стандартных саженцев на 12%.

5. Экономический эффект от применения установки для электростиму-1яции корнеобразования черенков винограда составляет 68,5 тыс. рублей с 1 ~а.

Основные результаты исследований опубликованы автором в следую-дих работах:

1. Перекотий Г,П., Кудряков А.Г., Винников A.B. Стимулирующее действие электрического тока на корнеобразование посадочного материала ви-нограда.//Электрификация сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 346 (374). - Краснодар, 1995. с.153 - 158.

2. Кудряков А.Г., Перекотий Г.П. Электростимуляция корнесбразовання виноградных черенков.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). -Краснодар, 1996. - с.18 - 24.

3. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. Электрифицированная полуавтоматическая установка для бандажирования виноградных прививок.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). - Краснодар, 1996. - с.68 -75.

4. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. и др. О механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Научное обеспечение АПК Кубани. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 357 (385). - Краснодар, 1997. - с. 145 - 147.

5. Перекотий Г. П., Кудряков А. Г., Хамула А. А. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. - (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). - Краснодар, 1998.

6. Кудряков А.Г., Перекотий Г.П. Поиск оптимальных энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. - (ТрЖуб. ГАУ; Вып. 370 (298). -Краснодар, 1998.

7. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Исследование энергетических характеристик цепи электрообработки черенков винограда.// Энергосберегающие

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Состояние и перспективы развития виноградарства.

1.2. Технология производства корнесобственного посадочного материала винограда.

1.3. Способы стимуляции корне- и побегообразования черенков винограда.

1.4. Стимулирующее действие на растительные объекты электрофизических факторов.

1.5. Обоснование способа стимуляции черенков винограда электрическим током.

1.6. Состояние вопроса конструктивных разработок устройств для электростимуляции растительного материала.

1.7. Выводы по обзору литературных источников. Задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Механизм стимулирующего действия электрического тока на растительные объекты.

2.2. Схема замещения черенка винограда.

2.3. Исследование энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда.

2.4. Теоретическое обоснование оптимального соотношения между объёмом токоподводящей жидкости и суммарного объёма обрабатываемых черенков.

Глава 3. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Исследование черенка винограда как проводника электрического тока.

3.2. Методика проведения экспериментов по исследованию воздействия электрического тока на корнеобра-зование черенков винограда.

3.3 Методика проведения эксперимента по выявлению электрических параметров электрической цепи обработки.

3.4. Методика проведения учётов и наблюдений за побеге- и корнеобразованием черенков винограда.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ВИНОГРАДА

4.1. Исследование электрофизических свойств виноградной лозы.

4.2. Стимуляция корнеобразования черенков винограда.

4.3. Исследование и обоснование параметров установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.

4.4. Результаты исследования корнеобразования черенков винограда.

Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ВИНОГРАДА, ТЕХНОЛО

ГИЧЕСКАЯ, АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ХОЗЯЙСТВАХ

5.1. Конструктивная разработка установки.

5.2. Результаты производственных испытаний установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.

5.3. Агротехническая оценка.

5.4. Экономическая эффективность использования установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда.

ВЫВОДЫ.

В настоящее время выращиванием товарного винограда в Российской Федерации занимаются 195 специализированных виноградарских хозяйств, в 97 из которых имеются заводы по первичной переработке винограда.

Разнообразие почвенно-климатических условий выращивания винограда в России позволяет производить широкую гамму сухих, десертных, крепких и игристых вин, высококачественные коньяки.

Кроме того, виноделие следует рассматривать не только как средство производства алкогольной продукции, но и как основной источник финансирования развития виноградарства России, дающий потребительскому рынку столовые сорта винограда, виноградные соки, детское питание, сухие вина и другие экологически чистые продукты, жизненно необходимые населению страны (достаточно вспомнить Чернобыль и поставку туда красных столовых вин — единственного продукта, выводящего из человеческого организма радиоактивные элементы).

Использование винограда в свежем виде в эти годы не превышало 13 тыс. т, то есть его потребление на душу населения равнялось 0,1 кг вместо 7 - 12 кг по медицинским нормам.

В 1996 году было недобрано более 100 тыс. т винограда из-за гибели насаждении от вредителей и болезней, недополучено около 8 млн. дал виноградного вина на общую сумму 560-600 млрд. руб. (на приобретение же средств защиты урожая требовалось всего 25-30 млрд. руб.). Виноградарям нет никакого смысла расширять насаждения ценных технических сортов, так как при существующем ценообразовании и налогах все это просто убыточно. У виноделов потерян смысл в приготовлении высокоценных вин, так как у населения нет свободных денег на покупку натуральных виноградных вин, а бесчисленные коммерческие ларьки завалены десятками сортов дешёвой, неизвестно кем и как приготовленной водки.

Стабилизация отрасли в настоящее время зависит решения проблем на федеральном уровне: нельзя допустить дальнейшего ее разрушения, необходимо укрепить производственную базу и улучшить финансовое стояние предприятий. Поэтому уже с 1997 года особое внимание уделяется мерам, направленным на сохранение существующих насаждений и их продуктивности за счёт проведения всех работ по уходу за виноградниками на высоком агротехническом уровне. Одновременно в хозяйствах постоянно проводятся замена низкорентабельных, потерявших хозяйственную ценность насаждений, сортообновление и улучшение их структуры.

Перспективы дальнейшего развития виноградарства нашей страны требуют резкого увеличения производства посадочного материала, как основного фактора, задерживающего освоение новых площадей под виноградники. Несмотря на применение ряда биологических и агротехнических мероприятий по увеличению выхода первосортных корнесобственных саженцев, до настоящего времени их выход в некоторых хозяйствах крайне низок, что сдерживает расширение площадей виноградников.

Выращивание корнесобственных саженцев является сложным биологическим процессом, зависящем как от внутренних, так и внешних факторов произрастания растения.

Современное состояние науки даёт возможность управлять этими факторами посредством разного рода стимуляторов, в том числе и электрических, с помощью которых оказывается возможным активно вмешиваться в жизненный процесс растения и ориентировать его в нужном направлении.

Исследованиями советских и зарубежных учёных, среди которых следует отметить работы В.И. Мичурина, A.M. Басова, И.И. Гунара, Б.Р. Ла-заренко, И.Ф. Бородина установлено, что электрофизические методы и способы воздействия на биологические объекты, в том числе и на растительные организмы, в ряде случаев дают не только количественные, но и качественные положительные результаты, не достижимые с помощью других методов.

Несмотря на большие перспективы применения электрофизических методов управления жизненными процессами растительных организмов, внедрение этих способов в растениеводстве задерживается, так как до сего времени ещё недостаточно изучены механизм стимуляции и вопросы расчёта и конструирования соответствующих электроустановок.

В связи с вышесказанным разрабатываемая тема является весьма актуальной для виноградного питомниководетва.

Научная новизна проведённой работы заключается в следующем: выявлена зависимость плотности тока, протекающего по черенку винограда как объекту электрообработки, от напряжённости электрического поля и экспозиции. Установлены режимы электрообработки (напряжённость электрического поля, экспозиция), соответствующие минимальным затратам энергии. Обоснованы параметры электродных систем и источника питания для электростимуляции черенков винограда.

Основные положения, которые выносятся на защиту:

1. Обработка виноградных черенков электрическим током стимулирует корнеобразование, за счёт чего на 12 % увеличивается выход из школки стандартных саженцев.

2. Электростимуляцию виноградных черенков следует проводить переменным током промышленной частоты (50 гц) с подводом электроэнергии к ним через токоподводяшую жидкость. 8

3. Максимальный коэффициент полезного действия при электростимуляции виноградных черенков с подводом электроэнергии к ним через токоподводящую жидкость достигается при соотношении объёма жидкости к суммарному объёму обрабатываемых черенков как 1:2; при этом соотношение между удельными сопротивлениями токоподводящей жидкости и обрабатываемых черенков должно находится в пределе от 2 до 3.

4. Электростимуляция виноградных черенков должна производится при напряжённости электрического поля 14 В/м и экспозиции обработки 24 часа.

Автор выражает глубокую благодарность инженеру Данилову А.Е. за большую помощь, оказанную им при оформлении данной работы.

105 ВЫВОДЫ

1. Исследованиями и производственными испытаниями установлено, что предпосадачная электростимуляция черенков винограда улучшает кор-необразование черенков, что способствует более высокому выходу стандартных саженцев из школки.

2. Для осуществления электростимуляции черенков винограда целесообразно применять переменный ток частотой 50 Гц, подводя его к черенкам через токоподводящую жидкость.

3. Обоснованы оптимальные режимные параметры установки для электростимуляции черенков винограда. Напряжённость электрического поля в зоне обработки составляет 14 В/м, экспозиция обработки - 24 часа.

4. Производственные испытания, проведённые в АОЗТ "Родина" Крымского района показали, что разработанная установка работоспособна и позволяет повысить выход стандартных саженцев на 12%.

5. Экономический эффект от применения установки для электростимуляции корнеобразования черенков винограда составляет 68,5 тыс. рублей с 1 га.

1. A.C. 1135457 (СССР). Устройство для стимулирования прививок электрическим током. С.Ю. Дженеев, A.A. Лучинкин, А.Н. Сербаев. Опубл. в Б. И., 1985, №3.

2. A.C. 1407447 (СССР). Устройство для стимуляции развития и роста растений. Пятницкий И.И. Опубл. в Б. И. 1988, № 25.

3. A.C. 1665952 (СССР). Способ выращивания растений.

4. A.C. 348177 (СССР). Устройство для стимуляции черенкового материала. Северский Б.С. Опубл. в Б. И. 1972, № 25.

5. A.C. 401302 (СССР). Устройство для прореживания растений./ Б.М. Скороход, A.C. Кащурко. Опубл. в Б. И, 1973, № 41.

6. A.C. 697096 (СССР). Способ стимулирования прививок. A.A. Лучинкин, С.Ю. Джанеев, М.И. Таукчи. Опубл. в Б. И., 1979, № 42.

7. A.C. 869680 (СССР). Способ обработки виноградных прививок./ Жген-ти Т.Г., Когорашвили B.C., Нишнианидзе К.А., Бабиашвили Ш.Л., Хо-мерики Р.В., Якобашвили В.В., Датуашвили В.Л. Опубл. в Б. И., 1981, №37.

8. A.C. 971167 СССР. Способ кильчевания виноградных черенков / Л.М. Малтабар, П.П. Радчевский. опубл. 07.11.82. // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. - 1982. - № 41.

9. A.C. 171217 (СССР). Устройство для стимуляции черенкового материала. Кучава Г.Д. и др.

10. Ю.Алкиперов P.A. Применение электричества для борьбы с сорняками. -В кн.: труды Туркменского с. х. института. Ашхабад, 1975, вып. 18, №1, с. 46-51.11 .Ампелография СССР: Отечественные сорта винограда. М.: Лёг. и пищ. пром-сть, 1984.

11. Баев В.И. Оптимальные параметры и режимы работы разрядного контура при электроискровой предуборочной обработке подсолнечника. -Дисс. . канд. техн. наук. Волгоград, 1970. - 220 с.

12. Баран А.Н. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на процесс электротермохимической обработки. В кн.: Вопросы механизации и электрификации с. х.: Тезисы докладов Всесоюзной школы учёных и специалистов. Минск, 1981, с. 176- 177.

13. Басов A.M. и др. Влияние электрического поля на корнеобразование у черенков. Сад и огород. 1959. № 2.

14. Басов A.M. и др. Стимуляция прививок яблони электрическим полем. Труды ЧИМЭСХ, Челябинск, 1963, вып. 15.

15. Басов A.M., Быков В.Г., и др. Электротехнология. М.: Агропромиз-дат,1985.

16. Басов A.M., Изаков Ф.Я. и др. Электрозерноочистительные машины (теория, конструкция, расчёт). М.: Машиностроение, 1968.

17. Батыгин Н.Ф., Потапова С.М. и др. Перспективы использования факторов воздействия в растиниеводстве. М.: 1978.

18. Беженарь Г.С. Исследование процесса электрообработки массы растений переменным током на косилках плющилках. Дисс. . канд. техн. наук. - Киев, 1980. - 206 с.

19. Блонская А.П., Окулова В.А. Предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур в электрическом поле постоянного тока в сравнении с другими физическими методами воздействия. Э.О.М., 1982, № 3.

20. Бойко A.A. Интенсификация механического обезвоживания зеленой массы. Механизация и электрификация соц. сел. хозяйства, 1995, № 12, с. 38-39.

21. Болгарев П.Т. Виноградарство. Симферополь, Крымиздат, 1960.

22. Бурлакова Е.В. и др. Малый практикум по биофизике. М.: Высшая школа, 1964.-408 с.

23. Виноградное питомниководство Молдавии. К., 1979.

24. Воднев В.Т., Наумович А.Ф., Наумович Н.Ф. Основные математические формулы. Минск, Вышэйшая школа, 1995.

25. Войтович К.А. Новые комплексно-устойчивые сорта винограда и методы их получения. Кишинёв: Картя Молдовеняске, 1981.

26. Гайдук В.Н. Исследование электротепловых свойств соломенной резки и расчёт электродных запарников: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. -Киев, 1959, 17 с.

27. Гартман Х.Т., Кестер Д.Е. Размножение садовых растений. М.: 1963.

28. Гасюк Г.Н.,Матов Б.М. Обработка винограда электрическим током повышенной частоты перед прессованием. Консервная и овощесушильная промышленность, 1960, № 1, с. 9 11.31 .Голинкевич Г.А. Прикладная теория надёжности. М.: Высшая школа, 1977.- 160 с.

29. Грабовский Р.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1974.

30. Гузун Н.И. Новые сорта винограда Молдавии. Листок / МСХ СССР. -Москва: Колос, 1980.

31. Гунар И.И. Проблема раздражимости растений и дальнейшее развитие физиологии растений. Извест. Тимирязевской с. х. академии, вып. 2, 1953.

32. Дудник H.A., Щигловская В.И. Ультразвук в виноградном питомнико-водстве. В сб.: Виноградарство. - Одесса: Одесск. с. - х. ин-т, 1973, с. 138- 144.

33. Живописцев E.H. Электротехнология в сельскохозяйственном производстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1978.

34. Живописцев E.H., Косицин O.A. Электротехнология и электроосвещение. М.: ВО Агропромиздат, 1990.

35. Заявка № 2644976 (Франция). Способ стимулирования роста растений и/или деревьев и постоянные магниты для их осуществления.

36. Заявка № 920220 (Япония). Способ повышения продуктивности растительного и животного мира. Хаясихара Такэси.

37. Калинин Р.Ф. Повышение выхода черенков винограда и активация образования каллуса при прививке. В сб.: Уровни организации процессов у растений. - Киев: Наукова думка, 1981.

38. Каляцкий И.И., Синебрюхов А.Г. Энергетические характеристики канала искрового разряда импульсного пробоя различных диэлектрических сред. Э.О.М.,1966, № 4, с. 14 - 16.

39. Карпов Р.Г., Карпов Н.Р. Элктрорадиоизмерения. М.: Высшая школа, 1978.-272 с.

40. Киселёва P.A. Янтарная кислота как стимулятор роста привитых саженцев винограда. Агрономия, 1976, №5, с.133 - 134.

41. Коберидзе A.B. Выход в питомнике прививок виноградной лозы, обработанных стимуляторами роста. В сб.: Рост растений, Львов: Львовск. ун-т, 1959, с. 211-214.

42. Колесник JI.B. Виноградарство. К., 1968.

43. Кострикин И.А. Ещё раз о питомниководетве. "Виноград и вино России", №1, 1999, с. 10-11.

44. Кравцов A.B. Электрические измерения. М. ВО Агропромиздат, 1988. - 240 с.

45. Кудряков А.Г, Перекотий Г.П. Поиск оптимальных энергетических характеристик электрической цепи обработки черенков винограда. .// Вопросы электрификации сельского хозяйства. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). - Краснодар, 1998.

46. Кудряков А.Г, Перекотий Г.П. Электростимуляция корнеобразования виноградных черенков.// Новое в электротехнологии и электрооборудовании сельскохозяйственного производства. — (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 354 (382). Краснодар, 1996. - с. 18 - 24.

47. Куликова Т.И., Касаткин H.A., Данилов Ю.П. О возможности использования импульсного напряжения для предпосадочной электростимуляции картофеля. Э.О.М., 1989,№ 5, с. 62 63.

48. Лазаренко Б.Р. Интенсификация процесса извлечения сока электрическими импульсами. Консервная и овощесушильная промышленность, 1968, № 8, с. 9 - 11.

49. Лазаренко Б.Р., Решетько Э.В. Исследование влияния электрических импульсов на сокоотдачу растительного сырья. Э.О.М., 1968, № 5, с. 85-91.

50. Луткова И.Н., Олешко П.М., Быченко Д.М. Влияние токов высокого напряжения на укоренение черенков винограда. В и ВСССРД962, № 3.

51. Лучинкин A.A. О стимулирующем действии электрического тока на виноградные прививки. УСХА. Научные труды. Киев, 1980, вып. 247.

52. Макаров В.Н. и др. О влиянии СВЧ-облучения на рост плодовоягодных культур. ЭОМ. № 4. 1986.

53. Малтабар JI.M., Радчевский П.П. Руководство по производству прививок винограда на месте, Краснодар, 1989.

54. Малтабар Л.М., Радчевский П.П., Кострикин И.А. Ускоренное создание маточников интенсивного и суперинтенсивного типа. Виноделие и виноградарство СССР. 1987. - №2.

55. Малых Г.П. Состояние и перспективы развития питомниководства в России. "Виноград и вино России", №1, 1999, с. 8 10.

56. Мартыненко ИИ. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматики. М.: Колос. 1981. - 304 с.

57. Матов Б.М., Решетько Э.В. Электрофизические методы в пищевой промышленности. Кишинёв.: Картя Молдавеняскэ,1968, - 126 с.

58. Мельник С.А. Производство виноградного посадочного материала. -Кишинев: Госиздат Молдавии, 1948.

59. Мержаниан A.C. Виноградарство: 3-е изд. М., 1968.

60. Мичурин И.В. Избранные сочинения. М.: Сельхозгиз,1955.

61. Мишуренко А.Г. Виноградный питомник. 3-е изд. - М., 1977.

62. Павлов И.В. и др. Электрофизические методы предпосевной обработки семян. Механиз. и электрификация с. х. 1983. № 12.

63. Панченко А .Я., Щеглов ЮА. Электрическая обработка свекловичной стружки переменным электрическим током. Э.О.М., 1981,№ 5, с. 76 -80.

64. Пелих М.А. Справочник виноградаря. 2-е изд. - М., 1982.

65. Перекотий Г. П., Кудряков А. Г., Хамула А. А. К вопросу о механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Вопросы электрификации сельского хозяйства. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 370 (298). -Краснодар, 1998.

66. Перекотий Г.П. Исследование процесса предуборочной обработки растений табака электрическим током. Дис. . канд. техн. наук. - Киев, 1982.

67. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Винников A.B. и др. О механизме воздействия электрического тока на растительные объекты.// Научное обеспечение АПК Кубани. (Тр./Куб. ГАУ; Вып. 357 (385). - Краснодар, 1997.-с. 145- 147.

68. Перекотий Г.П., Кудряков А.Г. Исследование энергетических характеристик цепи электрообработки черенков винограда.// Энергосберегающие технологии и процессы в АПК (тезисы докладов научной конференции по итогам 1998 г.). КГАУ, Краснодар, 1999.

69. Пилюгина В.В. Электротехнологические способы стимуляции укоренения черенков, ВНИИЭСХ, НТБ по электрификации с. х., вып. 2 (46), Москва, 1982.

70. Пилюгина В.В., Регуш A.B. Электромагнитная стимуляция в растениеводстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1980.

71. Писаревский В.Н. и др. Электроимпульсное стимулирование семян кукурузы. ЭОМ. № 4, 1985.

72. Потебня A.A. Руководство по виноградарству. СПб, 1906.

73. Производство винограда и вина в России и перспективы его развития. "Виноград и вино России", №6, 1997, с. 2 5.

74. Радчевский П.П. Способ электрокильчевания виноградных черенков. Информ. Листок №603-85, Ростов, ЦНТИД985.

75. Радчевский П.П., Трошин Л.П. Методическое пособие по изучению сортов винограда. Краснодар, 1995.

76. Решетько Э.В. Использование электроплазмолиза. Механизация и электрификация соц. с. х., 1977, № 12, с. 11 - 13.

77. Савчук В.Н. Исследование электрической искры как рабочего органа предуборочной обработки подсолнечника. Дис. . канд. техн. наук. -Волгоград, 1970, - 215 с.

78. Саркисова М.М. Значение регуляторов роста в процессе вегетативного размножения, роста и плодоношения виноградной лозы и плодовых растений.: Автореф. дис. . доктора биолог, наук. Ереван, 1973- 45 с.

79. Свиталка Г.И. Исследование и выбор оптимальных параметров электроискрового прореживания всходов сахарной свеклы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Киев, 1975, - 25 с.

80. Серёгина М.Т. Электрическое поле как фактор воздействия обеспечивающий снятие периода покоя и активизацию ростовых процессов у растений лука репчатого на П3 этапе органогенеза. ЭОМ, № 4, 1983.

81. Серёгина М.Т. Эффективность использования физических факторов при предпосадочной обработке клубней картофеля. ЭОМ., № 1, 1988.

82. Соколовский A.B. Разработка и исследование основных элементов агрегата для предуборочной электроискровой обработки подсолнечника. Дис. . канд. техн. наук. - Волгоград, 1975, - 190 с.

83. Сорочану Н.С. Исследование электроплазмолиза растительных материалов с целью интенсификации процесса их сушки: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Челябинск, 1979, - 21 с.

84. Тавадзе П.Г. Влияние стимуляторов роста на выход первосортных прививок у виноградной лозы. Докл. АН УССР, сер. Биол. науки, 1950, №5, с. 953-955.

85. Тарьян И. Физика для врачей и биологов. Будапешт, Медицинский университет, 1969.

86. Тихвинский И.Н., Кайсын Ф.В., Ланда Л.С. Влияние электрического тока на процессы регенерации черенков винограда. СВ и ВМ, 1975, № 3

87. Трошин Л.П., Свириденко H.A. Устойчивые сорта винограда: Справ, изд. Симферополь: Таврия, 1988.

88. Турецкая Р.Х. Физиология корнеобразования у черенков и стимуляторы роста. М.: Изд-во АН СССР, 1961.

89. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений. М.: Высшая школа, 1980.

90. Фоэкс Г. Полный курс виноградарства. СПб, 1904.

91. Фурсов С.П., Бордиян В.В. Некоторые особенности электроплазмолиза растительной ткани при повышенной частоте. Э.О.М., 1974, № 6, с. 70 -73.

92. Чайлахян М.Х., Саркисова М.М. Регуляторы роста у виноградной лозы и плодовых культур. Ереван: Изд-во АН Арм.ССР, 1980.

93. Червяков Д.М. Исследование электрического и механического воздействия на интенсивность сушки травы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Челябинск, 1978, 17 с.

94. Шерер В.А., Гадиев Р.Ш. Применение регуляторов роста в виноградарстве и питомниководстве. Киев: Урожай, 1991.

95. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 1. Кишинёв, 1986.

96. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 2. Кишинёв, 1986.

97. Энциклопедия виноградарства в 3 т., том 3. Кишинёв, 1987.

98. Пупко В.Б. Реакщя виноградно1 лози на дно електромагштного поля. В зб.: Виноградарство i виноробство. - Киев: Урожай, 1974,№ 17.

99. Aktivace prerozenych elektickych proudu typu geo-fyto u sazenic revy virnie. Zahradnicfvi, 1986, 13.

100. Bobiloff W., Stekken van Hevea braziliensis, Meded. Alg. Proefst. Avros. Rubberserie, 94,123 126, 1934.

101. Christensen E., Root production in plants following localized stem irradiation, Science,119, 127-128, 1954.

102. Hunter R. E. The vegetative propagation of citrus, Trop. Agr., 9, 135 — 140, 1932.

103. Thakurta A. G., Dutt В. K. Vegetative propagation on mango from gootes (marcotte) and cuttings by treatment of high concentration auxin, Cur. Sci., 10, 297, 1941.

104. Seeliger R. Der neue Wienbau Crundlangen des Anbaues von Pfropfreben. -Berlin, 1933.-74p.рЩ^УТВЕРЖДАЮр по научной работе о ГАУ, профессор Ю.Д. Северин ^1999г.116