УФ светодиодная облучательная установка для обработки семян перед посевом

Введение. Положительное воздействие п^едпосевной об^аботки семян УФ излучением заключается в повышении эне^гии п^о^астания семян и их всхожести, что обеспечивает устойчивые у^ожаи деко^ативных культу^, используемых для озеленения го^одов т д^угих населенных пунктов [1, 2, 3, 4, 5, 6 ].

Целью ^аботы является ^аз^аботка эне^госбе^егающей УФ светодиодной облучательной установки для п^едпосевной об^аботки семян д^евесных культу^.

Объект и методика. Хвойные ^астения – это лучшее ук^ашение любого па^ка или сада, неотъемлемая составляющая сов^еменного дизайна. К достоинствам хвойных ^астений относятся их долговечность, неп^ихотливость, вечнозеленость, т.е. возможность сох^анять свои деко^ативные свойства к^углый год. По данным специалистов, хвойные заде^живают пыль в 30 ^аз больше, чем осина, в 12 ^аз больше, чем бе^еза, а фитонцидов выделяют в 2 ^аза больше, чем лиственные по^оды. Все это гово^ит о том, что сов^еменному ландшафтному дизайну очень сложно обходиться без хвойных ^астений.

B XVI-XVIII столетиях отк^ытие Аме^ики и о^ганизация колоний в Индии, Индокитае и Аф^ике в активизи^овали ввоз в

Ев^опу ^азнооб^азных ^астений из этих ст^ан. Фло^а Севе^ной Аме^ики значительно п^евосходила фло^у Ев^опы, кото^ая к тому в^емени насчитывала 845 видов д^евесных ^астений.

Одним из пе^вых введением в культу^у видов хвойных ^астений из Севе^ной Аме^ики в Ев^опу начал заниматься ф^анцуз Анд^е Мишо (1746-1802), кото^ый вместе сыном в течение т^идцати лет пе^есылал из Севе^ной Аме^ики во Ф^анцию большое количество семян хвойных по^од, что позволило обогатить сады и па^ки Ф^анции ценными видами ^астений, с^еди кото^ых была и туя западная. (Гу^ский, 1957). С 1777 г. немецкий капитан Ф.А. Bангенгейм занимался изучением п^именения аме^иканских д^евесных ^астений. Результаты своих исследований он опубликовал в обши^ной моног^афии, в кото^ой обосновал возможность п^именения аме^иканских д^евесных по^од в лесном хозяйстве не только Ге^мании, но и Ев^опы. B конце XIX в. в Ге^мании были опубликованы б^ошю^ы Д. Бута о пе^спективах использования севе^оаме^иканскиъ хвойных ^астений для озеленении Ев^опы.

B России севе^оаме^иканские виды хвойных д^евесных ^астений впе^вые появились в XVIII столетии, когда были завезены туя западная, можжевельник ви^гинский, сосна Bеймутова и ^яд листопадных де^евьев. П^и этом большинство севе^оаме^иканских видов было п^ивлечено из Западной Ев^опы, а некото^ые -непос^едственно из Севе^ной Аме^ики. B 1756 г. в г. Москве, на Bо^обьиных го^ах, Демидов создал частный ботанический сад, в кото^ом, по заключению академика Палласа, насчитывалось в отк^ытом г^унте и о^анже^еях 2224 вида ^азличных ^астений, с^еди кото^ых в о^анже^еях соде^жались сосна Bеймутова и два вида туи (западная и складчатая или гигантская). Массовое ^асп^ост^анение севе^оаме^иканских видов хвойных ^астений в Россию началась после о^ганизации ботанических садов в Санкт-Пете^бу^ге и Москве. По данным А.B. Гу^ского (1957) в се^едине ХХ столетия в России насчитывалось уже 470 видов фло^ы Севе^ной Аме^ики, в том числе 62 вида хвойных ^астений, что составило почти четве^ть всех завезенных в Россию видов.

Тую называют «севе^ным белым кед^ом» или «аме^иканском де^евом жизни». Род туи насчитывает 6 видов. Самой популя^ной в России считается туя западная, кото^ая обладает хо^ошей зимостойкостью и неп^ихотливостью к условиям вы^ащивания, что отк^ывает ей ши^окие возможности для озеленения го^одов России. Повышенная устойчивость туи к соде^жанию в^едных п^имесей в воздухе позволяет использовать ее для зеленого ст^оительства в большей части те^^ито^ии России. С^еди всех видов ^ода туя западная наиболее мо^озоустойчива: пе^еносит мо^озы ниже минус

35°С, Туи хо^ошо пе^еносят пе^есадку, особенно весеннюю.

Bысаживая ^астения г^уппами, между ними выде^живают ^асстояние от 3 до 5 м, о^иенти^уясь на ^азме^ будущих де^евьев. B аллеях туи обычно сажают в 4 мет^ах одну от д^угой. Тую можно посадить близко к дому, так как она безопаснее п^и пожа^е, чем д^угие хвойные по^оды, нап^име^ пихта. Это связано с тем, что у туи более плотная д^евесина и много влаги в хвое. Хо^ошо сочетаются туи с тсугой, кипа^исом, лиственницей ев^опейской, елью восточной и т.д.

Bо всем ми^е туя высоко ценится за деко^ативность. Эта хвойная вечнозеленая по^ода к^асива и зимой, и летом. Тую называют

«кипа^исом Севе^а».

Рисунок 1 - Молодые шишки (слева) и з^елые шишки (сп^ава) туи западной

Шишки туи мелкие длиной от 0,8 до 1 см. П^и соз^евании чешуи шишки п^иотк^ываются и оттуда вылетают плоские с узкими к^ыльями семена, масса 1000 штук кото^ых ^авна 1,4-1,8 г, (для с^авнения масса 1000 семян огу^ца изменяется от 14 до 18 г).

Рисунок 2 - Семена туи западной

П^едпосевное облучение семян УФ излучением существенно увеличивает эне^гию п^о^астания, всхожесть, повышает у^ожайность и качество п^одукции. Bместе с этим, этот способ п^едставляет инте^ес в виду своей п^остоты, дешевизны, эне^гоэффективности, высокой п^оизводительности и экологичности, т. к. УФ светодиоды (УФ LED) не соде^жать ^туть в отличие от ^аз^ядных ламп [7, 8, 9, 10, 11, 12].

Для п^едпосевной УФ об^аботки семян нами использовалась установка, изоб^аженная на ^ис. 3..

Рисунок 3 – Схема УФ светодиодной облучательной установки

1 – источник излучения – светодиодная мат^ица, 2 – п^иводной механизм лотка, 3 – подвижный лоток, 4- ПЛК, 5 – блок питания 6 – ^абочая каме^а облучения

B качестве источника излучения используем ульт^афиолетовую светодиодную мат^ицу с длиной волны 360 нм и уп^авляющей д^айве^ SHL0020U V (^ис. 4), технические ха^акте^истики кото^ых п^иведены в таблице 1.

Ко^пус установки, панели уп^авления, лотка выполнен из ABS пластика изготавливается с использованием 3D п^инте^а по данным заг^уженной модели. Разме^ы ко^пуса 150х150 мм.

Рабочая пове^хность лотка пок^ыта от^ажающей пленкой и составляет 100 х 100 мм.

Для уп^авления ^аботой установки используем п^ог^амми^уемый логический кот^олле^, для кото^ого была написана п^ог^амма на языке функционально-блоковых диаг^амм (FBD), изоб^аженная на ^ис. 5 [13, 14, 15, 16, 17].

Рисунок 4 - Общий вид ульт^афиолетовой светодиодной мат^ицы и уп^авляющего д^айве^а SHL0020UV и технические ха^акте^истики

Таблица 1 Технические ха^акте^истики ульт^афиолетовой светодиодной мат^ицы и уп^авляющего д^айве^а SHL0020UV

Па^амет^	Значение
1. Длина волны, нм	360
2. Угол ½ я^кости	200
3. Нап^яжение UMIN / UMAX, B	4B / 16B
4. Ток пот^ебления от источника 5 B, мА	230
5. Ток пот^ебления от источника 12 B, мА	100
6. Количество светодиодов., шт.	18
7. Защита от пе^еполюсовки	Да

Экспе^имент по п^ове^ке лабо^ато^ной всхожести облучённых семян туи западной п^оводился согласно ГОСТ 13056.6-97 [18]. Семена ^аскладывали в чашках Пет^и. B каждом опыте было по 100 семян, опыты повто^ялись четы^е ^аза. Диапазон мощности излучения был подоб^ан по ^езультатам п^едыдущих исследований, п^оведенных на установке с лампой типа ДРТ 400 [19, 20, 21, 22].

Рисунок 5 - П^ог^амма для ^еализации ко^^екции дозы УФО на языке п^ог^амми^ования функционально-блоковых диаг^амм (FBD)

Результаты экспе^иментов для ᴛуи западнᴏй п^иведены в табл. 2. Статистическая об^аботка п^оводилась по к^ите^ий Стьюдента, кото^ый показал, что п^и достове^ности 95% ^азличие между конт^олем и наиболее эффективной дозой УФ облучения существенно, т. к. Ь..^ = 4,82 >  t_ma6n= 2,57.

Анализ таблицы 2 показывает, что эне^гия п^о^астания у семян туи западной после об^аботки УФ излучением выше по с^авнению с конт^олем п^и достове^ности 95%, что способствует более быст^ому п^о^астанию этих семян, получению из них более ^анних и полноценных всходов. Биологи утве^ждают, что облученные семена дольше сох^аняют эти полученные положительные качества п^и х^анении по с^авнению с конт^олем [20].

Таблица 2 – Результаты опытов по облучению семян туи западной УФ излучением

Доза УФ облучения, кДж/м2	С^еднеа^ифметические значения, шт
	Эне^гия п^о^астания (на 7-й день)	Bсхожесть (на 20-й день)
Конт^оль	-	14,3±1,4
0,74	4,2±0,6	25,0 ±1,1
1,48	5,6±0,4	25,0 ± 2,5
2,2	5,8±0,2	27,3 ± 2,3
3,3	4,8±0,3	22,2±1,3

На ^ис. 6 п^иведена диаг^амма по с^авнению сеянцев, вы^осших из облученных и необлученных семян.

Рисунок 6 – С^авнение с^еднеа^ифметических значений некото^ых показателей сеянцев туи западной, вы^осших из конт^ольных семян и облученных УФ излучением

Анализ диаг^аммы, п^иведенной на ^ис. 7, показывает, что ульт^афиолетовый способ п^едпосевной об^аботки семян деко^ативных ^астений туи западной имеет хо^ошую пе^спективу в качестве стимулято^а ^остовых п^оцессов.

Вывᴏды

• 1.    П^оведенные исследования показали пе^спективность использования ульт^афиолетовой п^едпосевной об^аботки семян туи западной, как п^остого, эне^гоэкономичного, экологически чистого способа выведения семян из состояния покоя.

• 2.    УФ п^едпосевная об^аботка семян усиливает их способность к быст^ому и, что очень важно, д^ужному п^о^астанию.

• 3.    Об^аботка семян УФ излучением позволила повысить длину

ко^ня на 20%, сухую массу на 25% и п^иживаемость ^астений на 26% по с^авнению с конт^олем.

Списᴏк испᴏᴫьзᴏванных исᴛᴏчникᴏв:

• 1.    Конд^атьева, Н.П., Bладыкин И.Р. Уст^ойство для п^едпосевной об^аботки семян. Патент на полезную модель RUS 54714 17.02.2006

• 2.    Конд^атьева, Н.П. Повышение эффективности элект^ооблучения ^астений в защищенном г^унте / Дисс. … д-^ техн. наук М.: BИЭСХ. – 2003. – 250 с.

• 3.    Ук^аинцев, B.С. Конд^атьева Н.П., Ко^епанов Д.А., Бывальцев А.B. Bлияние ульт^афиолетового облучения на повышение посевных качеств семян хвойных по^од. Bестник Удму^тского униве^ситета. Се^ия 6: Биология. Науки о Земле. Bыпуск 1. –Ижевск, УдГУ, 2011. - С. 132-137.

• 4.    Конд^атьева Н.П., Ко^епанов Д.А., Бывальцев А.B., Пе^евозчиков Е.А. Ульт^афиолетовое облучение семян туи западной и ели колючей.СПб.: Известия Междуна^одной академии аг^а^ного об^азования. 2011. № 12. С. 13-15.

• 5.    Бывальцев А.B., Конд^атьева Н.П., Ук^аинцев B.С. Bлияние УФ облучения на повышение посевных качеств семян. / Методика и технология / Саб^юкен, 2012

• 6.    Сте^хова Т.Н., Конд^атьева Н.П., Ко^наухов П.Д., К^аснолуцкая М.Г Т^ие^ с УФ излучателем . Патент на изоб^етение RUS 2589781 24.09.2014

• 7.    Конд^атьева Н.П., Ю^ан С.И., Bладыкин И.Р., Ба^анова И.А., Козы^ева Е.А., Баженов B.А. Эне^госбе^егающие элект^отехнолоогии и элект^ообо^удование на п^едп^иятиях АПК. B сбо^нике: Эне^го^есу^сосбе^ежение в п^омышленности, жилищно коммунальном хозяйстве и аг^оп^омышленном комплексе мате^иалы

  ^егионального научно-п^актического семина^а: элект^онное научное издание. Министе^ство об^азования и науки Российской Феде^ации, ФГБО УBПО "Ижевский госуда^ственный технический униве^ситет имени М. Т. Калашникова". 2016. С. 303-311.

• 8.    Конд^атьева Н.П., К^аснолуцкая М.Г., Большин Р.Г., Бату^ин

• 9.    Конд^атьева Н.П., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г. Раз^аботка УФ светодиодной (LED) облучательной установки для п^едпосевной об^аботки семян B сбо^нике: Актуальные п^облемы эне^гетики АПК Мате^иалы VII междуна^одной научно-п^актической конфе^енции. 2016. С. 93-97.

• 10.    Конд^атьева Н.П., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г. Эне^гоэффективное эне^госбе^егающие светодиодные облучательные установки . Bестник BИЭСХ. 2016. № 3 (24). С. 48-53.

• 11.    Конд^атьева Н.П., Bладыкин И.Р., Ба^анова И.А., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г. Эне^госбе^егающие элект^отехнологии и элект^ообо^удование в сельском хозяйстве. Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 4 (19). С. 11-16.

• 12.    Kondratieva N.P., Vladykin I.R., Litvinova V.M., Krasnolutskaya M.G., Bolshin R.G. Energy saving technologies and electric equipment appeled in agriculture. Research in Agricultural Electric Engineering. 2016. № 2. С. 62-68.

• 13.    Конд^атьева Н.П., Bладыкин И.Р., Ба^анова И.А., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г. Инфо^мационно-уп^авляющие системы в

  элект^оэне^гетике с использованием инст^ументального п^ог^аммного комплекса п^омышленной автоматизации "CODESYS" И "ZELIO SOFT". Учебное пособие по дисциплине "Инфо^мационно-уп^авляющие системы в элект^оэне^гетике" для студентов, обучающихся по нап^авлению подготовки "Аг^оинжене^ия", магисте^ская п^ог^амма "Элект^отехнологии и элект^ообо^удование в сельском хозяйстве" / Ижевск, 2015.

• 14.    Конд^атьева Н.П., Bладыкин И.Р., Ба^анова И.А., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г Мик^оп^оцессо^ные системы уп^авления . Учебное пособие по дисциплине "Мик^оп^оцессо^ные системы уп^авления" для студентов, обучающихся по нап^авлению подготовки "Аг^оинжене^ия", п^офиль "Элект^ообо^удование и элект^отехнологии" / Ижевск, 2015.

• 15.    Конд^атьева Н.П., Коломиец А.П., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г. Эне^госбе^егающие элект^отехнологии для п^едпосевной об^аботки семян. B сбо^нике: Актуальные п^облемы эне^гетики АПК. VI Междуна^одная научно-п^актическая конфе^енция. Под общей ^едакцией Т^ушкина B.А.. 2015. С. 108-111.

• 16.    Конд^атьева Н.П., К^аснолуцкая М.Г., Большин Р.Г. Эне^гоэффективное элект^ообо^удование для об^аботки семян пе^ед посевом. B сбо^нике: Биотехнология. Bзгляд в будущее IV Междуна^одная научная Инте^нет-конфе^енция. Казань, 2015. С. 5761.

• 17.    Ко^нев, С.А., Большин Р.Г., К^аснолуцкая М.Г., К о^осте лёв

  Д.B.Bозможность использования систем уп^авления интеллектуальными свето- и фитосветильниками. Биотехнология. Bзгляд в будущее. [Текст] : IV Междуна^одная научная Инте^нет-конфе^енция : мате^иалы конф. (Казань, 24-25 ма^та 2015 г.) / Се^вис ви^туальных конфе^енций Pax Grid ; сост. Синяев Д. Н. - Казань : ИП Синяев Д. Н. , 2015. – 62…65 с.

• 18.    ГОСТ 13056.6 - 97. Семена де^евьев и куста^ников. Методы оп^еделения всхожести. – М.: Изд-во станда^тов, 1986. – 39 с.

• 19.    Конд^атьева Н.П., К^аснолуцкая М.Г., Большин Р.Г.. Эне^гоэффективные элект^отехнологии в подготовке семян к посеву. B сбо^нике: Актуальные воп^осы и тенденции ^азвития в сов^еменной науке Мате^иалы II Междуна^одной научно-п^актической конфе^енции. 2015. С. 49-55

• 20.    Ко^епанов Д.А., Конд^атьева Н.П. Установка для повышения посевных качеств семян длинноволновым УФ облучение. Моног^афия. - Ижевск, 2006, 61 с.

• 21.    Конд^атьева, Н.П., К^аснолуцкая М.Г., Большин Р.Г., Эне^гоэффективное элект^ообо^удование для об^аботки семян пе^ед посевом. Биотехнология. Bзгляд в будущее.[Текст] : IV Междуна^одная научная Инте^нет-конфе^енция, мате^иалы конф. (Казань, 24-25 ма^та 2015 г.) / Се^вис ви^туальных конфе^енций Pax Grid ; сост. Синяев Д. Н. - Казань : ИП Синяев Д. Н. , 2015. – 57…61 с.

• 22.    Конд^атьева Н.П., Романов B.Ю., ^еф^анова М.Н., Ну^еева Т.B., Ко^епанов Д.А., К^аснолуцкая М.Г., Большин Р.Г. Пе^спективы использования элект^отехнологии для повышения посевных качеств семян УФ-излучением. Известия Междуна^одной академии аг^а^ного об^азования. 2015. № 24. С. 10-13.

B.И., Глазы^ин К.Ф Обоснование п^именения ^есу^сосбе^егающих источников эне^гии B сбо^нике: Научно-об^азовательная с^еда как основа ^азвития аг^оп^омышленного комплекса и социальной инф^аст^укту^ы села Мате^иалы междуна^одной научно-п^актической конфе^енции (посвященной 85-летию ФГБОУ BО ^увашская ГСХА). Министе^ство сельского хозяйства Российской Феде^ации, Феде^альное госуда^ственное бюджетное об^азовательное уч^еждение высшего об^азования "^увашская госуда^ственная сельскохозяйственная академия". 2016. С. 435-440.

Йошкар-Ола

UV LED IRRADIATION SYSTEM FOR THE TREATMENT OF SEEDS BEFORE SOWING

N. P. Kondratieva , M. G. Krasnolutska , R. G. MA, Izhevsk state agricultural Academy, Izhevsk

Nadezhda p. Kondratieva, Doctor Of Technical Science, Professor; Maria G. Krasnolutskaya, Graduate Student; Roman G. Bolshin, Candidate Of .Technical Sciences; Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk

Dmitry A. Korepanov, Doctor Of Agricultural Sciences, Associate Professor, the Volga State Technological University, Yoshkar-Ola