eng
Выпуск #2/2015
Т. Иванова, Е. Керечанина, Н. Павлов
Основные аспекты лазерно-оптических технологий, используемых в сельском хозяйстве
Основные аспекты лазерно-оптических технологий, используемых в сельском хозяйстве
Просмотры: 5202
Обосновывается концепция экологизации сельского хозяйства. Особая роль принадлежит методам обработки посевного материала.
Теги: plant-growing растениеводство
Известно, что важнейшим условием увеличения продуктивности растениеводства является улучшение плодородия земель и повышение качества зерна, что в свою очередь, зависит от многих факторов. Если одни факторы не подвластны воздействию человека, например климатические условия вегетационного периода, то другая проблема вполне управляема. Это и удобрения, и средства защиты растений. Между тем, чрезмерное употребление фосфатов, нитратов, пестицидов неблагоприятно влияют на урожай и окружающую среду. Поэтому вполне очевидна разработка новых методов интенсификации продуктивности растениеводства [1].
Бесспорно, создание лазеров совершило революцию в науке и технике. За два последних десятилетия их использование помогло впоследовательно сформировать фундаментальные и прикладные направления физической оптики. В настоящее время без использования лазеров невозможны, ни современные фундаментальные исследования, ни решение технических, или технологических задач. Это касается и сельского хозяйства [2].
Как известно, стоимость пшеницы напрямую зависит от содержания клейковины и белка, поскольку наличие именно этих элементов определяет хлебопекарные качественные показатели зерна.
По данным Федерального центра оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки, в России качество зерна продолжает снижаться [3]. Так, доля продовольственной пшеницы в наиболее урожайном 2008 году снизилась почти на 63%.
Как подтверждает практика, обработка растений фунгицидами, гербицидами и инсектицидами заметно уменьшает содержание клейковины, поскольку химические препараты вызывают дополнительный стресс и угнетают рост растений.
В настоящее время особое место в защите растений от патогенов занимают различные физические методы и, в частности, обработка лазерным излучением.
Напомним, что лазерная обработка представляет собой непрерывное или импульсное облучение семян сельскохозяйственных культур и их всходов лазерным лучом определенной длины волны, которая колеблется от 632 до 670 нм. Главная цель технологического метода – увеличение урожайности зерна, снижение заболеваемости, развитие мощной корневой системы растений. Многочисленными исследованиями доказано, что в результате обработки семян лазерным излучением увеличивается их всхожесть, энергия прорастания и, следовательно, растения быстрее развиваются и дают больше плодов.
Действительно, лазерная фотоактивация начала развиваться в 70-х годах нашего столетия. В производственных условиях метод лазерной фотоактивации успешно использовался и используется в Казахстане, а также в отдельных регионах Российской Федерации, например в Ростовской, Куйбышевской областях, Краснодарском крае. Принципиально новый метод лазерной фотоактивации более эффективен по сравнению с существующими физическими и химическими способами предпосевной подготовки семян.
Во-первых, это кратковременность воздействия и отсутствие отрицательных эффектов в широком диапазоне режимов лазерной обработки семян. Во-вторых, отмечено [1,4] стабильное повышение урожайности сельскохозяйственных культур на фоне различных почвенно-климатических условий. Зафиксировано повышение качества сельскохозяйственной продукции, в частности, установлено увеличение концентрации сахаров, витаминов, белка и клейковины. Разумеется, за счет повышения полевой всхожести семян и усиления ростовых процессов, вполне вероятно снижение нормы высева семян на 10–30% [1,6]. Замечено повышение устойчивости растений к поражению различными заболеваниями. Нельзя не отметить и безвредность обработки не только для семян, но и для обслуживающего персонала.
Анализ многочисленных данных по использованию лазерных технологий, выявлено, что они недостаточно адаптированы к производственным условиям возделывания зерновых культур. Дело в том, что использование лазеров для зерновых сельскохозяйственных культур ограничивается лишь обработкой семян с целью стимуляции всхожести и продуктивности посевов. К производственным масштабам наиболее приспособлена технология с использованием лазерного устройства ЛУ-2, позволяющая вести обработку не только семян, но и вегетирующих растений. Устройство разработано обществом с ограниченной ответственностью научно-производственного филиала "Биолазер". Производительность этого лазерного устройства достаточно высока и позволяет обрабатывать большие объемы зерна, а значит значительные площади посевов [5,6].
Таким образом, можно констатировать, что лазерная активация семян приводит к существенному положительному эффекту, поскольку в семенах проявляется ранний стимулирующий эффект, ускоряется развитие растений и увеличивается их урожайность. Нижеследующая таблица иллюстрирует средние данные по урожайности яровой пшеницы Ирень [6].
Вместе с тем, следует отметить, что в некоторых источниках утверждается, что обработка семян лазером не особо эффективна против семенной инфекции, корневых гнилей и не обеспечивает дальнейшей защиты растений от болезней [4,5]. А в работе [6] доказано, что эффект от лазерного облучения семян может быть как положительным, так и отрицательным, и даже нейтральным. Очевидно, лазерные установки недостаточно применяются в промышленном сельском производстве.
В заключение подчеркнем, что если с выбором длин волн ученые уже давно определились, то все, что касается рекомендаций по выбору конкретных режимов использования импульсного или непрерывного излучения, диапазона значений выходных параметров, зависит от результатов дальнейших исследований.
Литература
1.Букатый В.И., Карманчиков В.П., Вечерина H.A. Использование лазерного излучения в производстве зерна. – Измерение, контроль, информатизация: Материалы 2-ой Международной научно-технической конференции «ИКИ-2001». Барнаул, 2001, c. 172–173.
2.Тютерев Ю.С. Роль и место физических методов обеззараживания семян. – Защита и карантин растений. – 2001, № 2, c. 15–17.
3.Буга С.Ф., Николаева В.В., Лукашик Н.Н. Плазменная обработка семян не защищает от болезней. – Защита растений, 1984, № 9, с. 33.
4.Инюшин В.М., Ильясов Г.У., Федоров H.H. Луч лазера и урожай. – Алма-Ата: Кайнар, 1981.
5.Журба П.С. История разработки и применения лазерных устройств при обработке семян и растений в сельском хозяйстве на Кубани. – Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. работ, М: ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. ГНУ Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства россий-ской академии сельскохозяйственных наук, 2012, том ХХХIII, с. 177–185.
6.Долговых О.Г., Красильников В.В., Газтдинов Р.Р. Влияние лазерной обработки на семена яровой пшеницы Ирень . – Инженерный вестник Дона, 2012, №4, с. 2–3.
Бесспорно, создание лазеров совершило революцию в науке и технике. За два последних десятилетия их использование помогло впоследовательно сформировать фундаментальные и прикладные направления физической оптики. В настоящее время без использования лазеров невозможны, ни современные фундаментальные исследования, ни решение технических, или технологических задач. Это касается и сельского хозяйства [2].
Как известно, стоимость пшеницы напрямую зависит от содержания клейковины и белка, поскольку наличие именно этих элементов определяет хлебопекарные качественные показатели зерна.
По данным Федерального центра оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки, в России качество зерна продолжает снижаться [3]. Так, доля продовольственной пшеницы в наиболее урожайном 2008 году снизилась почти на 63%.
Как подтверждает практика, обработка растений фунгицидами, гербицидами и инсектицидами заметно уменьшает содержание клейковины, поскольку химические препараты вызывают дополнительный стресс и угнетают рост растений.
В настоящее время особое место в защите растений от патогенов занимают различные физические методы и, в частности, обработка лазерным излучением.
Напомним, что лазерная обработка представляет собой непрерывное или импульсное облучение семян сельскохозяйственных культур и их всходов лазерным лучом определенной длины волны, которая колеблется от 632 до 670 нм. Главная цель технологического метода – увеличение урожайности зерна, снижение заболеваемости, развитие мощной корневой системы растений. Многочисленными исследованиями доказано, что в результате обработки семян лазерным излучением увеличивается их всхожесть, энергия прорастания и, следовательно, растения быстрее развиваются и дают больше плодов.
Действительно, лазерная фотоактивация начала развиваться в 70-х годах нашего столетия. В производственных условиях метод лазерной фотоактивации успешно использовался и используется в Казахстане, а также в отдельных регионах Российской Федерации, например в Ростовской, Куйбышевской областях, Краснодарском крае. Принципиально новый метод лазерной фотоактивации более эффективен по сравнению с существующими физическими и химическими способами предпосевной подготовки семян.
Во-первых, это кратковременность воздействия и отсутствие отрицательных эффектов в широком диапазоне режимов лазерной обработки семян. Во-вторых, отмечено [1,4] стабильное повышение урожайности сельскохозяйственных культур на фоне различных почвенно-климатических условий. Зафиксировано повышение качества сельскохозяйственной продукции, в частности, установлено увеличение концентрации сахаров, витаминов, белка и клейковины. Разумеется, за счет повышения полевой всхожести семян и усиления ростовых процессов, вполне вероятно снижение нормы высева семян на 10–30% [1,6]. Замечено повышение устойчивости растений к поражению различными заболеваниями. Нельзя не отметить и безвредность обработки не только для семян, но и для обслуживающего персонала.
Анализ многочисленных данных по использованию лазерных технологий, выявлено, что они недостаточно адаптированы к производственным условиям возделывания зерновых культур. Дело в том, что использование лазеров для зерновых сельскохозяйственных культур ограничивается лишь обработкой семян с целью стимуляции всхожести и продуктивности посевов. К производственным масштабам наиболее приспособлена технология с использованием лазерного устройства ЛУ-2, позволяющая вести обработку не только семян, но и вегетирующих растений. Устройство разработано обществом с ограниченной ответственностью научно-производственного филиала "Биолазер". Производительность этого лазерного устройства достаточно высока и позволяет обрабатывать большие объемы зерна, а значит значительные площади посевов [5,6].
Таким образом, можно констатировать, что лазерная активация семян приводит к существенному положительному эффекту, поскольку в семенах проявляется ранний стимулирующий эффект, ускоряется развитие растений и увеличивается их урожайность. Нижеследующая таблица иллюстрирует средние данные по урожайности яровой пшеницы Ирень [6].
Вместе с тем, следует отметить, что в некоторых источниках утверждается, что обработка семян лазером не особо эффективна против семенной инфекции, корневых гнилей и не обеспечивает дальнейшей защиты растений от болезней [4,5]. А в работе [6] доказано, что эффект от лазерного облучения семян может быть как положительным, так и отрицательным, и даже нейтральным. Очевидно, лазерные установки недостаточно применяются в промышленном сельском производстве.
В заключение подчеркнем, что если с выбором длин волн ученые уже давно определились, то все, что касается рекомендаций по выбору конкретных режимов использования импульсного или непрерывного излучения, диапазона значений выходных параметров, зависит от результатов дальнейших исследований.
Литература
1.Букатый В.И., Карманчиков В.П., Вечерина H.A. Использование лазерного излучения в производстве зерна. – Измерение, контроль, информатизация: Материалы 2-ой Международной научно-технической конференции «ИКИ-2001». Барнаул, 2001, c. 172–173.
2.Тютерев Ю.С. Роль и место физических методов обеззараживания семян. – Защита и карантин растений. – 2001, № 2, c. 15–17.
3.Буга С.Ф., Николаева В.В., Лукашик Н.Н. Плазменная обработка семян не защищает от болезней. – Защита растений, 1984, № 9, с. 33.
4.Инюшин В.М., Ильясов Г.У., Федоров H.H. Луч лазера и урожай. – Алма-Ата: Кайнар, 1981.
5.Журба П.С. История разработки и применения лазерных устройств при обработке семян и растений в сельском хозяйстве на Кубани. – Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. работ, М: ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. ГНУ Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства россий-ской академии сельскохозяйственных наук, 2012, том ХХХIII, с. 177–185.
6.Долговых О.Г., Красильников В.В., Газтдинов Р.Р. Влияние лазерной обработки на семена яровой пшеницы Ирень . – Инженерный вестник Дона, 2012, №4, с. 2–3.
Отзывы читателей
