автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Технология предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Иркутская государственная сельско-

кандидат технических наук, доцент Алтухов Игорь Вячеславович

Багаев Андрей Алексеевич,

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет», заведующий кафедрой электрификации и автоматизации сельского хозяйства, профессор

Долгих Павел Павлович, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», кафедра систе-моэнергетики, доцент

ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

Защита диссертации состоится «5» июля 2013 года в 9™ на выездном заседании диссертационного совета ДМ 220.037.01 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 664038, Иркутская область, Иркутский район, пос. Молодежный, ИрГСХА, ауд. 429.

Тел/факс: 8(391)227-36-09, e-mail: dissovet@kgau.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «_»_2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 90, КрасГАУ, учёному секретарю диссертационного совета ДМ 220.037.01 Бастрону Андрею Владимировичу.

хозяйственная академия".

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь ^----

диссертационного совета ^^Ъ Бастрон A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность темы. Для решения проблемы продовольственной безопасности страны и обеспечения населения продуктами питания собственного производства важное значение приобретает повышение урожаев полевых культур.

Совершенствование региональной структуры для производства продуктов питания возможно за счёт районов, обладающих наилучшими условиями для их возделывания с одновременным развитием ресурсосберегающей технологии и техники обработки и переработки продуктов.

В условиях Восточной Сибири, где созревание семян происходит при пониженных температурах, что приводит к их физиологической недозрелости, снижению энергии прорастания и всхожести, существует необходимость предпосевной обработки семян с целью повышения их посевных качеств.

Реализация ресурсосберегающих технологий во многом будет определяться масштабами использования электрической энергии. Перспективы развития электротехнологии для сельскохозяйственного производства показывают, что широкое применение получили установки, работающие на принципе использования электрической энергии, превращенной в энергию инфракрасного излучения, для обработки и переработки сельскохозяйственного сырья

Это связано с тем, что технические средства, работающие на принципе преобразования электрической энергии в энергию электротеплового излучения, просты, надежны, экономичны и, как правило, являются экологически чистыми. Электротепловое излучение при температуре воздействия до 55°С позволяет повысить биологическую активность семян, не повреждая ткань и структуру продукта.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствуют о том, что методы предпосевной обработки семян культурных растений, основанные на применении электрической энергии, не уступают традиционным методам, а по энергетическим и экологическим показателям значительно их превосходят.

В связи с вышеизложенным получение посевного материала с улучшенными качественными показателями при минимальном расходе энергии является актуальной задачей агропромышленного комплекса, решение которой должно включать в себя концепцию выбора и обоснование режимов электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Работа выполнена в НИЛ "Энергосбережение в электротехнологиях" энергетического факультета ИрГСХА в соответствии с тематическим планом-заданием НИР по заказу МСХ РФ за счет средств федерального бюджета в 2010 г. по теме "Теоретическое обоснование применения импульсных ИК-преобразователей в технологиях АПК", в 2011 г. - по теме "Разработка приёмов комплексной защиты зерновых культур от болезней, вредителей и сорняков на основе агрофитопатологического мониторинга".

Цель исследования. Повышение эффективности технологии предпосе ной обработки семян пшеницы путём совершенствования методов и средст энергоподвода с использованием электротеплового излучения для улучшени качественных показателей семян пшеницы.

Задачи исследования:

- провести анализ методов и средств улучшения посевных качеств и по вышения урожайности зерновых культур;

- обосновать электротехнологические параметры процесса термообра ботки и определить область экспериментальных исследований;

- разработать методику проведения исследований и определить эффек тивные режимы обработки семян пшеницы электротепловым излучением пр лабораторных и полевых условиях;

- разработать и изготовить установку для предпосевной обработки семя пшеницы электротепловым излучением;

- дать оценку экономической эффективности применения электротепло вого излучения в технологии предпосевной обработки семян к посеву.

Объект исследования. Режимы электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Предмет исследования. Взаимодействие параметров теплового излучения и качественных показателей семян пшеницы.

Методы исследования и степень достоверности результатов. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Решение поставленных задач базируется на известных теоретических положениях и научных принципах, разработанных ведущими учеными по фундаментальным и прикладным аспектам электрификации сельскохозяйственного производства, теории математической статистики, оптимизации, математического моделирования, алгоритмизации и программирования на базе современных технических средств. Основные выводы диссертационного исследования обоснованы теоретическими положениями и экспериментальными данными.

Научная новизна исследований:

- разработаны методика проведения исследований воздействия электро теплового излучения на лабораторную всхожесть, зараженность возбудителям семенных инфекций и урожайность семян пшеницы; алгоритм определени эффективных режимов тепловой обработки семян пшеницы;

- получены экспериментальные результаты и установлены эффективны режимы предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучение при лабораторных и полевых условиях;

- разработана установка для реализации технологии предпосевной обра ботки семян пшеницы электротепловым излучением.

Практическая значимость и реализация работы. Разработаны и опуб ликованы рекомендации по расчету и конструированию биостимуляторов се мян культурных растений для крестьянско-фермерских хозяйств.

Результаты выполненных научных исследований использованы в научно исследовательской лаборатории "Энергосбережение в электротехнологиях" на агрономическом факультете ФГБОУ ВПО "Иркутская государственная сель

скохозяйственная академия" в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Основные результаты исследований рекомендованы к внедрению в производство на базе предприятия ООО "НИВА" (Тайшетский район Иркутской области) и используются в учебном процессе кафедры энергообеспечения и теплотехники ФГБОУ ВПО "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" при изучении дисциплины электротехнология, а также при курсовом и дипломном проектировании.

Полученные результаты проведенных исследований создают базу для проектирования технических устройств предпосевной обработки семян пшеницы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- экспериментальные результаты и эффективные режимы предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением при лабораторных и полевых условиях;

- экспериментальная установка для предпосевной обработки семян пшеницы;

- технико-экономические показатели эффективности внедрения термообработки в технологию подготовки семян пшеницы для получения качественного посевного материала.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях ИрГСХА (2009-2013); Всероссийской научно-практической конференции ИрГТУ "Повышение эффективности и использования энергии в условиях Сибири" (Иркутск, 2010); расширенном заседании кафедры электроснабжения сельского хозяйства Института энергетики и управления энергетическими ресурсами агропромышленного комплекса КрасГАУ (Красноярск, 2011). Результаты исследований получили высокую оценку на выставках Всероссийского выставочного центра (г. Москва) и Иркутского международного выставочного центра "СибЭкспоЦентр" (г. Иркутск): "Агропромышленная неделя - 2009" (диплом), "Агропромышленная неделя - 2010" (2 диплома), XIII Российской агропромышленной выставке "Золотая осень -2011" (диплом и золотая медаль). Получен диплом II степени на втором этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов МСХ РФ (Красноярск, 2012).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 120 наименований, в том числе 2 на иностранном языке, приложений. Изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка и 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизн сформулированы цель и задачи исследования, основные положения, вынос мые на защиту.

В первой главе "Современное состояние и существующие методы пред посевной обработки семян зерновых культур" рассмотрены существующи способы повышения посевных качеств семян и урожайности в технология предпосевной обработки естественными и искусственными методами и средст вами. Проанализированы основные характеристики структурных элементо системы "излучатель - зерно".

Воздействие электрофизических методов и средств на семена различны сельскохозяйственных культур в процессах предпосевной обработки был предметом изучения многих ученых и специалистов. К работам в этой облает следует отнести исследования A.M. Басова, A.M. Башилова, И.Ф. Бородина А.Н. Васильева, Ф.Я. Изакова, Э.А. Каменира, A.A. Климова, Н.В. Ксенза, С.П Лебедева, Л.Г. Прищепа, И.Ф. Пяткова, A.M. Худоногова, Н.В. Цугленка, В.В. Шмигеля и многих других. Из анализа научных работ установлено, что электрофизические методы, как и традиционные методы предпосевной обработк семян пшеницы, имеют высокие и стабильные показатели энергии прорастания всхожести, силы роста и урожайности. Обоснована перспективность метод инфракрасного нагрева семян пшеницы для организации системы ее предпосевной обработки, последующего повышения урожайности и качества продукции.

Анализ основных свойств семян пшеницы как объекта предпосевной обработки показал, что изменение посевных качеств зерна происходит в результа те температурного воздействия. Эти изменения будут пропорциональны приложенному воздействию со стороны электротеплового излучения. Исследованию термостойкости и определению допустимой температуры нагрева семян пшеницы при предпосевной обработке посвящены работы Б.В. Дамана, A.A. Климова, С.Д. Птицына, И.Ф. Пяткова, A.M. Худоногова и ряда других ав торов. Рекомендованный в литературе и предварительно определенный собст венными опытами температурный интервал нагрева семян пшеницы, не вызы вающий снижения их всхожести, составляет 45-55°С.

Для обоснования выбора типа излучателя необходимо определить опти ческие свойства семян пшеницы. Исследования спектров поглощения теплово го излучения в области коротковолновых и средневолновых источников обо лочками различных зерновых культур показали, что оптические свойства зерн зависят от целого ряда факторов, основными из которых являются влагосодер жание зерна, его структура, цвет и состояние поверхности. В зависимости о перечисленных факторов поглощательная способность зерна в диапазоне дли волн от 1,0 до 6,0 мкм колеблется в пределах от 30 до 90 %. Ввиду этого наибо лее подходящим по своим спектральным характеристикам для проведения про цесса стимуляции семян электротепловым излучением являются излучатели К и ESC-1, у которых максимум излучения находится в пределах от 1, до 3,6 мкм.

Во второй главе "Теоретическое обоснование влияния параметров электротеплового излучения на повышение урожайности и улучшение качественных показателей семян пшеницы" выполнен комплекс теоретических исследовании по выбору эффективных режимов электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Принцип предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением заключается в следующем: вначале за счет нагрева излучателя электрическим током в нем генерируется энергия ИК-излучения, после чего она передается в виде электромагнитных колебаний к зерну, в котором энергия электромагнитных колебаний вновь превращается в теплоту, тем самым, приводя зерно в возбужденное состояние.

При стимуляции семян различными электрофизическими способами наблюдается явление электромагнито-фототермического синергизма, суть которого заключается в совместном действии электромагнитного поля, света и теплоты на посевные качества семян. В данной ситуации важно установить тепловые параметры при облучении семенного зерна. Исходя из рабочей гипотезы необходимо определить допустимую и максимально возможную скорости нагрева для процесса стимуляции посевных качеств семян тепловым излучением

Поток электротеплового излучения, упавший на семена пшеницы можно представить в виде условного расчетного потока, равного по эффективности действию алгебраической суммы отдельных монохроматических потоков-

Ч>р,=Шм-Фи), ' (1)

где Фр, - расчетный в отношении термообработки поток электротеплового излучения, Вт; Фи - однородный поток электротеплового излучения, входящий в общии расчетный поток, Вт; К,, - коэффициент относительной эффективности использования потока электротеплового излучения для термообработки.

Расчетное значение облученности:

где Ер, - расчетная величина создаваемой облученности, Вт/м2; Еи - однородная облученность, выражающая удельную плотность монохроматического потока Фх на единицу облучаемой поверхности, Вт/м2.

Удельная энергоемкость, называемая количеством или дозой облучения

потребная для выполнения процесса предпосевной обработки:

Нр, = Е>а-т, (з)

где Нр1 - доза облучения, Дж/м2; ^-однородная облученность, требуемая для

выполнения процесса предпосевной обработки, Вт/м2; г - продолжительность нагрева, с.

При переменной Ел доза облучения определится как

Нг1=^Е>гс1т, (4)

где г, и т2 - соответственно отсчет времени от начала до конца процесса предпосевной обработки.

Энергия, поглощенная семенами, расходуется на нагрев зерна и на потер энергии в окружающую среду путем конвекции. Потерями энергии на испаре ние влаги и в окружающую среду путем излучения в данном случае можн пренебречь ввиду быстротечности процесса предпосевной обработки и сравни тельно небольшой предельно допустимой температуры нагрева семян.

Степень изменения превышения температуры зерна за сравнительно ма лый промежуток времени определяется как

dt Т ~ Т-<\ F (5

где #тах - максимальное превышение температуры нагрева семян, К; Г - посто янная времени нагрева единичного зерна, с; т - время нагрева, с; Ах - коэффи циент поглощения энергии электротеплового излучения семенами; rj ~ КП излучателя; ак - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К; Р - мощность излучателя, Вт; F- площадь теплообмена, м2.

Обозначим

А> 'Л К

По уравнению (5) можно вести расчет скорости нагрева семян пшеницы при различных физико-механических свойствах его и в зависимости от различной плотности мощности излучателя.

Исследование уравнения (5) на максимум позволяет установить границы предельно допустимых скоростей нагрева семян пшеницы до предельно допустимой температуры в процессе предпосевной обработки. Техническое решение

будет определяться конструктивным фактором, то есть отношением Минимальное, оптимальное и максимальное значение главного конструктивного фактора определится как

ßL-v4- <"

где ¿min, 'opt. 'max - соответственно минимальное, оптимальное, максимально значение температуры нагрева семян.

Анализ работ по термообработке семян пшеницы и предварительны опыты показали, что за такие температуры для семян пшеницы можно принят соответственно 45, 50 и 55°С.

Связь между энергетическими и светотехническими параметрами в дан ном случае выражается формулой H.H. Ермолинского, которая отражает зави симость между плотностью мощности и облученностью:

F К,-г, К

где К/ - коэффициент использования потока излучения.

С учетом выражения (8) минимальная, оптимальная и максимальная дозы

Я - ~ '»J г Lf _(jopi~to) TT _ ~ tp) „ /О

T' "opt- ---т' "max- -J-,--Г. (."

где =

обобщенный комплексный показатель взаимодействия между

Входные параметры

Подготовка семнн к обработке

Тепловая стимуляция

потоком и семенами.

В третьей главе "Методика определения эффективных режимов тепловой обработки семян пшеницы" приводится анализ существующих методик исследований воздействия электротеплового излучения при проведении опытов. Методикой экспериментальных исследований предусматривалось проведение лабораторных и полевых работ. Определение всхожести семян осуществлялось по стандартной методике. Учет урожайности проводился по методике

Б.А. Доспехова. Разработан алгоритм проведения лабораторных и полевых опытов (рис. 1).

Для статистической обработки полученных результатов использовалась методика активного планирования, при которой основной задачей эксперимента является выбор плана, позволяющего при минимальном количестве опытов получить максимум информации.

Исходя из условия действия двух факторов (время обработки, с; температура обработки, °С), был выбран двухфакторный план эксперимента (табл.).

Программа исследований была заложена в матрицу планирования эксперимента. Схема лабораторного и полевого опытов включала 10 вариантов, в том числе один контрольный (без обработки).

Измерение выходных параметров

Обработка и анализ выходных параметров

Оценка выходных параметров

т

Отрицательный репльтаг

I

Корректировка пхолмы параметра»

Полижи и-льмыи результат

I_

О атипическая обрабоиса рсзулыаюи и IIх ¡ша.пи

Рисунок 1 — Алгоритм проведения экспериментов

Опрс.К' Н'ННС тффектинных режимов

т

Выводы

Уровни факторов и интервалы варьирования

Уровень фактора Интервал

-1 0 +1 варьирования

х1 - время обработки, с 1 3 5 2

х2 — температура обработки, °С 45 50 55 5

Биоэнергетические показатели семян пшеницы, отражающие степень жи вучести семян и эффективность методов предпосевной обработки, определяв лись путём замера электрического сигнала обработанных зёрен электронны^ осциллоскопом DSO 2100 (рис. 2, а).

Эксперименты по определению скорости нагрева семян пшеницы под-воздействием электротеплового излучения различной длины волны определяв лись на лабораторном стенде, представленном на рис. 2, б. Основные исследо^ вания проводились на средневолновых (Я = 3,6 мкм) и коротковолновых1 (А = 1,3 мкм) источниках излучения.

а б

Рисунок 2 - Общий вид электронного осциллоскопа ИБО 2100 (а); стенд для определения скорости нагрева семян пшеницы при воздействии электротеплового излучения (б): 1 - длинноволновый излучатель; 2 - средневолновый излучатель типа ЕСБ-1; 3 - коротковолновый излучатель типа КГ; 4 — прибор для определения терморадиационных характеристик; 5 - ИК-термометр

Для проведения лабораторных и полевых исследований после проведения предварительных- экспериментов и технических расчётов была разработана и сконструирована экспериментально-промышленная установка для предпосевной обработки семян растений (рис. 3) (подана заявка на патент изобретения). Общая мощность установки составляет 3 кВт. ;

Технология обработки семян на установке состоит в следующем. Перед! открытием заслонки бункера-дозатора установку включают в сеть 220 В и прогревают 600 с. После разогрева открывают заслонку бункера-дозатора и доби-' ваются истечения семенного материала в один слой по простейшему самотеч4 ному устройству. В результате взаимодействия потока теплового излучения и потока семенного материала осуществляется процесс биостимуляции.

Принцип работы самотечного устройства основан на свойстве сыпучести семян сельскохозяйственных культур, перемещающихся по лотку самотечного! устройства сплошным потоком в один слой под действием гравитационны^ сил. Основной характеристикой этого потока служит скорость его перемещен ния, которая определяет производительность биостимулятора и, в свою оче^ редь, зависит от параметров самотечного устройства и физико-механически^ свойств семян: объёмной массы, влажности, фрикционных характеристик и др.

Рисунок 3 - Установка для предпосевной обработки семян растений: 1 - бункер-дозатор; 2 - заслонка; 3 - воздуховод; 4 - щит управления; 5 -рама; 6 - калорифер; 7 - самотечное устройство; 8 - регулятор угла

наклона к горизонтальной поверхности; 9 - УФ-облучатель; 10- ИК-излучателъ коротковолновый; 11 - ИК-излучатель импульсный

средневолновый

Основными выходными параметрами при определении энергоэффективных режимов в лабораторных и полевых условиях явились: лабораторная всхожесть, зараженность зерна патогенной микрофлорой, зараженность семенными и листостеблевыми болезнями, фактическая урожайность.

В четвертой главе "Результаты лабораторных и полевых исследований" приведен анализ полученных экспериментальных данных с целью определения эффективных режимов электротеплового излучения.

Установлено, что температура нагрева семян (рис. 4) напрямую зависит от параметров электротеплового излучения. Получены уравнения регрессии:

у, = 83,9 +14,8х, -1,26^з+1Д2х,г+0,007х32-0,15х1Лз, (10)

уг = 19,4 + 14,7х, +0,067х3 -0,083х,2 -0,0001х32 -0,082х,х3, (11)

где .у, - температура нагрева семян пшеницы излучателем марки Е8С-1, °С; у2 -температура нагрева семян пшеницы излучателем марки КГ, С; х] - время нагрева, с; х3 - расстояние от излучателя до облучаемых семян, мм.

а б Рисунок 5 - Показатели биоэнергии семян пшеницы через месяц (30 дней) после I в0здЁ"» комбинированного излучения (а) и коротковолнового и среТееоТ- ' нового импульсного излучателей в отдельности (б)

Дисперсионный и регрессионный анализ дали возможность получить уравнения регрессии, описывающие процесс обработки- получить :

Л=-206,59+1,5х1+10,86Х2+0,208Х,2-0,107х22, ' (|2)

Рисунок 4 - Кривые нагрева семян пшеницы при облучении излучателем марки ЛЛС-/ (а) и излучателем марки КГ (б) I

В качестве параметра оптимизации была выбрана температура нагрева семян пшеницы, которая не должна превышать 55°С Анализ результатов пока '

Гщане™ ГоорГ°янии 90 мм при воздействии —

мощностью 500 Вт и на расстоянии 100 мм при воздействии коротковолнового, излучателя мощностью 500 Вт в течение 1-5 с тенп1 *оршковолнового, ницы не превышает 55°С. температура нагрева семян пше-

что би^Г„гГсеГНеР,ГИИ/еМЯН ПШ6НИЦЫ Чбре3 МеСЯЦ (30 «ней) показали, что биоэнергия семян, обработанных комбинированным излучением (рис 3)

больше биоэнергии семян, обработанных коротковолновым и средневолновым |

излучением каждого в отдельности, „а 90 о/о, что отражено на рисунке 5

у4 = -67,5 + 7,12л-, + 2,11х2 - 0,14л,2 - 0,01х2 - 0,13х,х2, (13)

у5 = -4,06-0,41х,+0,28х2+0,04х,2 -0,003х2, (14)

уб = -451,54 + 15х, + 19,18x2 — 0,2х2 + 0,05х,х2, (15)

у7 = 112,37 -1,7*, - 3,56х2 - 0,31х,2 + 0,03х22 + 0,0375х,х2, (16)

где JF3 _ всхожесть семян пшеницы, %; у4-у-, — соответственно, зараженность семян пшеницы грибами Bipolaris corokiniana, Fusarium oxysporum, Alternaria tennis и возбудителями плесневения Pénicillium sp., %.

В результате табулирования данных уравнений в программе STATISTICA 6.0 на персональном компьютере были построены графические зависимости. Результаты исследований влияния режимов электротеплового излучения приведены на рисунке 6.

Установлено, что лабораторная всхожесть обработанных семян (рис. 6, а) напрямую зависит от режимов электротеплового излучения. Предварительные исследования показали, что всхожесть необработанных семян (контроль обозначен на графике «•») составила 55 %. Повышение всхожести наблюдается при всех режимах. Наибольшее превышение всхожести над контролем наблюдается при режиме обработки с временем обработки 5 с, температурой 50 С -на 54,5 %, наименьшее — с временем обработки 1 с, температурой 45 С -на 25,4 %.

Для определения фитосанитарного состояния семян в наших исследованиях проведена предпосевная фитопатологическая экспертиза, которая выявила степень зараженности проростков болезнями и возбудителями. Фитоэкспертиза показала, что семена, использованные в опыте, инфицированы комплексом патогенов: грибами Alternaria tenuis, Bipolaris corokiniana, Fusarium oxysporum, возбудителями плесневения семян Pénicillium sp.

Предварительный анализ семян показал, что их зараженность грибами Bipolaris corokiniana составила 4 %. Этот показатель был взят как контрольный, относительно которого определялась эффективность тепловой обработки по данному роду патогена. Грибы Bipolaris corokiniana неоднозначно реагируют на изменение времени и температуры обработки. Наблюдается как снижение зараженности, так и ее некоторое увеличение. При минимальном времени обработки и температуре 50 и 55°С происходит увеличение зараженности от 25 до 75 %. Скорее всего, в данном случае создаются оптимальные условия для интенсивного развития микрофлоры. При увеличении времени обработки до 3 с, согласно полученной поверхности отклика (рис. 6, б), зараженность снижается при температуре 45 и 50°С от 37,5 до 87,5 % и повышается при 55°С на 125 %. Обработка семян в пределах 5 с приводит к значительному снижению только при температуре 45 и 55°С.

Рисунок 6-Зависимость лабораторной всхожести семян (а) а также запа женности семян, грибами Bipolaris corokiniana (б), Fusarium oZZum Z Alternaria tenuis (г) и водителями плесневения семян РепШШит7р.Z L параметров электротеплового излучения

Зараженность семян пшеницы грибами Fusarium oxysporum на контроле составила 1,5 %. При времени обработки 1 с обеззараживание семян не происходит при температуре обработки 45 и 50°С. Во всех остальных режимах зараженность грибами Fusarium oxysporum семян пшеницы снижается на 33,3 и 66,6 %.

Анализ результатов по влиянию электротеплового излучения на зараженность семян пшеницы грибами Alternaría temas (рис. 6, г) показал, что при всех режимах происходит значительное снижение относительно контроля. Наибольший эффект обеспечивают режимы с параметрами времени 5 с при разной температуре обработки.

Содержание возбудителей плесневения семян Penicillium sp. (рис. 6, д) имеет прямую зависимость от времени и температуры обработки. При увеличении параметров обработки наблюдается снижение возбудителей.

Анализ влияния электротеплового излучения на семенной патологический комплекс и жизнеспособность семян в условиях полевого опыта осуществлялся по схеме, аналогичной лабораторным опытам. Получены уравнения регрессии:

уг = -60,56 + 8х, + 2,1 8х2 - 0,2л:,2 + 0,0 \x¡ + 0,15x¡x2, (17)

у9 = -112,16 + 0.96х, + 4,8х2 - 0,Ц2 + 0,05х2 + 0,01 Зх,х2, (18)

yw=-257,01 + 8,96x1+10,685x2-0,350x?-0,102x¿-0,125xlx2, (19)

где ув~у9 - зараженность гельминтоспориозом и септориозом листьев пшеницы в фазу выхода в трубку, %; ую - урожайность, ц/га.

В результате табулирования данных уравнений в программе STATISTICA 6.0 были построены графические зависимости. Результаты исследований влияния режимов электротеплового излучения приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 - Зависимость зараженности гельминтоспориозом (а) и септориозом (б) листьев пшеницы и урожайности (в) от параметров электротеплового

излучения

КШ зо

. Ч \ . V

в

Рисунок 7 - Окончание

Показатели распространения и развития гельминтоспориоза листьев пше^ ницы в фазу выхода в трубку выявили зависимость от параметров электротеп лового излучения. Анализ полученных результатов показал, что зараженной С™ составляет 15 %. Как видно из рисунка 7, а, максимаГь ное снижение зараженности на 33,3 % наблюдается при режимах обработки со следующими параметрами: время обработки 5 с, температура обработки 45 и 55 С, время обработки 3 с, температура обработки 50°С. При параметрах со временем обработки 1 с и температуре обработки 50 и 55°С, 3 с и 55°С 5 с и 1 „ ЛГ^™0^ Н6 Уменьшается> а, наоборот, увеличивается от 6 6

до эо^о /о. '

Анализ зараженности септориозом показал, что у необработанных семян она составляет 10 %. Незначительное уменьшение септориоза листьев пшениц"

Г ~ ГпТТ: СО0ВРеменем обРаб°™ 5 с и температурой об|

работки 45 и 55 С - на 10 %, 3 с, 45°С - на 5 %. При остальных режимах эффект

обеззараживания отсутствует, но при этом распространение септориоза незна-!

Величина урожайности неоднозначно сказывается на пшенице в зависимости от режимов обработки. Положительный эффект наблюдается только при'

такжеН3ТсХ 5 с и "Ри температуре обработки 45 и 50°С а!

1акже з е., эи И 55 С.

обоаб^гТ™* ПРИбаВКЭ УР0ЖЗЯ наблюД?ется "Ри варианте со временем' троль на39,5 % Температуре 0браб0ТКИ 50 С " 8>7 '^а, что пРевь1Шает кон-!

В ходе совокупного анализа полученных лабораторных и полевых ре-1 зультатов по разработанным критериям установлен режим, рекомендованный5 для внедрения в технологию производства зерна пшеницы с параметрами- время обработки 5 с, температура обработки 50°С. Р |

В пятой главе "Технико-экономическое обоснование технологического процесса предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением" приведены результаты технико-экономического обоснования применения предлагаемой технологии и разработанной установки.

Экономическое обоснование технологии обработки семян энергией электротеплового излучения перед посевом показало, что данная технология позволяет увеличить урожайность до 8,7 ц/га и получить прибыль в размере 6765,7 руб/га. Срок окупаемости новой технологии составит 2,63 года, а величина чистого дисконтированного дохода за расчетный период при данной площади - 89553,4 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ электрофизических методов предпосевной обработки семян зерновых культур показал эффективность применения инфракрасного излучения ввиду простоты и высокой надежности. Существующие технологии и технические средства предпосевной обработки семян пшеницы с использованием инфракрасного излучения требуют совершенства в связи с недостаточной изученностью режимов воздействия электротеплового излучения на качественные показатели семян пшеницы.

2. Проведённые теоретические исследования по определению электротехнологических параметров процесса термообработки семян позволили определить область экспериментальных исследований обработки семян пшеницы электротепловым излучением (при мощности излучателей 500 Вт и длинах волн в диапазонах 1,3 и 3,6 мкм) при температуре нагрева от 45 до 55°С, времени нагрева от 1 до 5 с.

3. Проведённая в лабораторных и полевых условиях по методике активного планирования эксперимента предпосевная обработка семян пшеницы электротепловым излучением с изменением двух факторов (время обработки (т) 1...5 с, температура нагрева (t) 45...55°С) позволила получить уравнения регрессии по температуре нагрева и по качественным показателям семян, а также по фитосанитарному состоянию семян пшеницы, адекватно (при уровне значимости 0,05) описывающих процесс их обеззараживания, и определить эффективные режимы обработки семян пшеницы тепловым излучением.

4. Экспериментальные исследования по повышению посевных качеств семян пшеницы указали на высокую эффективность применения для условий Иркутской области электротеплового излучения в технологическом процессе предпосевной обработки. При анализе результатов лабораторных и полевых исследований, с временем обработки 5 с, температурой 45 и 50°С; 3 с и 50 и 55°С, установлено:

— увеличение лабораторной всхожести относительно контроля наблюдается при всех режимах обработки и находится в пределах 25,4-54,5 %;

- зараженность исследуемых образцов фитопатогенами после обработки тепловым излучением снизилась относительно контроля до 87,5 % по грибам Bipolaris corokiniana, до 66,6 - по грибам Fusarium oxysporum, до 73 - по грибам Alternaría tennis, до 90,9 % - по возбудителям плесневения Pénicillium sp.;

- снижение зараженности листьев пшеницы листовыми инфекциям гельминтоспориозом - до 33,3 %, септориозом - до 10 %

5. Предложенная технология предпосевной обработки семян пшениц базирующаяся на использовании разработанной установки, позволяет пР сконструированном самотечном устройстве и бункер-дозаторе добиваться и течения семенного материала в один слой с первоначальной обработкой вь полняемои при помощи калорифера в камере «пробуждения», расположенной бункер-дозаторе. За счёт установки винтовых креплений на самотечном ус роистве появляется возможность изменять угол наклона самотечного устройс ва и расстояние между излучателями и облучаемой поверхностью, что позвол ет равномерно производить нагрев семян электротепловым излучением. Данна установка дает возможность определить и реализовать эффективные режим электротеплового излучения в технологиях предпосевной подготовки семян , обеспечивает увеличение урожайности до 8,7 ц/га (39,5 %)

6. По результатам исследований подготовлены рекомендации для органи зации предпосевной обработки семян пшеницы. При норме высева семя 230 кг/га производительность предлагаемой установки составляет 200 кг/ч Ис пользование предлагаемой технологии позволяет получить годовую экономи в размере 6765,7 руб. при площади возделывания, равной 1 га, а величина чисто го дисконтированного дохода при данной площади равна 89553,4 руб Срок оку паемости капитальных вложений в установку составляет 2,63 года.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Научные публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Алтухов, К. В. Изменение основных качественных показателей семян пшеницы после воздействия различными облучателями / КВ. Алтухов, В. Д. Очиров, В. А. Федотов // Вестн. ИрГСХА.-2010 -№40 -С 107-115

2. Алтухов, КВ. Взаимодействие ИК-излучения различных длин волн на семена пшеницы К.В. Алтухов, В.А. Федотов И Ползунов, вестн. - 2011. -

— Ч. 1. — С. 156—159.

/ И в 3; АптуХОв1 Влпя,,ис импульсного ИК-излучения на семена пшеницы / КВ. Алтухов, В.А. Федотов II Вестн. ИрГСХА. - 2012. - № 50. - С. 123-129.

Научное издание

_ 4. Худоногов, А.М. Применение ИК-биостимуляторов семян в сельскохозяйственных предприятиях Иркутской области: рекомендации /А.М. Худоногов И. В. Алтухов, В.Д. Очиров, В.А. Федотов. - Иркутск, 2011. - 43 с.

Сборники научных трудов

5. Федотов, В.А. Предпосевная обработка семян растений с применением электротехнологического оборудования / В.А. Федотов // Научные исследования студентов в решении актуальных проблем АПК: сб. студ. науч конф (Ип-кутск, 3-4 марта 2009 г.). - Иркутск: ИрГСХА, 2009. - С 175-177

пяг 6-~А?7Л°в: КВ' ЭлеКТр0ТСХН0Л0ПШ в предпосевной обработке семян растении / КВ. Алтухов, В.А. Федотов // Вестн. ИрГСХА. - 2009. - № 37. -С.39 43.

7. Алтухов, IIB. Технология предпосевной обработки зерна энергоэффективными методами / И.В. Алтухов, В.А. Федотов // Повышение эффективности производства энергии в условиях Сибири: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 26-30 апр. 2010 г.) / под общ. ред. В.В. Федчи-шина. - Иркутск: ИрГТУ, 2010. - С. 464-468.

8. Алтухов, И. В. Технологии предпосевной обработки семян / И. В. Алтухов, В.А. Федотов И Инновационные технологии в АПК: мат-лы регион, науч.-практ. конф. мол. учёных СФО с междунар. участием (Иркутск, 12-14 мая 2010 г.). - Иркутск: ИрГСХА, 2010. - С. 322-325.

9. Алтухов, И.В. Воздействие ИК-излучения на урожайность семян пшеницы / И.В. Алтухов, В.А. Федотов II Научные достижения производству: мат-лы науч.-практ. конф. мол. учёных с междунар. участием (Иркутск, 20-22 апр. 20.11 г.). - Иркутск: ИрГСХА, 2011. -С. 330-334.

10. Алтухов, И В. Влияние ИК-излучения на биоэнергетические показатели семян пшеницы / II.В. Алтухов, В.А. Федотов II Природа и сельскохозяйственная деятельность человека: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. (Иркутск, 23-27 мая 2011 г.). - Иркутск: ИрГСХА, 2011.-Ч. 1.-С. 179-183.

11. Федотов, В.А. Влияние биоэнергетических показателей семян пшеницы, подвергшихся обработке ИК-излучением на урожайность / В.А. Федотов, О.Н. Цыдыпова И Научные исследования и разработки к внедрению в АПК: сб. междунар. науч.-практ. конф. мол. учёных (Иркутск, 19-20 апр. 2012 г.). -Иркутск: ИрГСХА, 2012. - С. 62-67.

12. Алтухов, И. В. Влияние биоэнергетических показателей на урожайность семян пшеницы после проведения обработкой ИК-излучением / II.В. Алтухов, В.А. Федотов II Актуальные вопросы технического, технологического и кадрового обеспечения АПК: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. (Иркутск, 25-26 сент. 2012 г.). - Иркутск: ИрГСХА, 2012. - С. 209-214.

13. Федотов В. А. Эффективность применения импульсных ИК-излучателей на примере семян пшеницы / В.А. Федотов, И.В. Алтухов // Инновационные энергосберегающие технологии: плен. докл. и тез. (Москва, 8-9 нояб. 2012 г.). - М.: МГАУ, 2012. - С. 112-113.

Подписано в печать 31.05.2013 г. Формат 60x80 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Издательство Иркутской государственной сельскохозяйственной академии 664038, Иркутская область, Иркутский район, пос. Молодежный

ФГБОУ ВПО «ИРКУТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Ті

На правах рукописи

04201 360558

Федотов Виктор Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском

хозяйстве

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель к.т.н., доцент И.В. Алтухов

Иркутск 2013

Оглавление

Введение.................................................................................................................4

Глава 1 Современное состояние и существующие методы предпосевной обработки семян зерновых культур..........................................................9

1.1 Существующие методы предпосевной обработки семян растений.............................................................................................................................9

1.2 Применение ИК-лучей для термообработки зернового сырья в различных технологических процессах пищевой промышленности и

АПК...............................................................................................................................14

1.3 Основные характеристики структурных элементов системы «излучатель - зерно».........................................................................................20

1.3.1 Основные свойства зерна пшеницы как объекта термообработки..............................................................................................................................20

1.3.2 Основные характеристики излучателей..........................................29

1.4 Выводы, цель работы и задачи исследования...................................33

Глава 2 Теоретическое обоснование влияния параметров электротеплового излучения на повышение урожайности и улучшения качественных показателей семян пшеницы................................................................35

2.1 Технология тепловой обработки семян пшеницы и ее особенности................................................................................................................................35

2.2 Анализ взаимодействия системы «излучатель - зерно» в технологии предпосевной обработки семян...................................................................37

2.3 Обоснование эффективности импульсных преобразователей излучения в технологии предпосевной обработки семян..............................47

2.4 Выводы..................................................................................51

Глава 3 Методика определения эффективных режимов тепловой

обработки семян пшеницы..................................... ......................................................52

3.1 Активное планирование эксперимента по определению эффективных режимов предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением...................................................................................................53

3.2 Методика определения биоэнергетического показателя и скорости нагрева семян пшеницы....................................................................59

3.3 Технический расчёт биостимулятора..............................................61

3.4 Методика проведения лабораторного опыта по определению эффективных режимов тепловой обработки семян пшеницы...........................64

3.5 Методика проведения полевого опыта по определению эффективных режимов тепловой обработки семян пшеницы........................................67

3.6 Выводы....................................................................................72

Глава 4 Результаты лабораторных и полевых исследований......................73

4.1 Результаты исследований по снятию кривых нагрева.......................73

4.2 Результаты исследований по определению биоэнергии семян пшеницы............................................................................................75

4.3 Результаты влияния параметров электротеплового излучения

на семена пшеницы в лабораторных условиях.............................................78

4.3.1 Результаты по влиянию параметров электротеплового излучения на качественные показатели семян пшеницы........................................78

4.3.2 Результаты по влиянию параметров электротеплового излучения на фитосанитарное состояние семян пшеницы......................................83

4.4 Результаты влияния параметров электротеплового излучения

на семена пшеницы при полевых исследованиях..........................................90

4.5 Выводы...................................................................................94

Глава 5 Технико-экономическое обоснование технологии предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением.........................96

5.1 Расчёт капиталовложений...........................................................97

5.2 Расчет годовых эксплуатационных затрат.......................................97

5.3 Расчет чистого дисконтированного дохода за три года....................100

Основные выводы по диссертации..................................................................102

Список литературы.........................................................................................104

Приложение........................................................................................................116

Введение

Актуальность темы. Для решения проблемы продовольственной безопасности страны и обеспечения населения продуктами питания собственного производства важное значение приобретает повышение урожаев полевых культур.

Совершенствование региональной структуры для производства продуктов питания возможно за счёт районов, обладающих наилучшими условиями для их возделывания с одновременным развитием ресурсосберегающей технологии и техники обработки и переработки продуктов.

В условиях Восточной Сибири, где созревание семян происходит при пониженных температурах, что приводит к их физиологической недозрелости, снижению энергии прорастания и всхожести, существует необходимость предпосевной обработки семян с целью повышения их посевных качеств.

Реализация ресурсосберегающих технологий во многом будет определяться масштабами использования электрической энергии. Перспективы развития электротехнологии для сельскохозяйственного производства показывают, что широкое применение получили установки, работающие на принципе использования электрической энергии, превращенной в энергию инфракрасного излучения, для обработки и переработки сельскохозяйственного сырья.

Это связано с тем, что технические средства, работающие на принципе преобразования электрической энергии в энергию электротеплового излучения, просты, надежны, экономичны и, как правило, являются экологически чистыми. Электротепловое излучение при температуре воздействия до 55°С позволяет повысить биологическую активность семян, не повреждая ткань и структуру продукта.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствуют о том, что методы предпосевной обработки семян культурных растений, основанные на применении электрической энергии, не уступают традиционным методам, а по энергетическим и экологическим показателям значительно их превосходят.

В связи с вышеизложенным получение посевного материала с улучшенными качественными показателями при минимальном расходе энергии является актуальной задачей агропромышленного комплекса, решение которой должно включать в себя концепцию выбора и обоснование режимов электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Работа выполнена в НИЛ "Энергосбережение в электротехнологиях" энергетического факультета ИрГСХА в соответствии с тематическим планом-заданием НИР по заказу МСХ РФ за счет средств федерального бюджета в 2010 г. по теме "Теоретическое обоснование применения импульсных РЖ-преобразователей в технологиях АПК", в 2011 г. - по теме "Разработка приёмов комплексной защиты зерновых культур от болезней, вредителей и сорняков на основе агрофитопатологического мониторинга".

Цель исследования. Повышение эффективности технологии предпосевной обработки семян пшеницы путём совершенствования методов и средств энергоподвода с использованием электротеплового излучения для улучшения качественных показателей семян пшеницы.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить ряд взаимосвязанных между собой задач:

- провести анализ методов и средств улучшения посевных качеств и повышения урожайности зерновых культур;

- обосновать электротехнологические параметры процесса термообработки и определить область экспериментальных исследований;

- разработать методику проведения исследований и определить эффективные режимы обработки семян пшеницы электротепловым излучением при лабораторных и полевых условиях;

- разработать и изготовить установку для предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением;

- дать оценку экономической эффективности применения электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян к посеву.

Объект исследования. Режимы электротеплового излучения в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Предмет исследования. Взаимодействие параметров теплового излучения и качественных показателей семян пшеницы.

Методы исследования и степень достоверности результатов. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Решение поставленных задач базируется на известных теоретических положениях и научных принципах, разработанных ведущими учеными по фундаментальным и прикладным аспектам электрификации сельскохозяйственного производства, теории математической статистики, оптимизации, математического моделирования, алгоритмизации и программирования на базе современных технических средств. Основные выводы диссертационного исследования обоснованы теоретическими положениями и экспериментальными данными.

Научная новизна исследований:

- разработаны методика проведения исследований воздействия электротеплового излучения на лабораторную всхожесть, зараженность возбудителями семенных инфекций и урожайность семян пшеницы; алгоритм определения эффективных режимов тепловой обработки семян пшеницы;

- получены экспериментальные результаты и установлены эффективные режимы предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением при лабораторных и полевых условиях;

- разработана установка для реализации технологии предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением.

Практическая значимость и реализация работы. Разработаны и опубликованы рекомендации по расчету и конструированию биостимуляторов семян культурных растений для крестьянско-фермерских хозяйств.

Результаты выполненных научных исследований использованы в научно-исследовательской лаборатории "Энергосбережение в электротехнологиях" и на агрономическом факультете ФГБОУ ВПО "Иркутская государственная сельско-

хозяйственная академия" в технологии предпосевной обработки семян пшеницы.

Основные результаты исследований рекомендованы к внедрению в производство на базе предприятия ООО "НИВА" (Тайшетский район Иркутской области) и используются в учебном процессе кафедры энергообеспечения и теплотехники ФГБОУ ВПО "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" при изучении дисциплины электротехнология, а также при курсовом и дипломном проектировании.

Полученные результаты проведенных исследований создают базу для проектирования технических устройств предпосевной обработки семян пшеницы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- экспериментальные результаты и эффективные режимы предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением при лабораторных и полевых условиях;

- экспериментальная установка для предпосевной обработки семян пшеницы;

- технико-экономические показатели эффективности внедрения термообработки в технологию подготовки семян пшеницы для получения качественного посевного материала.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на ежемесячных семинарах НИЛ «Энергосбережение в электротехнологиях» ИрГСХА и кафедры ЭПС ИрГУПС (Иркутск, 2009-2013); ежегодных конференциях «СХ АО Белореченское в ИрГСХА» (Иркутск, 2009-2012); научно-практической конференции ИрГСХА «Научные достижения производству» (Иркутск, 2010); Ш-м, 1У-м и У-м региональных научно-практических семинарах ИрГСХА «Чтения И.П. Терских» (Иркутск, 2010, 2011, 2012); научно-практической конференции ИрГСХА «Достижения и перспективы развития энергетического факультета» (Иркутск, 2009); международной научно-практической конференции ИрГСХА «Рациональное природопользование и энергосберегающие технологии в агропромышленном комплек-

се» (Иркутск, 2010); всероссийской научно-практической конференции ИрГТУ «Повышение эффективности и использования энергии в условиях Сибири» (Иркутск, 2010); региональной научно-практической конференции ИрГСХА «Инновационные технологии в АПК» (Иркутск, 2010); международной научно-практической конференции «Природа и сельскохозяйственная деятельность человека» (Иркутск, 2011); получен диплом II степени на II этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых ВУЗов МСХ РФ (Красноярск, 2012); результаты исследований получили высокую оценку на выставках Всероссийского выставочного центра (г. Москва) и Иркутского международного выставочного центра «Сибэкспоцентр» (г. Иркутск): «Агропромышленная неделя - 2009» (диплом), «Агропромышленная неделя - 2010» (2 диплома), XIII Российская агропромышленная выставка «Золотая осень - 2011» (диплом и золотая медаль).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 120 наименований, в том числе 2 на иностранном языке, приложений. Изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка и 25 таблиц.

Работа является продолжением и развитием экспериментальных и теоретических исследований, проводимых в ИрГСХА проф. A.M. Худоноговым.

Глава 1 Современное состояние и существующие методы предпосевной обработки семян зерновых культур

В полевом растениеводстве предпосевная обработка семян пшеницы является одним из важнейших процессов агротехники, который позволяет повысить качественные и биоэнергетические показатели семян. К качественным показателям пшеницы относятся всхожесть семян, энергия прорастания, сила роста ростков и урожайность [23].

1.1 Существующие методы предпосевной обработки семян растений

Предпосевную обработку семян проводят для активации в них физико-химических реакций, что способствует более интенсивному усвоению зародышем семени питательных веществ из почвы. При этом ускоряется прорастание семян, возрастает интенсивность фотосинтеза, а в неблагоприятных условиях растения оказываются более устойчивыми и дают повышенные урожаи [39].

На сегодняшний день в мире и в Российской Федерации известно большое количество методов для повышения качественных и энергетических показателей семян культурных растений.

Методы воздействия на семена с целью их стимуляции очень многочисленны и разнообразны: это химические, механические, биохимические, электрофизические и др. Основное же распространение получили методы химической и электрофизической обработки.

Использование химических препаратов для предпосевной обработки семян достаточно широко исследовано и получена высокая эффективность такого метода, однако он связан с применением дорогостоящих обрабатывающих препаратов, оказывающих негативное воздействие на обслуживающий персонал и губительное - на живую материю почвы. Живая материя организма беззащитна против отравляющих веществ, поскольку для нее не известна природа и строение ядохимикатов.

Среди традиционных методов предпосевной обработки одним из эффективных считается воздушно-солнечный обогрев. Обязательным условием обработки данным методом является наличие сухой и ясной погоды. Зерно в зависимости от влажности, рассыпают слоем толщиной 10-15 см. На 1 тонну зерна приходится примерно 15 м площади. Этот метод имеет показатели по повышению полевой всхожести, примерно 8%, и урожайности - на 6%. Отрицательными сторонами воздушно-солнечной сушки являются ее трудоемкость, зависимость от метеорологических условий и потребность в специально подготовленных площадках.

Существует и комбинированное использование двух вышеперечисленных методов: воздушно-тепловой и химический [98, 105]. Метод более прогрессивен по отношению предыдущим, но также трудоемок и химически опасен.

Удобством по отношению комбинированному обладает метод активного вентилирования. Сущность приема заключается в интенсивном продувании насыпи зерна наружным или подогретым воздухом при помощи специальных устройств и приспособлений. Достоинствами метода являются то, что семена можно прогревать в любое удобное время, независимо от погоды, с достаточно высокой производительностью [78]. Однако при этом он трудоемок, продолжителен по времени обработки и технически не совершенен, что в свою очередь, снижает эффективность данного метода.

Более практичными с точки зрения производства являются электрофизические методы, позволяющие, используя электроэнергию, получать высокоэффективные технологии подготовки семян к посеву с минимальными трудовыми и материальными затратами, позволяющими автоматизировать процесс и тем самым повысить качество обработки [13].

Во�