Разработка установки для посева семян с предварительной обработкой в СВЧ-поле

Прорастание семян – один из наиболее важных и сложных процессов, влияющих на прохождение всех последующих этапов развития организмов при вегетации растений. Он характеризуется интенсивным обменом веществ, при этом запасенные питательные вещества претерпевают значительные изменения, превращаясь в жизненно необходимые для растения соединения, которые обеспечивают нормальный рост и развитие зародыша [1].

Необходимо еще до посева воздействовать на семена так, чтобы при сложившихся благоприятных к прорастанию условиях, они всходили раньше, а растения приобретали полезные для себя и земледельца свойства. Другими словами, управлять будущим урожаем до посева, воздействуя на семена. Очень важно в начальный период жизни растений активизировать процессы обмена веществ, ведущие к быстрому прорастанию, способствующие повышению продуктивности и, в конечном счете, урожайности. Продуктивность, урожайность связаны с экологическими условиями прорастания семян. В Сибири они отличаются ослабленным действием физических факторов (свет, тепло, влага), что приводит к смещению физиологических и биохимических процессов, к задержке на начальных стадиях развития растения. К этому добавляются неблагоприятные условия формирования семян. Резкие колебания температуры и повышенная влажность в период созревания ведут к физиологической неполноценности семян (высокой влажности, длительному периоду покоя, низкой энергии прорастания и всхожести), что зачастую делает посевной материал некондиционным [2].

Современные тенденции в области стимуляции и обеззараживания семенного материала перед посевом направлены на поиск новых высокорациональных и экологически чистых технологий. Перспективным в решении поставленной задачи является способ обработки семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), который сочетает в себе электрические и тепловые процессы воздействия на семена и позволяет осуществлять их регулирование.

Цель исследований : разработка установки для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ-энергией.

Задача исследований: максимальное уменьшение затрат на предпосевную обработку семенного материала, предварительную транспортировку семян к СВЧ-установке и месту высева, предварительного их увлажнения и исключения дальнейшей транспортировки обработанных семян в склад для хранения.

Методика исследований состоит в разработке технологии подготовки семян к посеву, реализованной в последующем в установке для посева семян с предварительной обработкой их в СВЧ-поле при обеспечении максимальной эффективности использования СВЧ-обработки и получении готовой продукции в соответствии со стандартами.

В процессе обеззараживания семян энергией СВЧ-поля необходимо путем увлажнения разделить диэлектрические свойства семян и паразитирующих грибных и вирусных инфекций, находящихся на их поверхности и внутренних структурах [3, 4]. Это утверждение положено в основу предлагаемой технологии подготовки семян к посеву для последующей реализации ее в установке для посева семян с предварительной обработкой их в СВЧ-поле.

Подготовка семян сельскохозяйственных культур к посеву с использованием энергии СВЧ-поля проводится следующим образом [3, 4].

Предварительно готовят раствор прилипателей-пленкообразователей, микроэлементов, биологически активных веществ с учетом существующих рекомендаций по их приготовлению для данной культуры, состояния почвы и т.д. В водный раствор микроэлементов вводят биологически активные вещества (гуматы, гетероауксин, гибберллин, аминокислоты и т. д.) и прилипатели-пленкообразователи (жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), сахар, патока, силикатный клей и т. д.). Затем до начала термической обработки увлажняют семена раствором микроэлементов-прилипателей и биологически активных веществ.

Температура семян контролируется до начала обработки и после пирометром, термометром, термопарой или специальным прибором, учитывающим температуру и влажность семян.

Время обработки и температуру для различных партий семян подбирают заблаговременно. При настройке на режим семена обязательно проверяют на всхожесть до обработки и после.

Результаты исследований. Решением задачи предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур и стимуляции их ростовых процессов непосредственно перед посевом может служить разработанная установка для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ -энергией, на конструкцию которой авторами подана заявка на изобретение.

Известна установка для термической обработки сыпучих диэлектрических материалов [5], содержащая рабочую камеру, подключенную к СВЧ-генератору, загрузочное и разгрузочное устройства, размещенные диаметрально противоположно на стенке рабочей камеры, и транспортирующее устройство, при этом транспортирующее устройство установлено горизонтально и выполнено из ра-диопроницаемого цилиндра, на поверхности которого по винтовой линии с разрывом установлены металлические лопатки из немагнитного материала с возможностью изменения угла наклона, на концах которых закреплены гибкие элементы из радиопроницаемого материала, соприкасающиеся с нижней частью камеры, а нижняя часть рабочей камеры выполнена в форме полуцилиндра.

Известна установка для посева семян, выполненная в виде сеялки [6], включающей бункер для семян, семявысевающий аппарат, бороздообразователь, выполненный в виде одного или нескольких профильных катков, установленных на задней траверсе сеялки с расстоянием между катками, равным расстоянию между рядами посевов, и заделывающий орган в виде сетки для засыпания семян мульчирующим слоем почвы, подсоединенный к сеялке за профильными катками, перед которым размещены высевающие трубки семяпроводов в одной вертикальной плоскости с профильными катками, при этом рабочая поверхность катков выполнена в виде клиновидного элемента.

Недостатками указанных установок является:

• -    необходимость предварительной транспортировки семян к СВЧ-установке, предварительное их увлажнение и дальнейшая транспортировка обработанных семян в склад для хранения;

• -    отсутствие предпосевной обработки семян известными электрофизическими методами с целью обеззараживания и стимуляции их ростовых процессов.

Техническим результатом разработки установки для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ-энергией является расширение функциональных возможностей сеялки.

На рисунке приведен общий вид установки.

Установка для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ-энергией выполнена на платформе сеялки 1 , включающей бункер для семян 2 , семявысевающий аппарат 3 , бороздообра-зователь (профильные катки) 4 и заделывающий орган 5 , перед которым размещены высевающие трубки семяпроводов 6 , отличающейся тем, что она снабжена емкостью для увлажняющего раствора с трубопроводом 7 , соединенным с увлажняющим устройством 8 , расположенным перед рабочей камерой 9, в которой установлено транспортирующее устройство 10 , и подсоединенным к ней СВЧ-генератором 11 и блоком управления 12 , при этом бункер для семян расположен над рабочей камерой, к нижней части которой присоединены высевающие аппараты с высевающими трубками, сеялка приводится в движение транспортирующим агрегатом 13 .

Установка для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ-энергией

Установка работает следующим образом. Установку для посева семян с предпосевной обработкой их СВЧ-энергией, выполненной на платформе сеялки 1 , прицепляют к транспортирующему агрегату 13 , выполняющему также роль источника электричества либо устройства, передающего вращающий момент установленному электрогенератору.

Семена из бункера 2 поступают в увлажняющее устройство 8 , где с помощью форсунок происходит мгновенное увлажнение поверхности водой (микроэлементами) из емкости 7 через трубопровод. При помощи транспортирующего устройства 10 оригинальной конструкции семена тщательно перемешиваются и передвигаются в рабочую камеру 9 . В рабочей камере 9 происходит обработка семян энергией СВЧ-поля от СВЧ-генератора 11 , после чего семена поступают в семявы-севающий аппарат 3 и семявысевяющие трубки 6 расположенные после профильных катков 4 , семена погруженные в борозду образованную профильными катками 4 засыпаются слоем земли при помощи заделывающего органа 5 . Пуск, регулировка времени обработки, мощность обработки и установку прочих параметров осуществляется через блок управления 12 .

Выводы. В результате использования предлагаемой установки уменьшаются затраты на предпосевную обработку семенного материала, так как повышаются посевные качества семян, стимулируются ростовые процессы и происходит обеззараживание семенного материала с образованием питательной защитной пленки непосредственно перед высевом его в землю.

Предложенная установка позволит максимально уменьшить затраты на предпосевную обработку семенного материала, предварительную транспортировку семян к установке, месту высева, увлажнения и исключения транспортировки обработанных семян в склад для хранения.

Проведенные исследования, при их завершении и внедрении, могут исключить применение в борьбе с вредными организмами опасных импортных фунгицидов и инсектицидов, что является одним из путей снижения пестицидной нагрузки на окружающую среду.