Влияние предпосевной обработки почвы на рост и развитие растений

СВЧ – энергия в сельском хозяйстве

Преподаватель Стишенок Е.О.

Применение электромагнитных полей СВЧ для защиты растений – одно из направлений поиска ученых. Основное преимущество обработки почвы – подавление жизнедеятельности семян сорняков, находящихся в слое заделки семян культурных растений. Этому направлению борьбы с сорняками придаётся большое значение. Сущность метода заключается в облучении поверхности почвы потоком электромагнитных волн СВЧ – диапазона в предпосевной период. Эффективность данного метода не вызывает сомнения у большинства исследователей.

Концентрируя энергию непосредственно в объёме почвы по следу излучателя и преобразуя её в тепло (за счёт диэлектрических потерь), можно за короткий промежуток времени (несколько секунд) прогреть почву до температуры 338 – 343 К, необходимой для достижения летального исхода семян нежелательной растительности.

Впервые в полевых условиях установлена принципиальная возможность уничтожения семян сорняков и их проростков. На обработанных ЭМП СВЧ полосах роста сорняков в течение всего периода вегетации не наблюдалось.

В ряде опытов при уничтожении сорняков отмечено повышение урожайности возделываемых культур от 30 до 65% по сравнению с ручной прополкой и применением химических средств.

Прибавку урожая объясняют отрицательным действием СВЧ – облучения на развитие в почве нематод, количество которых уменьшилось по сравнению с ручной прополкой почти в 6 раз, фитопатогенных грибов, личинок насекомых.

Важным является определение влияния СВЧ – поля на полезную микроофлору почвы и её химический состав. Исследования показали, что почвенные грибки, азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии устойчивы к СВЧ полю. СВЧ – облучение вначале задерживает активность полезных бактерий, а уже на 7 – 10 день после обработки на глубине до 10см. их численность не только восстанавливалась, но и увеличивалась. Следовательно, обработка почвы СВЧ – излучением может быть использована для борьбы с сорняками без ущерба для почвенных микроорганизмов и почвы. Основными показателями, влияющими на эффективность СВЧ – метода уничтожения сорняков, являются плотность потока энергии и доза облучения. Плотность потока энергии в экспериментах колебалась от 48 до 4800 Дж/см².

Для проверки последействия на обработанных полосах сажали кукурузу и клещевину. Наблюдения за состоянием посевов показали, что всходы на этих полосах всегда появлялись раньше, чем на контрольных.

Примечание: в таблице данные в числителе – для кукурузы, в знаменателе – для клещевины.

При воздействии СВЧ – энергии на биологические объекты и сельскохозяйственные материалы наблюдается ряд процессов. Эти процессы можно подразделить на три группы: изменяющие физиологическое состояние объекта (например, стимулирование процессов жизнедеятельности семян, растений); изменяющие физические параметры вещества (например, размораживание овощей, нагрев почвы в теплицах); действующие как на физические, так и на физиологические свойства биообъекта (например, сушка коконов тутового шелкопряда, при которой их сначала замаривают, затем удаляют влагу). Поэтому в качестве признака классификации удобно принять основной эффект, который необходим для достижения того или иного технологического процесса, а затем каждый такой процесс подразделить на сферы конкретного использования.

В таблице 1 представлена классификация технологических процессов сельскохозяйственного производства с использованием ЭМП СВЧ, в которых выделены шесть основных процессов.

Таблица 1. Классификация технологических процессов с использованием СВЧ – энергии.

Представляет интерес стимулирование – процесс, при котором происходит интенсификация физиологических процессов; увеличивается выход продукции и повышается качество. Например, СВЧ - обработка семян увеличивает их всхожесть, энергию прорастания и, как следствие, повышает урожай и качество продукции. Удельная мощность протекания процесса стимулирования лежит в очень широких пределах и начинается уже при 0,5 кВт/кг, а при небольших экспозициях иногда отмечается при 1,0 кВт/кг, причём темп нагрева составляет около 0,035 – 0,48⁰С/с.

Разогревание –темп нагрева до 0,12 – 1,0⁰С/c при удельной мощности 1,0 – 1,9 кВт/кг.

Сушка – темп нагрева лежит в пределах 0,7 – 0,9⁰С/с при удельной мощности 0,5 – 0,7 кВт/кг. Скорость сушки лимитируется конечной температурой нагрева материала и временем воздействия СВЧ - поля.

Угнетение – процесс, при котором происходит снижение жизнедеятельности и гибель биообъектов в результате денатурации белка при сравнительно невысоких темпах нагрева – 0,5 – 0,8⁰С/c при удельной мощности 0,09 – 0,3кВт/кг, а при увеличении темпа нагрева до 1,2 – 1,6⁰С/c за счёт диэлектрического разрушения клеток живой ткани.

Экстрагирование – процесс переноса вещества в пористых материалах за счёт молекулярной диффузии. Удельная мощность процесса не должна превышать 2,5 – 3,0 кВт/кг.

Разрушение – происходит при высокой удельной мощности энергоподвода – 4,5 – 6,0 кВт/кг и выше, темп нагрева составляет 1,5 – 2,0⁰С/c.