Применение воздействия электромагнитной природы на посевной материал бахчевых культур

При возделывании бахчевых в условиях Нижнего Поволжья, учитывая климатические условия данной зоны, повышение всхожести семян и энергии прорастания является одним из основных факторов получения гарантированного урожая.

Исследования проводили по схеме:
- контроль (без обработки);
- обработка семян в электрическом поле переменного высокого напряжения, напряженностью Е = 5 кВ/см;
Ž- обработка семян в электрическом поле постоянного высокого напряжения, напряженностью Е = 5 кВ/см;
- обработка семян в электрическом поле высоковольтных импульсов напряжения, напряженностью Е = 5 кВ/см.

Сорт арбуза Синчевский, сорт тыквы Зорька. Предшественник – пласт многолетних трав. Площадь опытной делянки 70 м2.

Всхожесть семян и количество патогенных микроорганизмов на семенной оболочке проводили через 3 дня и через 30 дней после обработки семян. Проверку семян на всхожесть проводили в чашках Петри, на влажной фильтровальной бумаге. Влияние воздействия на семена полем электрических разрядов на количество патогенных организмов определяли с помощью микроскопа, в трех полях зрения микроскопа, при увеличении 7 х 40.

В составе микрофлоры в основном наблюдались следы грибов Fusarium, Botrytis, Penicillium, Alterraria, Mucor, Rhisopus и др. Грибные колонии появились на третий-четвертый день, интенсивно разрастаясь, от 15 до 60%, при 3-5 баллах. Особенно интенсивный рост наблюдался у грибов Mucor, Penicillium.

Исследования выявили положительный результат от воздействия на семена электрического поля высокого напряжения – наблюдалось снижение количества патогенных микроорганизмов на семенной оболочке. Высокий эффект по уничтожению патогенных микроорганизмов был получен при обработке семян в электрическом поле постоянного напряжения – количество патогенных микроорганизмов на оболочке семян арбуза и тыквы в 8,2 и 5,0 раз было ниже по этим культурам по сравнению с контролем. Воздействие на семена электрического поля переменного напряжения, увеличивая всхожесть семян, вместе с тем стимулировало увеличение развития патогенной микрофлоры – в 2,0 раза у тыквенных семян, и в 1,2 раза на семенах арбуза по сравнению с контролем (таблица 1).

При воздействии на семена тыквы электрическим полем постоянного высокого напряжения, на 3-й день было получено 100% проросших семян. Проросток в 9,0 и 3,6 раза длиннее по сравнению с контролем и другими изучаемыми вариантами обработки соответственно. Воздействие на семена тыквы импульсным электрическим полем увеличило всхожесть семян в 30 раз, но необходимо отметить, что данный результат на 20...70% ниже по сравнению с другими изучаемыми вариантами (таблица 2).

Аналогичные данные были получены и на семенах арбуза. На 3-й день на варианте с использованием электрического поля постоянного высокого напряжения проросло 70% семян, на контроле – 0%, длина проростка в 1,5…2,0 раза больше по сравнению с другими изучаемыми вариантами. Наглядно результаты исследований представлены на рисунках 1, 2.

Рисунок 1. Воздействие полем электрических разрядов на семена (арбуз)

Рисунок 2. Воздействие полем электрических разрядов на семена (тыква)

Через 30 дней, с целью определения последействия предпосевной электрообработки семян, была проведена повторная проверка, которая показала высокое развитие патогенной микрофлоры на поверхности семян на контрольном варианте (таблица 3).

Повторный анализ на всхожесть показал значительное снижение – наблюдалось его остаточное действие на вариантах с обработкой семян в электрическом поле постоянного и переменного высокого напряжения у семян тыквы, процент проросших семян – 1…3%, и у арбуза – 1% (таблица 4).

Фенологические наблюдения показали, что на варианте с электрическим полем переменного напряжения массовые всходы были получены через 7 дней, что на 8 дней раньше по сравнению с контролем и на 5...7 дней раньше по сравнению с другими изучаемыми вариантами. Кроме того, на вариантах с воздействием электрического поля высоковольтных импульсов на семена, наблюдалось и более раннее созревание плодов. Длина вегетационного периода при обработке семян в электрическом поле переменного и постоянного тока высокого напряжения сократилась на 2...5 дней соответственно по сравнению с контролем.

При возделывании тыквы сорта Зорька, с учетом панцирного покрытия семян, получение полноценных и дружных всходов является проблематичным. Результаты исследований прохождения фаз роста и развития растений тыквы показали положительное влияние воздействия электрическим полем высоковольтных импульсов при предпосевной подготовке семян тыквы. На этих вариантах были получены всходы на 1...5 дней раньше по сравнению с контрольным вариантом. Самые ранние и дружные всходы, на 7 день от посева, были получены на варианте с электрическим полем постоянного высокого напряжения (таблица 5).

Урожайность бахчевых культур является основным показателем эффективности элементов технологии возделывания.
Результаты исследований показали, что самый высокий урожай плодов, как арбуза, так и тыквы был получен на варианте с предпосевной обработкой семян в электрическом поле высоковольтных импульсов – соответственно на 25% и 37% выше по сравнению с контролем. На 8% ниже урожайность от применения для обработки семян в электрическом поле переменного высокого напряжения по сравнению с вариантом обработки семян в электрическом поле постоянного высокого напряжения.

Оценка качества плодов арбуза и тыквы по исследуемым вариантам показала повышение содержание сухих веществ в плодах арбуза на 18...20% на вариантах с электрическим полем постоянного и переменного высокого напряжения по сравнению с контролем. Также более высокими были показатели на этих вариантах и по содержанию общего сахара (таблица 6). Аналогичные данные получены и по биохимическому анализу тыквы.

Проведенные исследования по предпосевной обработке семян в электрических полях высокого напряжения показали положительное действие на снижение патогенной микрофлоры, повышение всхожести семян и урожайности плодов. Лучшим по перечисленным показателям был вариант с предпосевной обработкой семян в электрическом поле высоковольтных импульсов.

В качестве источника высокого переменного напряжения наименее затратным следует признать использование уже готовых схемных и аппаратных решений, применяемых в технике высоких напряжений, например, промышленно изготавливаемые аппараты типа СКАТ или АКИ.

Для проведения исследований изготовлена лабораторная экспериментальная установка, основным элементом которой являлся одноступенчатый генератор импульсов высокого напряжения (ГИН). Структура установки включает в себя следующие блоки: 1) источник электрической энергии – установка для высоковольтных испытаний СКАТ-70, позволяющая регулировать на своем выходе значение получаемого напряжения; 2) регулируемый управляемый формирующий разрядник с полушаровыми электродами; 3) схема управления разрядником; 4) систему рабочих электродов, расположенных в экспериментальной ячейке; 5) комплект измерительных приборов (вольтметр, киловольтметр, осциллограф и др.). Полная принципиальная схема лабораторной экспериментальной установки представлена на рис. 3. Питание установки осуществляется от сети однофазного переменного напряжения, стабильное значение которого на зажимах схемы поддерживалось при помощи лабораторного автотрансформатора и контролировалось при помощи стрелочного вольтметра.
В качестве установки повышающей напряжение до уровня от нескольких киловольт и выше применялась установка для высоковольтных испытаний СКАТ-70, которая позволяет получать на выходе постоянное напряжение с амплитудным значением от 0 до 71 кВ.

Установка СКАТ-70 представляет собой переносное устройство, состоящее из двух устройств, высоковольтного трансформатора и измерительного блока, соединенных между собой кабелем. На высоковольтный трансформатор с измерительного блока подается управляемое напряжение, преобразуемое в высоковольтное. Исследуемое изделие обязательно заземляется, а исследуемая цепь подключается к высоковольтному выводу трансформатора, который расположен на его верхней крышке. Выбор режимов установки производится с помощью органов управления, расположенных на передней панели измерительного блока, а уровни выходного напряжения и силы тока отображаются на встроенных индикаторах. Высоковольтный трансформатор имеет штангу заземления, которая управляется от измерительного блока и предназначена для замыкания высоковольтного вывода на землю. При проведении измерений штанга отводится от высоковольтного вывода трансформатора. Накопительными емкостями ГИН являются конденсаторы подключаемые к выходу установки СКАТ-70, через токоограничивающее сопротивление. Для получения различных значений электрических энергий необходимых для обработки образцов кормового зерна величина емкости варьировалась от 50 до 380 нФ, что достигалось путем переключения конденсаторов в батареи. 

Очень важную роль в ГИН играют искровые разрядники, которые выполняют функции коммутаторов и осуществляют переключение конденсаторов с режима заряда на режим разряда. От их устойчивой работы зависит стабильность амплитуды выходных импульсов генератора. Одиночный поджигающий разряд ионизирует основной искровой промежуток и, тем самым, провоцирует основной пробой в тригатроне. Накопленная в выходном конденсаторе разрядного контура энергия разряжается на нагрузку. Для управления моментом разряда в ГИН с целью синхронизации работы его с регистрирующим осциллографом, а также для подсчета количества импульсов, воздействующих на растительный объект, использовался управляемый искровой разрядник. В лабораторной установке применяется стандартный регулируемый искровой разрядник, который был собран на основе двух полушаровых электродов, один из которых управляемый (с поджигающим электродом).

Все лабораторные исследования проводились в помещениях с контурами заземления, общее сопротивление которых не превышает 0,5 Ом. Элементы схемы, подлежащие заземлению, соединялись короткими проводами с общим болтовым зажимом. Болтовой зажим схемы подсоединялся к выводу контура гибким медным проводом. Для защиты от коротких замыканий вследствие аварийных режимов работы применяются быстродействующие предохранители типа ПНБ, ПБВ, ПП-57.

Беленков А.И., ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева
Юдаев И.В., Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ   f