РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПО ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН ЭСПАРЦЕТЫ ЭНЕРГИЕЙ СВЧ И УЛЬТРАЗВУКОМ. егоров_диплом_ГОТОВЫЙ. Зав кафедрой к т. н, доцент А. В. Бастрон 2010 г бакалаврская работа разработка технологической линии по предпосевной обработке семян эспарцеты энергией свч и ультразвуком 01. И 10. 26. Пз
 Скачать 2.61 Mb.
|
|
Введение Анализ тенденций развития агропромышленного комплекса России и в развитых капиталистических странах, показывает, что рост энергоматериальных затрат на производство продукции растениеводства опережает рост урожайности. Использование современных комплексов в растениеводстве для увеличения урожайности, указывает на многообразие факторов воздействия на семена и развитие растений, зачастую не объединенных единой системой исследования, организационной структурой агротехнических и методологических подходов выбора технологических процессов с учетом природно-климатических условий и отличительных признаков возделываемых культур. Анализ методологических подходов в решении проблемы систематизации технологических процессов растениеводства раскрывает проблемную ситуацию увеличения урожайности при снижении энергоматериальных затрат в растениеводстве и приводит к постановке народнохозяйственной проблемы - увеличения продуктивности в растениеводстве при снижении энергоматериальных затрат. Актуальность решения этой проблемы связана не только с эффективным использованием существующих методов обработки почвы, растений, уборки урожая и эффективных методов подготовки семян к посеву: химических, термохимических, термических методов и технических средств, но и в разработке энергоэкономичныхэлектротехнологических приемов обработки семян и растений. Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в этом направлении отечественными и зарубежными учеными и их научными школами: М.Г. Евреиновым, А.С. Гинзбургом, Л.Г. Прищепом, И.Ф. Бородиным, С.П. Лебедевым, А.М.Басовым, Ф.Я. Изаковым, В.И. Тарушкиным, А.М. Худоноговым Н.В. Цугленком, и другими, определили широкий круг задач по определению различных методов обработки семян. 1 Ботаническая характеристика растения 1.1 Характеристика многолетних бобовых трав Эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria). В состав рода эспарцета, согласно классификации А.А. Гросгейма, входит 62 вида, из которых давно окультурены закавказский (среднеазиатский) и посевной (виколистый). Во второй половине девятнадцатого столетия окультурен песчаный эспарцет. Закавказский эспарцет в условиях Сибири по кормовой продуктивности и долголетию уступает сортам песчаного эспарцета. Однако он легко скрещивается с песчаным и посевным эспарцетом, образуя ценные гибридные формы, особенно с эспарцетом песчаным. Эспарцет посевной – это самый раннеспелый вид эспарцета. Отличается от песчаного эспарцета окраской венчика: венчик посевного эспарцета ярко-розовый, песчаного – фиолетово-розовый. Боб песчаного эспарцета сплюснутый с боков, с сильновыдающейся сеточкой из толстых жилок, по гребню с удлиненными заостренными зубчиками. Боб посевного эспарцета округлый, волосистый, по гребню с короткими зубчиками. Однако он слабозимостойкий и незасухоустойчивый, кроме этого, уступает песчаному эспарцету по кормовой продуктивности. В Сибири посевной эспарцет может иметь значение лишь для гибридизации с песчаным. Эспарцет песчаный получил наибольшее распространение в Сибири. Это типичное долголетнее верховое стержнекорневое бобовое растение ярового типа развития. Довольно часто встречается в диком виде в степной, лесостепной зонах и некоторых южных районах таежной зоны Сибири. Выращивают эспарцет песчаный в степных и лесостепных районах, где он занимает 10,5 % от площади посева многолетних трав Сибирского региона. Как бобовое растение эспарцет повышает плодородие почвы, имеет большое значение в земледелии, является медоносным растением. Эспарцет песчаный выращивается в составе травосмесей на кормовые цели, для получения зеленого корма, заготовки сена, сенажа. Средняя урожайность эспарцета на сено 40 – 50 ц/га, высокая до 100 ц/га. Урожайность семян 5 – 10 ц/га. На хорошо дренированных почвах может расти без пересева до 8 – 10 лет при условии правильного использования травостоя. Всхожесть семян в теплых сухих складах, по данным И.М. Каращук (1978), сохраняется от 4 до 5 лет. Влажность семян при хранении должна быть не более 14 %. Всходы выдерживают весенние заморозки до – 7 – 9 0С, поэтому ранневесенние посевы эспарцета вполне приемлемы. У песчаного эспарцета полные всходы появляются на 3 – 5 дней позднее, чем у закавказского, и полевая всхожесть первого всегда ниже, чем у второго вида. Причина этого – растянутый период цветения и созревания семян у песчаного эспарцета. При его уборке смешиваются семена различной степени зрелости, с различной способностью к набуханию и прорастанию. Кроме того, до 20 – 25 % семян имеет твердую оболочку. В опытах М.И. Калугина (1950) через 10 дней проращивания взошло 50 – 73 % спелых семян эспарцета и 35 – 47 % зеленых; через 30 дней соответственно 88 % и 65 %. При нормальном цветении и теплой погоде семена эспарцета прорастают довольно быстро: на 7 – 14 дни после посева. В фазе 2 – 3 настоящих листочков эспарцет особенно уязвим для вредителей. До начала стеблевания эспарцет растет медленно, развивая в это время глубокую корневую систему и прикорневую розетку. В этой фазе он чувствителен и к влиянию сорняков. Эспарцет достаточно теневынослив, всходы его развиваются под покровом зерновых культур гораздо лучше, чем люцерны. Ю.В. Евтефеев (2001) считает, что эспарцет песчаный лучше высевать безпокровно. Является растением длинного дня. В опытах О.В. Рябининой (1998) в Иркутской области эспарцет песчаный обеспечивал высокие урожаи семян и зеленой массы. Отрастание культуры начиналось в третьей декаде апреля, длина вегетационного периода до укоса в среднем составляла – 69 дней, до хозяйственной спелости семян – 115 дней. Лучшее развитие растений, более высокую зимостойкость, сохранность и продуктивность фитоценозов обеспечивали майские посевы. Лучше всего эспарцет песчаный растет на черноземных, песчаных и супесчаных почвах. Не переносит кислых, тяжелых заболоченных почв, а также почв с близким залеганием грунтовых вод. Солонцеватые и карбонатные черноземы для него пригодны. Эспарцет песчаный оказывает воздействие на структурообразование почвы. Преобладание у эспарцета мелких корней с повышенным содержанием кальция способствует быстрому разложению закопанных корней. Благодаря высокой активности азотофиксирующих бактерий на корнях эспарцет обогащает почву азотом. Средняя масса сырых клубеньков-колоний на корнях у эспарцета равна 15 – 20 г, что в 10 – 15 раз больше средней массы всей суммы одиночных клубеньков корней люцерны, клевера и донника. Эспарцет песчаный накапливает в пахотном слое почвы свыше 100 кг усвояемого азота на гектар. Служит хорошим мелиорантом и средством для закрепления почвы, предотвращения эрозии. Ценный предшественник для зерновых культур. Биологические особенности эспарцета характеризуют его как засухоустойчивое и зимостойкое растение. Повышенная зимостойкость и морозостойкость позволили эспарцету песчаному выдерживать температуру воздуха до – 41 – 45 0С и резкие колебания температуры от – 1 до – 43 0С при высоте снежного покрова 21 см. В лесостепной зоне Иркутско-Черемховской провинции растения эспарцета песчаного вегетировали в длительные засушливые периоды с температурой воздуха от 30 0С до 37 0С. По химическому составу, поедаемости и переваримости эспарцет песчаный относится к лучшим кормовым травам (таблица 1.1). Таблица 1.1 – Химический состав эспарцета
В 1 кг зеленой массы из эспарцета содержится 0,22 к.ед., в 1 кг сена 0,5 к.ед. Корма из эспарцета содержат повышенное количество перевариваемого протеина: в зеленом корме 140 г, в сене до 200 г на 1 к.ед., но в них мало крахмала и сахара. По содержанию незаменимых аминокислот, минеральных элементов и витаминов эти корма сходны с кормами клевера лугового. Содержание питательных веществ в зеленом корме из эспарцета в Сибири несколько выше, чем в западной части России: питательность 1 кг зеленого корма в Сибири 0,23 – 0,26 к.ед. В 1 кг сенажа из эспарцета содержится 45 – 49 г перевариваемого протеина, 4 – 5 г кальция, 0,8 г фосфора, 190 – 210 г БЭВ, 10 – 12 г жира, 100 г клетчатки, 9 – 11 мг каротина. Технология возделывания многолетних бобовых трав на кормовые цели Для приготовления обезвоженного корма (витаминно-травяная мука, гранулы, резка), высокопитательного сенажа и вентилируемого сена обычно используют чистые посевы бобовых многолетних трав. Для закладки участков сенокосного, сенокосно-пастбищного использования, создания долголетних культурных пастбищ, коренного улучшения естественных кормовых угодий и прочих целей кормового плана проводят посев смеси многолетних бобовых и злаковых трав. Многолетние бобовые травы имеют немало общих особенностей, но вместе с тем многие из них сильно отличаются требованиям к условиям произрастания. Чем больше учитываются характерные особенности возделывания того или иного вида трав, тем больше возможностей получить высокие урожаи полноценного корма. В технологии возделывания трав важен каждый элемент. Основными звеньями данной технологии являются следующие: Предпосевная обработка почвы и посев До начала предпосевной обработки осуществляют влагозадерживающие мероприятия. Они заключаются в бороновании. В день посева трав проводят предпосевную обработку почвы: выравнивание поля, освобождение его от сорной растительности. Основная цель этих мероприятий- создать оптимальные условия для прорастания семян, появление дружных равномерных всходов. Обязательно предпосевное прикатывание. В последние годы сибирские земледельцы все больше переходят на совмещение нескольких предпосевных операций с одновременным внесением удобрений, средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей. Посев трав может быть как покровным, так и беспокровным. При выборе того или иного способа нужно учитывать биологические особенности, природно-климатические условия и назначение посева. Фуражные посевы чаще всего проводят под покров. Требования к плодородию почвы и увлажнению Многолетние бобовые травы, за исключением донника и эспарцета, сильно страдают, резко снижая урожай, на солонцовых почвах. На таких почвах необходимо проводить гипсование. Обычно гипс вносят в дозе 30 – 40 т/га. Положительное влияние на многолетние травы оказывают органические удобрения. Навоз не только является источником питательных веществ, но также способствует улучшению физических свойств почвы, проницаемости и теплового режима. Принято считать, что многолетние бобовые травы, являясь азотофиксирующими растениями, в азотных удобрениях не нуждаются, но хорошо отзываются на фосфорно-калийные. Однако при низком содержании азота в почве целесообразно вносить его под бобовые травы первого года жизни. Из распространенных в Сибири культурных видов многолетних бобовых трав более влаголюбивым являются клевер луговой (красный). Однако даже такие засухоустойчивые травы, как люцерна, хорошо отзываются на увлажнение, в том числе и на орошение. Приемы орошения многолетних трав в Сибири лучше всего отработаны в Хакасии, Кулунде и Забайкалье. Средняя поливная норма в Хакасии 800 м3/га. Уход за посевами и уборка Уход за посевами включает, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями, внесение удобрений. Скашивание травостоя осуществляется со второго года жизни. Производя скашивание или стравливание в фазу бутонизации, не позднее половины цветения травостоя. Если травостой используется несколько лет, высота среза должна составлять 7 – 9 см. На молодых посевах (со второго по четвертый год жизни) 5 – 6 см, донник на высоте 10 – 12см. Более низкое скашивание приводит к отсутствию отавы. Высокое жнивье на посевах эспарцета задерживает зимой снег в поле, способствует его лучшей перезимовке. Поскольку эспарцет корнеотпрысковое растение и почки возобновления у него находятся на глубине 3 – 7 см, то после уборки культуры можно проводить выжигание старики. Проводить его лучше ранней весной, до отрастания травостоя, во 2 – 3 декаде апреля. Этот прием повышает продуктивность эспаицета на 20 – 25 %. При проведении этого приема важно не опоздать со сроками, так как выжигание старики вначале или на полном отрастании травостоя снижает продуктивность культуры на 14 – 24 %. 1.2 Болезни многолетних бобовых трав Бобовые культуры поражаются комплексом болезней, которые вызывают гниль корней, увядание растений, пятнистости и налеты на листьях, поражение бобов и семян. Наибольшую опасность представляет группа болезней, передача которых осуществляется с помощью семенного материала. Характеристика наиболее распространенных семенных инфекций кормовых бобовых культур приводится ниже. Альтернариоз Поражает семена, всходы, бобы. На пораженных тканях развивается бархатистый оливково-зеленовато-черный налет. Заболевание вызывает снижение всхожести и гибель молодых проростков. Заражается растение в периоды уборки и хранения семян. При сильном развитии болезни зараженность семян достигает 90 %, всхожесть при этом снижается на 25-30 %. Аскохитоз На листьях, стеблях и бобах появляются некрупные продолговатые желтовато-охряные пятна с темным узким ободком. На листьях пятна сильно вытянуты. На пятнах развиваются хорошо заметные точки пикниды. Вызывает отмирание листьев и стеблей, недоразвитие и снижение всхожести семян. Возбудитель может сохраняться в семенах от 5 до 10 лет. Бактериоз (бурая пятнистость) У пораженных растений увядают отдельные побеги, и они сильно отстают в росте, становятся светло-зелеными. Листья желтеют. Растение сильно кустится, появляются укороченные побеги, засыхает и погибает. Бактерии могут вызвать закупорку сосудистой системы. Развитию болезни способствуют механические повреждения корневой системы растений. Ложная мучнистая роса В середине лета, в период цветения на листьях образуется беловатый паутинистый налет. Постепенно белый цвет на листьях буреет, и на нем появляются многочисленные, вначале желтоватые, а потом чернеющие точки – плодовые тела (клейстокарпии). Кроме листьев поражает черешки, стебли и чашечки цветов. Болезнь медленно угнетает растение, снижая качество семян. Серая гниль Распространена повсеместно во влажных районах. На пораженных тканях образуется сероватый налет грибницы, в котором часто образуются мелкие черные склероции, быстро распространяющиеся и вызывающие загнивание пораженных органов или всего растения. Септориоз. Проявляется на листьях и черешках в виде крупных до 12 мм в диаметре расплывчатых пятен. Пятна сначала бледно желтого цвета, затем коричневые. В местах пятен образуются многочисленные пикниды в виде черных точек. Вызывает массовое опадение листьев верхнего и среднего ярусов, отставание в росте и развитии, снижает урожай и качество сена. Фузариоз Наиболее вредоносной формой болезни является корневая гниль, при которой частично или полностью разрушаются корни. Фузариозное увядание характеризуется общим угнетением растения. Верхушка его поникает, листья приобретают буро-фиолетовый оттенок, побеги постепенно увядают. Антракноз Поражает растения в течении вегетации. Весной у отрастающих листьев темнеют жилки, позднее на листьях образуются угловатые бурые пятна. На стеблях появляются продолговатые бурые пятна с темным окаймлением, вначале слегка вдавленные, впоследствии переходящие в глубокие трещины и язвы. Листья увядают, стебли часто подламываются. Поражение цветоножки приводит к гибели головки. Развитию болезни способствуют повышенная влажность и загущенность посевов. Для борьбы с болезнями многолетних бобовых трав обычно применяют правильное чередование культур в севообороте, известкование кислых почв и внесение органических и минеральных удобрений в соответствии с агрохимическим анализом почв, скарификацию. Против возбудителей семенных инфекций применяют протравливание семян 65 %-ным с. п. ТМТД (3-4 кг/т) или 80 %-ным с. п. ТМТД и 65 %-ным с. п. фентиурама (3-4 кг/т) Так же задействуют инокуляцию активными, вирулентными и конкурентоспособными щтаммами (для Нечерноземной зоны W 740, 27-9). 1.3 Скарификация семян многолетних бобовых трав Качество семян является одним из основных факторов повышения урожайности полевых культур. При возделывании полевых культур затраты труда значительно снижаются в случае использования семян, всхожесть которых не ниже 95 %. Таких семян крайне недостаточно, так как многие из них находятся в состоянии органического покоя. Так твердые семена, которые жизнеспособны, при благоприятных условиях для прорастания не поглощают влагу и вследствие этого не набухают. Последнее обуславливает из непрорастание. Для различных видов семян и партий процент твердых может колебаться от 60 % до 80 %. Одним из недостатков семян многолетних бобовых трав является их плотная оболочка, препятствующая набуханию семян. Поэтому их рекомендуется скарифицировать, то есть нарушать целостность кожуры. . Известно несколько способов скарификации семян перед посевом: Перетирание их с крупным песком или битым стеклом (частицы размером от 3 до 10 мм) в течение 1,5-2 ч в деревянной вращающейся бочке с соотношением песка или стекла и семян 1:2. Для увеличения всхожести семена можно пропускать через клеверотерку или просорушку, вращать в бочке, обитой внутри крупной наждачной бумагой; При химическом способе скарификации семян их замачивают в крепкой серной кислоте в течение некоторого времени, после чего три раза промывают водой, а затем подсушивают. В лабораторном опыте, проведенном во Всероссийском научно-исследовательском, конструкторском и проектно-технологическом институте органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ), с семенами многолетнего люпина, отобранными после 2-суточного замачивания в воде, определяли время нахождения семян в концентрированной серной кислоте (экспозиция), необходимое для скарификации семян. В опыте наиболее эффективным оказалось замачивание семян в концентрированной серной кислоте в течение 30-60 минут, всхожесть семян повысилась до 88-93%, в то время как в контроле (без скарификации) она составляла лишь 5 %. Недостатком этого способа скарификации является большой расход серной кислоты, необходимость многократной промывки семян и сушка. Учеными ВНИПТИОУ был разработан более технологичный способ скарификации семян многолетнего люпина серной кислотой. Этот способ заключается в следующем: семена опрыскивают концентрированной серной кислотой в дозе 2,5-4 % веса семян. Смоченные и хорошо перемешанные с кислотой семена выдерживают в течение 1-4 х часов, после чего нейтрализуют кислоту сухой доломитовой мукой в объеме 25 % веса семян. От доломитовой муки семена отделяют на решетах. Это обеспечивает полную их нейтрализацию и не требует последующей сушки. Как показывает проведенный опыт скарификация семян серной кислотой является эффективным приемом, повышающим их всхожесть на 42-52 %. Способ скарификации по методу ВНИПТИОУ не уступает по эффективности известному способу, но значительно проще и технологичнее. Для устранения твердосемянности в лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства был использован ультразвук. Озвучивание производилось на установке, состоящей из ультразвукового генератора марки IG-602 и ультразвукового объемного резонатора производства ГДР. Авторы экспериментально определи оптимальные режимы озвучивания: для семян клевера интенсивность ультразвукового поля составила 15  , время обработки 10 минут; для семян мальвы курчавой интенсивность ультразвукового поля – 15 , время обработки – 30-40 минут. При таких режимах всхожесть озвученных семян возрастает в три раза. К сожалению, авторы не приводят частоту ультразвукового поля, используемую в эксперименте, которая является важным параметром в технологическом процессе обработки семян. В работе также используется ультразвук для озвучивания семян люцерны. Обработку семян производили на ультразвуковом генераторе KOVO – P-250. Экспозиция обработки варьировалась от одной до десяти минут, а мощность ультразвуковых колебаний – от 1,6 до 2,75 . Контролем служили необработанные семена. Исследователи отмечают, что на семенной оболочке люцерны появились многочисленные трещины, она потеряла блеск и стала матовой. Для различных сортов люцерны, выращенных в различных почвенно-климатических условиях оптимальные режимы обработки отличаются друг от друга, но время обработки не превышает 10 минут, а мощность излучения 3 . Количество твердых семян уменьшается в десятки раз. С увеличением времени обработки и мощности излучения в партиях повышалось количество загнивших семян.При применении ультразвуковой кавитации для нарушения оболочки семян происходят сложные физические процессы, которые сопровождаются высоким давлением, температурой и скоростью движения стенок каверн. Основным действующим фактором в процессе разрушения является микроударная волна, Возникающая в момент захлопывания кавитационных каверн. Выясним вопрос о взаимодействии ударной волны с обрабатываемым объектом. Для определения давления, созданного при захлопывании каверн, допустим, что имеется несжимаемая жидкость плотностью , размер которой ограничен радиусом  . Определим скорость  границ образованной в жидкости каверны, радиусом  при начальной стадии захлопывания. Её скорость  на расстоянии  от центра полости связана со скоростью границ каверны соотношением. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||