Совершенствование технологии и средств применения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции

Титульный лист и исполнители

Аннотация:

Результаты исследований внедрены в агропромышленных предприятиях, в частности, ООО «Агрохим» Старожиловского района, УНИЦ «Агротехнопарк» ФГБОУ ВО РГАТУ Рязанского района, ОАО «Аграрий» Касимовского района Рязанской области. По результатам теоретического анализа и опытной работы в хозяйствах в 2019 году опубликованы методические рекомендации. Министерством сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области предлагаемые разработки рекомендованы к применению в хозяйствах АПК региона.

Ключевые слова:

Производство, биологические препараты, предпосевная обработка, горячий туман, урожайность, аэрозольная обработка.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Развитие сельского хозяйства предполагает увеличение продуктивности и урожайности сельскохозяйственных культур. В соответствии с принятой федеральной целевой программой, направленной на развитие агропромышленного комплекса: «Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы», одним из её основных направлений является развитие отрасли растениеводства, переработки и реализации продукции растениеводства.

Важным приемом повышения урожайности является предпосевная обработка. Предпосевная обработка предполагает комплексное воздействие на семена зерновых культур, и направлена на защиту и стимулирование физиологических процессов семян после посева. Она позволяет повысить всхожесть семян, улучшить качество продукции, устойчивость к болезням, повысить жизнеспособность семян [12, 10].

Таким образом, совершенствование процесса и установки для предпосевной обработки семян, в том числе горячим туманом гуматов, создание инновационных машин для осуществления является актуальной научно-технической задачей.

Цель исследования – исследование возможности повышения урожайности и устойчивости растений за счет использования обработок биологическими препаратами и/или гуминовыми продуктами.

На основании исследования научно-производственного опыта и обобщения сформулированы задачи исследований:

1. Провести анализ существующих биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции и их основные свойства.

2. Провести анализ технологий и средств применения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов.

3. Провести анализ выполненных исследований по внесению биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции.

4. Теоретически обосновать способы и средства внесения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов.

5. Исследовать параметры и режимы работы технических средств внесения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов.

6. Исследовать влияния физико-химических и других параметров биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов и условий работы технических средств внесения на показатели работы.

7. Исследовать влияния способа и средств внесения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов на повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции.

8. Провести оценку технико-экономической эффективности технологий и средств применения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ И ИХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

От качества семенного материала в значительной степени зависят урожайность сельскохозяйственных культур и потери в процессе производства. Величину урожая определяют не только сорт, отсутствие сорной примеси, высокая энергия прорастания и всхожесть, но и питание растений. Искусственное обогащение различными биопрепаратами и гуминовыми продуктами позволяет повысить улучшить элементы продуктивности и структуру урожая [35, 54].

По данным на 2018 г. на территории РФ зарегистрированы и разрешены к использованию свыше 40 биологических препаратов для защиты растений и регуляторов роста. Из них около 50% приходится на долю биологических фунгицидов [15]

Существует несколько способов классификации биопрепаратов. Можно классифицировать по природе активного начала, подразделяя на биопрепараты на основе: бактерий, микроскопических грибов, вирусов, микробных метаболитов и т.д.

Наиболее распространенным методом, как и для химических пестицидов, является классификация биопестицидов по объекту, на который направлено действие препарата. В основу подобной классификации легло название химических пестицидов с приставкой «био». В данном случае биологические препараты, используемые в растениеводстве, подразделяют на биоинсектициды (препараты против насекомых-вредителей), биоакарициды (против растительноядных клещей), бионематициды (против фитопатогенных нематод), биофунгициды (против грибных и бактериальных фитопатогенов), биогербициды (против сорных растений), биородентициды (против грызунов), биоудобрения и регуляторы роста растений.

Согласно сведениям, изложенным в «Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» (2018) к препаратам микробиологической природы, т.е. содержащих микроорганизмы и/или продукты их метаболизма относятся:

1. Биоинсектициды и биоакарициды: Лепидоцид (активное начало – Bacillus thuringiensis var. kurstaki), Битоксибациллин (Bac. thuringiensis var. thuringiensis), Биостоп (Bac. thuringiensis, Streptomyces sp., Beauveria bassiana), Зеленый барьер (Bac. bassiana), Биоверт (Lecanicillium lecanii, штамм В-80), Метаризин (Metarhizium anisopliae Р-72), Фитоверм и Фитоверм Форте (Аверсектин С – природная смесь четырех авермектинов В1а, А1а, А2а, В2а, продуцируемая микроорганизмами Str. avermectilis), Акарин (Авертин-N – фактически аналог аверсектина-С, отличающийся только штаммом продуцента), ФермоВирин ЯП и Мадекс Твин (Вирус гранулёза яблонной плодожорки), Хеликовекс (Вирус ядерного полиэдроза хлопковой совки)[15].

Рисунок 1.1 — Биологически активные препараты

Биоинсектициды и биоакарициды — вещества натурального происхождения, которые обладают высокой эффективностью против конкретных вредителей, безопасность для человека и домашних животных, отсутствие вредного воздействия на окружающую среду, низкая фитотоксичность, отсутствие влияния на вкусовые качества выращиваемой продукции, а так же очень медленно (на протяжении многих лет при постоянном использовании) возникающая резистентность (привыкание) у вредных объектов. Достаточно эффективного уничтожения большинства видов вредных насекомых можно добиться с помощью биоинсектицидов на основе: грибов (авермектины), бактерий, энтомопатогенных нематод (ЭПН). В основе авермектинов находятся продукты жизнедеятельности гриба Streptomyces avermitilis, они обладают выраженными акарицидными свойствами, контактным и системным действием, которое приводит к параличу и гибели большинства видов клещей, других вредных насекомых и нематод. Препараты на основе грибов особенно эффективны на ранних стадиях развития вредителей (гусеницы, личинки). В основе бактериальных биоинсектицидов находятся бактерии Bacillus thuringiensis, которые продуцируют спорово-кристаллический комплекс, обладающий большой энтомоцидной активностью, особенно при высокой пищевой активности вредителей (при температуре не ниже 16 °С). Бактериальные препараты при воздействии солнечной радиации, температуры и влажности быстро инактивируются в природной среде. Биоинсектициды на основе энтомопатогенных нематод являются одними из самых перспективных. Действующие вещества данных биоинсектицидов, представляют собой водную суспензию круглых червей, несущих в себе симбиотических бактерий. Нематоды способны заражать огромное количество видов насекомых. Личинки нематод проникают внутрь тела насекомого вместе с пищей и выпускают в кровь симбиотические бактерии. Гибель вредителей наступает через 2-3 суток. Большое значение для эффективности применения нематод имеет влажность почвы. Для увеличения эффективности использования перед обработкой требуется провести мелкодисперсионное аэрозольное дождевание и проводить обработку в вечернее время [1, 12, 13. 14, 48, 53].

2. Биородентициды: Бактороденцид (активное начало – Salmonella enteritidis var. Issatchenko, 29/1) [15]. Это бактериальный препарат для борьбы с мышевидными грызунами. Обладает биологической эффективностью до 90%, избирательным действием, вызывая заболевание желудочно-кишечного тракта мышевидных грызунов, при контакте со здоровыми, больные особи заражают всю свою колонию. Препарат безопасен для теплокровных, человека, рыб, не фитотоксичен, не формирует резистентности, удобен в применении, так как не требует приманочного продукта.

3. Биофунгициды: Оргамика С (активное начало – Bac. amyloliquefaciens, штамм OPS-32), Фитоспорин-М (Bac. subtilis, штамм 26 Д), Алирин-Б (Bac. subtilis, штамм В-10 ВИЗР), Бактофит (Bac. subtilis, штамм ИПМ 215), Гамаир (Bac. subtilis, штамм М-22 ВИЗР), Витаплан (Bac. subtilis, штамм ВКМ-В-2604D, Bac. subtilis, штамм ВКМ-В-2605D), БисолбиСан (Bac. subtilis, штамм Ч-13), Споробактерин (Bac. subtilis; Trichoderma viridae, штамм 4097), Псевдобактерин-2 (Pseudomonas aureofaciens, штамм BS 1393), Псевдобактерин-3 (Ps. aureofaciens, штамм ВКМ В-2391Д), Елена (Ps. aureofaciens, штамм ИБ51), Ризоплан (Ps. fluorescens, штамм АР-33), Глиокладин (Tr. harzianum, штамм 18 ВИЗР), Стернифаг (Tr. harzianum, штамм ВКМ F-4099D), Трихоцин (Tr. harzianum, штамм Г 30 ВИЗР), ТриходермаВериде 471 (Tr. veridae, штамм 471), Полар 50 (Комплекс полиоксинов – продуцент Str. cacaoi); Фитоплазмин (Макролидныйтилозиновый комплекс – продуцент Str. fradiae), Альбит (Поли-бетагидроксимасляная кислота – продуценты Bac. megaterium и Ps. aureofaciens, магний сернокислый, калий фосфорнокислый двухзамещенный, калий азотнокислый, карбамид), Фитолавин (Фитобактериомицин – комплекс стрептотрициновых антибиотиков – продуцент Str. lavendulae) [15, 52].

Биофунгициды – это биопрепараты, направленные на борьбу с грибковыми и бактериальными болезнями зерновых, овощных, плодово-ягодных культур, болезнями цветов и лекарственных растений. Активным компонентом биопрепаратов являются микроорганизмы. Некоторые из них сочетают в себе свойства фунгицида и инсектицида. Вещества, содержащиеся в биологических фунгицидах, не накапливаются в тканях растений, при этом эффективно подавляют определенные болезни растений и не причиняют вреда человеку и животным. Препараты не нужно периодически заменять новыми, потому что возбудители болезней и насекомые к ним не привыкают. Некоторые средства не только борются с инфекциями или насекомыми, но даже укрепляют иммунитет сельскохозяйственных культур. Обычно, чтобы справиться с проблемой, достаточно небольшого количества биопрепарата.

Все биофунгициды можно разделить на:

— грибные — на основе грибов рода Trichoderma и др.;

— бактериальные — на основе бактерий группы Bacillus subtilis, рода Pseudomonas и антибиотиков;

— и другие — такие как молотая сера, экстракты растений и фитонциды.

Механизм действия грибных биофунгицидов основан на том, что на грибах-паразитах паразитируют другие грибы — так называемые паразиты второго порядка либо на том, что в процессе развития они синтезируют вещества антибиотической природы (глиотоксин, виридин, триходермин и др.), разрушающие клеточные стенки фитопатогенных грибов.

Биофунгициды на основе бактерий можно разделить на 3 группы:

— на основе бактерии вида Bacillus subtilis;

— антибиотики, вырабатываемые бактериями семейства Strepto-mycetaceae, известными продуцентами стрептомицинов;

— на основе бактерий рода Pseudomonas.

Механизм их действия основан на способности продуцировать антибиотики, аминокислоты, витамины и другие вещества. Многие ризосферные бактерии способны синтезировать различные фитогормоны (например, индолил-3-уксусную кислоту), которые могут стимулировать рост растений на разных стадиях развития, в частности, содействовать поступлению в растение минеральных веществ, переводя их из нерастворимой формы в растворимую (фосфор), синтезировать некоторые низкомолекулярные соединения и ферменты (например, АСС-де-заминазу, предотвращающую синтез стрессового гормона этилена). Продуцируют и сидерофоры — низкомолекулярные соединения, образующие комплекс с ионом железа, тем самым облегчая его транспорт как в микробные клетки, так и в клетки корня.

В эту и других препаратов группу вошли вещества, не относящиеся к грибам или бактериям, но также оказывающие фунгицидное действие. Самым известным из них давно признана сера. Механизм ее действия основан на том, что она проникает в споры гриба, растворяется в веществах клетки и связывается с водородом, образуя сероводород. Это соединение подавляет фермент дыхания полифенолоксидазу. Для разных видов возбудителей грибных инфекций степень токсичности серы неодинакова. Наиболее часто она используется против мучнистой росы. Эффективна сера и против клещей. Ее акарицидная активность обусловлена образованием паров, которые убивают насекомых и их личинок. Для проявления фунгицидного действия серы важна высокие температура (30…40°С) и влажность [22, 24, 59]. Поэтому обработку коллоидной серой лучше проводить утром по росе или после полива.

4. Регуляторы роста растений: Агростимулин (активное начало – 2,6-диметилпиридин-N-оксид, продукты метаболизма симбионтного гриба Cylindrocarpon magnusianum), Эмистим (продукты метаболизма симбионтного гриба Acremonium lichenicola), Бинорам (Ps. fluorescens, штаммы 7Г, 7Г2К, 17-2), Мицефит (Продукты метаболизма эндофитного гриба Mycelium radices var. Ledum, штамм НЖ-13), ОбеpeгЪ, Биодукс (арахидоновая кислота – продуцент Moriterella alpine), Иммуноцитофит (этиловый эфир арахидоновой кислоты), Рибав-Экстра (L-аланин, продуцент Ps. dacunhae, L-глутаминовая кислота), Агат-25К (3-индолилуксусная кислота, продуцент Ps. mendocina, α-аланин – продуценты актиномицеты (Str. tyoideus, Str. avicolustus и др.), представители рода Brevibacterium (Вr. amylolyticurn, Вr. monoflageium) и Corynebacterium, α-глутаминовая кислота) [15].

Органические регуляторы роста растений – это препараты, стимулирующие выработку в тканях растения специальных фитогармонов — низкомолекулярных органических веществ, контролирующих все процессы развития растения. Данные препараты представлены биологически активными веществами (аминокислотами, белками, прекурсорами природных фитогармонов), микро – и макроэлементами, витаминами. Они повышают энергию прорастания и полевую всхожесть, устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, болезням, усиливают ростовые и формообразовательные процессы, повышают урожайность и улучшают качество продукции.

Все органические стимуляторы роста принято классифицировать по типу ответственности за определенный процесс в развитии растения.

Препараты, в состав которых входят ауксины, выступают как регуляторы роста для рассады, так как отвечают за корнеобразование, обменные процессы, рост основного побега. Ауксины содействуют в образовании завязи, ускоряя процесс созревания плодов. Продуцируются данные вещества в корнях и верхних частях побегов.

Препараты для растений с цитокинином увеличивают скорость деления клеток, ускоряя формирование почек и рост листьев. Повышение уровня этого фитогармона препятствует преждевременному увяданию зеленой массы, что значительно продлевает жизненный цикл растения. Цитокинины контролируют образование почек и боковых побегов.

Препараты с биологически активными веществами из группы гиббереллинов называют стимуляторами роста плодов. Все дело в том, что данный фитогармон отвечает за накапливание полезных веществ в тканях растения, чем стимулирует ускоренный рост стебля, цветение, плодоношение [35, 48, 54].

Регуляторы роста для обработки рассады, в состав которых входят брассины, значительно повышают устойчивость молодых растений к неблагоприятным погодным условиям и вредителям. Брассины отвечают за работу иммунной системы растения.

5. Микробиологические удобрения: Агрибактер, Агрика, Агринос, Азофикс, Азофит, Агробиовит, Атлант, БакСиб, Азотовит, Инбио-Фит, Легум Фикс. Бактофосфин, Биокомплекс-БТУ, Биокомпозит-коррект, Бионур, Азолен, Никфан, Нитрагин КМ, Восток ЭМ-1, Инокулянт для сои НППЛ, Микобакт, Микогель, БиоБеСтА, Биогор, Геостим, Бисолби-Плант, Байкал ЭМ-1, Ургаса, БСка-3, Минерал 22, Нитрагин, НитроЗлак, НитроМаис, Нитрофикс, Ноктин А, Органит, Биовайс, РИЗОБАКТ, Ризоверм, Ризолайн, Ризолик Топ, Ризоформ, Экстрагран, БИЭМ, Ультрастим, Фосфатовит, ХайКоут Супер Соя, ХайСтик Соя, ЭКОпроп, ЭКО 3С, ЭКОсид Зерновые, Экофит, Эффект био [15, 47].

Микробиологические удобрения – биопрепараты на основе штаммов бактерий и грибов. Они переводят грунтовые вещества в удобную для растений форму, разлагают пестициды, подавляют рост патогенов. Данные препараты экологически чистые, не приносят вред окружающей среде, усиливают рост и развитие растений, делают насаждения устойчивыми к инфекциям, находящимся в почве, повышают урожайность и сроки хранения продукции, улучшают плодородность почвы. Микробиологические удобрения разделяют на азотфиксирующие и фосфор- и калиймобилизирующие, а также деструкторы стерни [2, 36]. В зависимости от типа микроорганизмов, включенных в их состав, в почве активизируются различные природные процессы.

Азотфиксирующие удобрения состоят преимущественно из азотфиксирующих бактерий (Azospirillum sp. и Rhizobium sp.), которые помогают растениям усваивать молекулярный азот из воздуха путем превращения его в удобные для растений аммонийную и нитратную формы. Азотофиксирующие бактерии способствуют развитию растения, производя витамины, ауксины и гиббереллины, которые в значительной степени влияют на рост растений, а также повышают всхожесть семян, рост рассады на ранних стадиях и увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур (особенно бобовых) на 10–25%.

В состав фосфор- и калиймобилизирующих удобрений входят полезные почвенные бактерии (Bacillus megaterium var. Phosphaticum, Pseudomonas striata, Frateuria aurentia), которые превращают нерастворимые соединения фосфора и калия в доступные для растений формы. Фосфор солюбилизирующие бактерии образуют органические кислоты (лимонную, янтарную, молочную и т.д.), гормоны (индол уксусной кислоты, гиббереллины и т.д.) и ферменты (фитазу, нуклеазу, лецитиназу и т.д.), которые помогают в солюбилизации нерастворимых фосфатов в форму, усваиваемую растением, а также улучшают рост растений и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.

Калий мобилизующие бактерии способны мобилизовать присутствующий в почве калий в прикорневой зоне растений. Хорошо работают на всех типах почв особенно, с низким содержанием калия.

Биодеструктор стерни – это биопрепарат со специфическим многокомпонентным составом полезных микроорганизмов (азотфиксирующие, фосфор- и калиймобилизирующие, бактерицидные и фунгицидные микроорганизмы), которые ускоряют разложение растительных остатков и образование органического вещества почвы, подавляют развитие патогенной микрофлоры, способствуют накоплению доступных для растений питательных веществ. Использование таких веществ более результативно, чем сжигание или запахивание соломы, ботвы, травы, так как растительные остатки быстро разлагаются, а пахотный слой почвы покрывается мульчей. Мульчированный слой исключает образование почвенной корки, защищает грунт от солнца и ветра, способствует сохранению влаги. Кроме того, после обработки дождевыми червями и микроорганизмами мульча превращается в перегной, который является благоприятной средой для питания и активного развития растений.

В каталоге большое место отводится удобрениям на основе гуминовых кислот. Среди ним можно выделить: Агрифул, Берес-4 супергумат с микроэлементами, Берес-8 супергумат с фульвокислотами и микроэлементами, Гумат+7, Гумат калия, Гумат калия-натрия «Эдал КС», Гумат Плодородие, Контур гумат, Гумат натрия, Гумимакс, Гуминатрин с микроэлементами, Гуми, гуматизированное удобрение на основе золы, гумино-минеральное удобрение «Гумат», гумино-минеральный комплекс «Гумиком», гуминовое удобрение с микроэлементами «Сахалинские гуматы», Гумистим, «Супер Гумисол», «Питер Пит», «Рефлекс», Гумэл-Люкс,Лигногумат, Лигнас, Макс СуперГумат Форте, Реасил, Росток, «Сила Жизни», сухое торфо-гуминовое удобрение «Фитоп-Флора-С», «Флора-С», Гумилайф, Энерген Экстра, «Живая почва», «Заокский», Эдагум СМ, «Биоплант Флора», ФульвоГумат, «Эдем», Энерген-аква [10, 15, 18, 36, 41].

Гуминовые кислоты (гумусные и фульвокислоты) – это природные органические соединения, которые выделяются из продуктов растительного (листья, корни, ветки, стволы), микробного (белковые тела микроорганизмов) или животного (останки животных) происхождения при помощи воздействия на них растворами щелочей. В состав гуминовых удобрений входят гуминовые кислоты, фульвокислоты, аминокислоты (Аргинин, Гистидин, Б-фенилаллонин, Пролин, др.). Во многие составы добавлены полезные микроорганизмы (амонификаторы), грибы, а также комплекс макро-, микроэлементов (магний, калий, натрий, кальций, железо, фосфор, азот, цинк, др.). Формы гуминовых препаратов многообразны – от жидких до гранулированных комплексных удобрений.

Жидкие удобрение на основе гуминовых кислот – это натуральные иммуномодуляторы, стимуляторы формирования, роста, развития растения, антидепрессанты, а также комплексная подкормка. Применяются на всех стадиях роста, начиная с обработки семян перед посевом, заканчивая обработкой почв после сбора урожая. Подходят для органического земледелия. Мягкие гуминовые удобрения калийные эффективно действуют как стимуляторы образования и роста корней. Их используют для предпосевной обработки семян, клубней, луковиц, при черенковании. При включении в состав удобрений микроэлементов усиливается иммунитет растения. Эффективность состоит и в том, что они улучшают состав и структуру грунта. Улучшение микробиологического состава почвы происходит за счет большого количества аминокислот, витаминов, полезных микроорганизмов. Земля после внесения насыщается азотом, фосфором. При регулярном применении заметен рост гумуса в почве, что позволяет уменьшить её плотность, улучшить воздухо-, водопроницаемость, повысить процессы фотосинтеза, облегчить дыхание клеток растительных культур [39, 41, 42, 54].

Наибольшее влияние гуминовые удобрения оказывают на корнеплоды (картофель, свекла, морковь, редис, лук, др.). Хорошо реагируют на препарат томаты, капуста, баклажан, перцы, тыквенные, зерновые культуры. При применении происходит ускорение роста, срока созревания плодов, увеличение их размеров, вкусовых качеств, снижение количества нитратов, повышения сахаров в составе.

Используют гуминовые удобрения трех модификаций: гумат натрия, гумат калия и гумат аммония.

Гумат натрия используется для повышения у растений устойчивости к стрессам, морозу, засухе. Гумат натрия обеспечивает растения питательными элементами, которые препятствуют преждевременному опаданию зеленой массы, продлевают продолжительность цветения многолетних и однолетних культур, способствуют развитию корневой системы растений. Единственным недостатком данного вещества является несовместимость со щелочными почвами.

Гумат калия предназначен для обработки семян перед посевом, укоренения черенков, обработки клубней и другого посадочного материала. Широко используется в гидропонике. После обработки семян повышается их всхожесть и прорастание, а росток будет здоровым и крепким. При обработке рассады или саженцев достигается лучшее укоренение и ускоренный процесс приживаемости, взрослое растение быстрее развивается.

Гумат аммония – это вид гуматов, который отличается повышенным содержанием азота в легкорастворимой форме в виде аммония. Аммоний называют «долгим» азотом, так как он неподвижен в почве, не вымывается и долго превращается в нитратную форму. Гумат аммония позволяет растениям синтезировать белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, эффективно осуществлять процессы обмена веществ, полноценно осуществлять функции фотосинтеза, активно формировать органеллы хлорофилла. Гумат аммония рекомендуется применять на самых ранних этапах развития растений – это обработка семенного материала, подкормки молодой рассады, а также при первых пересадках и пикировках. Кроме того, необходимо дополнительное питание гуматом аммония растений, перенёсших стресс в виде пересыхания, замерзания или переизбытка влаги [8, 10, 11, 58].

Анализируя свойства биологических препаратов и гуминовых продуктов, а также изучив необходимые условия и приёмы агротехники, можно выделить ряд значительных преимуществ использования данных препаратов.

Одним из основных плюсов применения биопрепаратов является эффект от деструкторов пожнивных остатков. Данные препараты способствует повышению содержания гумуса в почве, улучшают её физико-химические свойства и способствуют накоплению биологического азота [15, 36].

В защите растений основа биопрепаратов – биологические агенты – регулируют численность вредных видов в природе без участия человека.

При выращивании злаковых и технических культур использование минерального азота гораздо меньше, чем биологического, так как азот из минеральных удобрений может вымываться или выветриваться. В то время как даже малая доза биологического азота полностью покрывает потребность растений в этом элементе за счёт того, что азот связывается бактериями и становиться легко доступным для питания. Вследствие этого значительно повышается урожайность возделываемых культур [35, 36].

Биологические препараты имеют невысокую цену. Затраты на 1га минимальны. Зато экономический эффект, в зависимости от выращиваемых культур, повышается в разы.

Использование биологических препаратов вместе с минеральными удобрениями, позволяет практически вдвое снизить дозу их внесения, так как бактерии препаратов повышают усвояемость растениями микроэлементов, путём увеличения объёма корневой системы и её адсорбирующей активности. Вследствие этого и происходит активизация усвоения элементов питания.

Бактерии, являющиеся составной частью препаратов, способны привлекать нитраты почвы к метаболизму. Из них образуются аминокислоты и белки. Полезная микрофлора, входящая в состав препаратов, способствуют наиболее полному раскрытию потенциала сорта, что относится как к количественным, так и к качественным показателям сельхозпродукции (многолетними испытаниями доказано увеличение содержания клейковины в зерновых, сахара в сахарной свекле, масла в подсолнечнике и пр.). Кроме того, растения не накапливают нитратов и нитритов.

Бактеризация улучшает фосфорное питание растений, переводя труднорастворимые соединения фосфора в легкодоступные формы. Особенно это актуально для чернозёмных почв.

Промышленные гуминовые препараты, получаемые из природных ресурсов (угля, торфа, донных отложений, органических отходов и др.), в значительной степени наследуют свойства гуминовых веществ исходного сырья, поэтому по функциональной активности действуют как мелиоранты, препараты для детоксикации, ремедиации, рекультивации деградированных и загрязненных почв, а также стимуляторы роста растений (улучшается питание и дыхание растений, прорастание семян, увеличивается длинна и биомасса проростков, усиливается ферментативная активность, сокращается поступление в растения тяжелых металлов и радионуклеидов) [35, 53].

Кроме того, большим плюсом применения биологических препаратов является технология их использования: она достаточно проста и не требует дополнительных затрат на приобретение специальной техники. Обработка семян биопрепаратами проводится механизировано в день посева или накануне, с применением существующих машин для протравливания. В небольших хозяйствах возможна ручная обработка, в том числе с применением опрыскивателей или генераторов горячего тумана [2, 28-33, 55, 39].

Вывод по разделу 1

1. Технология применения биологических препаратов достаточно проста и не требует значительных затрат на приобретение специальной техники.

2. Обработка семян биопрепаратами проводится с применением существующих машин для предпосевной обработки, причем в небольших хозяйствах возможна ручная обработка, в том числе с применением опрыскивателей или генераторов горячего тумана.

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

2.1 Анализ технологий предпосевной обработки семян

Предпосевная обработка семян – это комплекс мероприятий, благодаря которым происходит ускорение появления всходов растений, так же увеличивается их урожайность, происходит улучшение как посевных, так и физический качеств семян. Предпосевная обработка представляет собой несколько ступеней: сортировка (для высева используют полновесные и крупные семена), смачивание семян в растворах биологически активных веществах и веществах с содержанием микроэлементов, проращивание, также возможно применения и такого метода обработки как термический (закалка разной температурой) и т.д. [7, 35].

Обязательным приемом в технологии возделывания зерновых культур является предпосевная обработка. Сев протравленными семенами зерновых культур обеспечивает повышение их урожайности, эффективности производства, защищает молодые проростки и растения от семенной, почвенной инфекции [1, 6, 16, 35, 36, 46].

Протравливание семян помогает:

— обеззаразить семена от возбудителей различных болезней и вредных микроорганизмов;

— снизить повреждения всходов корневыми гнилями и вредителями, обитающими в почве;

— стимулировать физиологические процессы и развитие растений;

— уменьшить воздействие травматических повреждений семян, а также предотвратить развитие на поврежденных участках патогенных микроорганизмов.

Факторы, влияющие на качество обработки, можно разделить на следующие группы: технологические факторы; физико-механические свойства семенного зерна (твердость, пыльность, влажность посевного материала, масса тысячи семян, размер семян и т.д.); физико-химические свойства препарата для обработки (количество действующего вещества, прилипаемость, химический состав); факторы, которые зависят от конструкции машины для обработки [34, 49, 50].

К технологическим факторам относятся: режимы работы установки, технические регулировки, персонал, занимающийся протравливанием. К конструктивным факторам относят конструктивно-технологическую схему устройства для обработки семян горячим туманом, геометрические параметры рабочих органов, материал, строение основных и отдельных рабочих органов.

Сыпучесть зерновой массы обусловлена свободным перемещением зерна одного относительно другого при перемещении всей массы. Показатели сыпучести зерновой массы является, так называемый угол естественного откоса, т.е. угол, который образуется при свободном ссыпании семенного материала из какой-либо емкости на плоскость, между образующей конуса и его основанием. Данные о величине угла естественного откоса семян различных культур при влажности 15-20% представлены в таблице 1.1.

В этой же таблице приведены значения коэффициента трения зерна при движении его по наклонной плоскости (при отсутствии качения зерна) коэффициент трения равен тангенсу угла наклона плоскости, по которой происходит движение зерновой массы. Для расчетов бункеров и шахтных сушильных установок обычно применяют угол естественного откоса равным 36°, а коэффициент трения равным 0,47 [44].

Таблица 2.1 — Угол естественного откоса семян различных культур.

Семена	Угол естественного откоса, град.	Коэффициент трения
Семена	Угол естественного откоса, град.	по дереву	по железу
просо	20-25	—	—
горох	22-28	—	—
соя	24-32	—	—
чечевица	25-30	—	—
лен	27-34	0,306-0,661	0,249-0,354
рожь	23-38	0,424-0,406	—
пшеница	23-38	0,361-0,424	0,414
ячмень	28-40	0,325-0,466	0,376
овес	31-44	0,369-0,590	0,412
кукуруза	30-40	0,287-0,384	0,374
подсолнечник	31-45	0,364-0,577	0,315-0,488
клещевина	34-46	0,364-0,445	0,286-0,377

Попадание большей части препарата будет зависеть от массы тысячи семян и объемной массы семян при строго определенной норме расхода гуматов [41, 42].

Перед обработкой семенной материал необходимо подготовить. Качество семенного зерна должно соответствовать требованиям ГОСТа, поэтому семенной материал не должен содержать примесей, семена должны обладать высокой энергией прорастания и не иметь механических повреждений. Перед обработкой семенной материал сортируют, для повышения экономической эффективности обработки. Во время обработки на каждое зерно необходимо нанести определенное количество препарата, находящееся в пределах 1/2000… 1/10000 мл/шт.

Расчет необходимого количества рабочего препарата производится на вес семян, поэтому чтобы объемная масса семян не увеличилась, в частности для ячменя или других остистых культур, необходимо заранее удалить ости, так же это отразится и на качестве обработки семян. Так как оголенные зерновки накапливают на себе больше препарата, то в процессе удаления остей следует сохранить цветковые чешуи ячменя [35, 41].

При недостаточной объемной массе и массе 1000 штук семян, будет происходить ухудшение сыпучести зерна. Этот эффект будет укрепляться и при применении метода обработки с увлажнением из-за шероховатости поверхности поврежденных семян и недостаточного объема воды. Влажность семян более 15% приводит к ухудшению их сыпучести, а также оказывает влияние на их сохранность. Так повышенная влажность в помещениях, где хранятся семена, создаёт благоприятные условия для развития патогенных микроорганизмов и грибов. В связи, с чем рекомендуется использовать среднюю фракцию семян, так как семена крупной фракции не всегда отвечают тем признакам и свойствам, которые характерны для сорта и в большей степени имеют низкую всхожесть [1, 44].

Технические установки для предпосевной обработки семян подразделяются на стационарные и передвижные. Они классифицируются (рисунок 2.1): по конструктивным свойствам рабочего органа, по методу покрытия семян рабочим препаратом, а также по характеру работы технического средства. По характеру работы установки подразделяются на непрерывного и порционного действия. По способу нанесения рабочего препарата на семена зерновых культур технические средства подразделяют на две группы: непосредственного нанесения на семенной материал и с перемешивающими устройствами [7].

В зависимости от способа протравливания семян используют современные установки и машины различных типов. В процессе мокрого протравливания семян суспензиями и эмульсиями, а также сухого и полусухого протравливания, в настоящее время используются шнековые и барабанные протравливатели [7].

Наиболее дешевым и простым способом протравливания является использование протравливателей барабанного типа, основным недостатком которых является невысокая производительность, в связи с чем они в основном используются для протравливания небольших партий семян [50].

Для мокрого, полусухого и сухого способов протравливания используется протравливающая машина «ПУ-ЗА», протравливание в которой осуществляется во вращающемся барабане. К недостаткам устройств подобного типа относятся: некачественное смешивание препарата с обрабатываемым зерном, громоздкость и материалоемкость конструкции, небольшая производительность [50].

Рисунок 2.1 – Классификация технических средств для предпосевной обработки [50]

В протравливателях шнекового типа протравливание семян происходит в корпусе шнека путем смешивания зерна с рабочим раствором протравливателя при перемещении их шнеком. Качество обработки семенного зерна в данных устройствах зависит от геометрических параметров шнека (его диаметра и длины), коэффициента наполнения полости кожуха шнека зерном и препаратом, а также времени их смешивания [7].

В настоящее время применяются такие шнековые протравливатели как ПНШ-3 (рис. 2.2) и ПСШ-5 (рис. 2.3).

Рисунок 2.2 – Протравливатель семян шнековый ПНШ – 3

Принцип работы протравливателя ПНШ-3 включает в себя: готовая рабочая жидкость заливается в емкость и перемешивается. В бункер вручную или шнековым конвейером загружается зерно из мешков, величина подачи зерна, устанавливается перемещением шиберной заслонки в должные положения. В наладочном режиме определяется соответствующая величина расхода рабочей жидкости. Затем зерно из бункера перемещается в смешивающий шнек, и в пространство над загрузочным окном шнека происходит подача рабочей жидкости, расход которой ранее установлен. При вращении шнека совершается равномерное распределение протравливающего препарата по поверхности каждого семени. Обработанные семена через выгрузочные горловины выгружаются в мешки или в шнековый конвейер. Последовательность заполнения мешков настраивается перекидной заслонкой, которая расположена на трубе шнека.

Протравливатель семян шнековый ПСШ-5 направлен на обработку водными суспензиями препаратов небольших партий семян зерновых, зернобобовых и технических культур.

При работе устройства семена из бурта поступают в накопительную камеру, при заполнении которой до нижнего датчика осуществляется включение насос-дозатора. После чего суспензия подается на диск распылителя, распыляется и в виде мелких капель покрывает семена, которые поступают непрерывным потоком из накопительной камеры в камеру протравливания через регулируемое окно. Перед выгрузкой в мешки обработанные семена перемешиваются шнеком.

1, 2 и 6 – датчики; 3 – заслонка дозатора семян; 4 – распылитель; 5, 18 и 21 – фильтры; 7, 8, 10, 11 и 16 – трубопроводы; 9 – распределитель; 12 – резервуар; 13 – мешалка; 14, 17, 20 и 23 – электродвигатели; 15 – насос-дозатор; 19 – вентилятор аспирационной системы; 22 – воздухозаборная труба аспирационной системы; 24 – механизм самопередвижения; 25 – шнек; 26 – бункер.

Рисунок 2.3 – Технологическая схема протравливателя семян ПСШ-5

Низкое качество протравливания, травмирование семян, небольшая производительность являются основными недостатками шнековых протравливателей, при этом основным травмирующим рабочим органом в протравливателях данного типа является шнек.

В устройствах камерного типа обработка семенного материала происходит при помощи увлажнения через распыления суспензий на поверхности семян, которые попадают в поток распыла суспензии. К таким устройствам относятся ПС-10АМ, ПСК-15, ПК-20, ПС-20К-4 (рис. 2.4 — 2.6) [37].

Протравливатель ПС-10АМ получил широкое распространение, как на территории Российской Федерации, так и в странах ближнего зарубежья.

В данной машине процесс протравливания семян происходит следующим образом.

Рисунок 2.4 – Общий вид протравливателя ПС-10АМ

В бункер до датчика верхнего уровня чистые семена высыпаются транспортером. После чего сигнал с датчика поступает на электромагнит, который запускает дозаторы семян и суспензии. Препарат используется согласно откалиброванных шкал регуляторов семян и суспензии. Семена поступают из бункера в камеру протравливания за счет центробежных сил в распределители, возникающих в процессе вращения диска. Суспензия протравителя подаётся из резервуара через дозатор одновременно с семенным материалом. После протравливания семена при помощи горизонтального и вертикального шнеков выгружают из машины.

Для предпосевной обработки семян зерновых культур водными растворами пестицидов предназначен протравливатель семян камерный ПСК-15.

Так же в настоящее время широко используется камерный протравливатель ПК – 20.

Протравитель семян камерный ПК-20 выполнен в виде самодвижущейся машины с электрическими приводами всех узлов и элементами программного управления. Основой конструкции является легкая трехколесная тележка с электроприводом и передним поворотным колесом. В средней части конструкции смонтированы основные рабочие органы: емкость для приготовления рабочей смеси, оснащенная насосом для подачи в напорный бачок дозатора, дозатор с системой интеллектуальной КИП и роторным камерным смесителем.

Рисунок 2.5 – Общий вид протравливателя ПСК 15

Рисунок 2.6 – Общий вид протравливателя ПК – 20

Для загрузки зернового материала служит шнековый механизм подачи в смеситель, оснащенный индивидуальным приводом. Для разгрузки служит составной винтовой питатель, способный подавать обработанный посевной материал на высоту до 4,2 метров. Что позволяет обходиться без дополнительных органов загрузки семян в приемник (например, кузов автомобиля) и без второго обслуживающего сотрудника. Аппарат может обслуживаться одним человеком, в функцию которого входит только направление движения аппарата при помощи простейших органов управления. Обучение работе с данным прибором занимает менее часа. При этом, производительность аппарата достигает 20 тонн в час.

Протравливатели камерного типа имеют минусы, влияющие на качество обработки семенного материала к ним можно отнести следующее: повреждение семян шнековым транспортёром при их выгрузке, время обработки малосущественно, низкое качество перемешивание семян с препаратом, неравномерность обработки семян связанная с тем, что большей обработки подвергаются зерна находящиеся на внутренней стороне их потока [50].

2.2 Анализ технологий обработки культур в период вегетации

Защиту и стимуляцию растений осуществляют путем обработки листовой поверхности эмульсией или суспензией в капельножидком состоянии. Опрыскивание представляет универсальный способ применения защитно-стимулирующих веществ. Эффективность опрыскивания зависит от концентрации растворов и размера капель и их осаждения на поверхности листьев, особенно на нижней их стороне, где располагает большее количество устьиц. Наиболее перспективным способом обработки является ультра малообъемное опрыскивание (УМО). Применение УМО предполагает уменьшение эффективного размера капель защитно-стимулирующих веществ. Применение мелкодисперсных аэрозолей показало, что мелкие капли защитно-стимулирующих веществ значительно увеличивают эффект препарата, в сравнении с крупными каплями. Множество мелких капель имеют такой же объем препарата, что и одна крупная капля, но контактируют с большей площадью растения, что обеспечивает наиболее быстрое и одновременное проникновение препарата. Это позволяет уменьшать дозировку действующего вещества препарата, а также уменьшать количество растворобразующего вещества. При опрыскивании следует учитывать физико-химические аспекты: свойства применяемых препаратов, размеры капель, количество капель на обрабатываемой поверхности (густота покрытия), расход и концентрацию рабочей жидкости.

Качество опрыскивания оценивают по следующим критериям:

— количество капель на листовой поверхности (на искусственных коллекторах), площадью 1 см²;

— эффективность использования капель аэрозоля — соотношение распыленного и осевшего количеств рабочей жидкости (капель);

— равномерность распределения капель на обрабатываемых поверхностях.

Особенность оценки опрыскивания является применение горизонтальных коллекторов в предположении, что капли рабочей жидкости падают исключительно вниз, что не всегда происходит при уменьшении размера капель с уменьшением размера капель, они легко подхватываются воздушными потоками и некоторое время витают в зоне обработки.

Ультрамалообъемное опрыскивание проводится готовыми препаратами, без разбавления водой технических продуктов, или их концентрированных растворов в органических растворителях с помощью специальной опрыскивающей аппаратуры для ультрамалообъемного, обеспечивающей тонкое диспергирование с размером капель 50-100 мкм. При этом норма расхода препаративной формы при УМО составляет 0,5-5 л/га, и, как правило, расход рабочей жидкости на полевых культурах 1-2 л/га, плодовых культурах 2-5 л/га. Такая норма расходов достигается с помощью тракторных распыливающих устройств для наземного УМО: опрыскиватели ОП-450 и ОН-400-3 со сменным соплом для УМО, или опрыскивателя ОВТ-1 с соплом для УМО, или штанговой установки с пневматическими и электровращающимися дисками (рис. 2.7).

Недостатки способа опрыскивания:

1. Сложность приготовления рабочих составов.

2. Очень трудно технически и организационно соблюдать норму расхода рабочего состава, а следовательно, и препарата. Для этого опрыскиватели должны настраиваться на специальных площадках на определенную норму расхода.

3. Дополнительные затраты на постройку специальных сооружений для приготовления рабочих составов — растворных узлов. Рядом с растворным узлом должны быть бетонированные ямы для слива воды после мойки опрыскивателей.

4. Увеличение количества обслуживающего персонала по сравнению с опыливанием.

В связи с применением УМО изменялись представления об эффективных размерах капель пестицида. Оказалось, что инсектицид в мелких каплях значительно токсичнее, чем в крупных. Это объясняется тем, что множество мелких капель, попадающих на насекомых и имеющих такой же объем, как одна крупная капля, соприкасается со значительно большей площадью покрова насекомых, поэтому инсектицид в летальной дозе проникает через кутикулу быстрее.

Рисунок 2.7 — Опрыскиватель универсальный самоходный

Также следует отметить влияние погодных условий на процесс опрыскивания, они определяют снос капель препарата, его испарение, равномерность распределения и процент использования препарата. Кроме того, погодные условия могут влиять на скорость распада препарата и смыв препарата осадками.

В зависимости способа образования, аэрозоли (дисперсные системы, состоящие из капель) классифицируют по методам получения на диспергационные и конденсационные. По дисперсности аэрозоли разделяют на ультрадисперсные аэрозоли с размерами 0,001 – 0,01 мкм, высокодисперсные аэрозоли 0,01 – 0,1 мкм, среднедисперсные аэрозоли 0,1 – 10 мкм, грубодисперсные аэрозоли 10 – 100 мкм.

Обработка растений предъявляет определенные технические и технологические требования к техническим средствам, которые должны выполнять сразу несколько технологических операций одновременно — образование защитной пленки микроэлементов и биопрепаратов на их поверхности, равномерная доставка капель к растениям. Наиболее предъявляемым требованиям отвечают генераторы горячего тумана, которые позволяют получать ультрадисперсные аэрозоли — новый класс нано частиц. Однако применение ультрадисперсных аэрозолей требует уточнения некоторых вопросов: применяемых доз, равномерности и эффективности распределения капель на растениях, способов улучшения осаждения, особенно, на нижней поверхности листьев.

Исследуя технологический процесс обработки растений, следует варьировать конструктивно-технологические параметры генератора горячего тумана и его рабочие режимы – расход топлива, количество и концентрацию подаваемой рабочей жидкости, температуру горячего тумана, производительность установки, а в качестве функции оптимизации размер капелек горячего тумана и равномерность их распределения.

Для повышения эффективности осаждения капель аэрозоля применяют электростатические способы, способы температурного градиента и инерционные способы. Для горячего тумана наиболее применимы инерционный способ и способ температурного градиента. Осаждение на листовую поверхность происходит в результате взаимодействия капель горячего тумана с растением: капли, обладающие значительным весом в сравнении с частицами воздуха, за счет инерции оседают на листьях и стеблях растений при огибании воздушным потоком препятствий. Также осаждению способствует разница температур капли горячего тумана растения – температурный градиент. Капля горячего тумана, передвигаясь в потоке, может оседать не только при пересечении ее траектории с растением, но и при нахождении на небольшом расстоянии от обрабатываемой поверхности. Кроме того, при уменьшении инерции потока возникают температурные восходящие потоки, способствующие осаждению капель на нижней стороне листьев.

Анализ исследований показал, что теоретические исследования транспортирования и взаимодействия горячего тумана с растениями имеют фрагментарный характер, также не достаточно представлены технические средства для обработки растений горячим туманом защитно-стимулирующих веществ. Отсутствуют исследования по внесению защитно-стимулирующих препаратов в виде капель горячего тумана на растения и распределению на листовой поверхности. Высокая дисперсность защитно-стимулирующих препаратов, увеличение контактной поверхности, возможность проникновения в объекты сложной формы обуславливают увеличение эффективности воздействия. Мелкодисперсный способ обработки также перспективен, благодаря маленькой норме расхода препарата и равномерному покрытию поверхности семян.

Исследование движения аэрозолей затруднено из-за взаимопроникновения двух сплошных сред – горячего тумана и воздуха, а также обтекания препятствий в виде растений. Кроме того, горячий туман имеет более высокую температуру в сравнение с окружающим воздухом и растениями, и поэтому применение классических положений аэродинамики затруднено. Распространение горячего тумана в стеблях растений возможно исследовать экспериментально. Анализ показал, что вопросы распространения горячего тумана в стеблестое не достаточно изучены, так отсутствуют данные по равномерности его распределения при обработке растений.

2.3 Анализ применения аэрозолей для обработки семян и растений

В зависимости от метода обработки семян, аэрозоли имеют следующую классификацию [21]:

по агрегатному состоянию дисперсной фазы:

— смог – система смешанного типа, представляющая собой сочетание тумана, дыма и других твердых взвешенных частиц;

— пыли – частицы измельченных твердых тел, образованные в результате процессов диспергирования;

— дыма – дисперсная система, состоящая из частиц твердых тел, находящихся в газах во взвешенном состоянии и образованных в результате процессов горения;

— туманы – дисперсная система (аэрозоль), состоящий из капель жидкости находящихся во взвешенном состоянии в газах;

по дисперсности:

— ультрадисперсные аэрозоли (наночастицы) – это дисперсные системы с размерами частиц менее 0,01 мкм;

— высокодисперсные аэрозоли (ВДА) — дисперсные системы с размерностью частиц в диапазоне 0,01 – 0,1 мкм;

— среднедисперсные аэрозоли –дисперсные системы с размерностью частиц в диапазоне 0,1 – 10 мкм;

— грубодисперсные аэрозоли – дисперсные системы с размерностью частиц более 10 мкм.

по методам получения:

— диспергационные – методы механического разрушения твердых или жидких тел;

— конденсационные – образование новой фазы в результате создания перенасыщенного состояния вещества в жидкой или газовой среде.

Совсем недавно появилось возможность в создание нового поколения приборов для изучения ультрадисперсных аэрозолей, в результате этого был образован новый класс нано частиц

Свойства аэрозолей сформировываются:

— массовой и частичной концентрацией горячего тумана;

— природой веществ дисперсионной среды и дисперсной фазы;

— формой первичных (не агрегированных) частиц;

— размером частиц и распределением частиц по размерам;

— структурой горячего тумана.

При распылении веществ, взрывах и дроблении, в процессах перенасыщение паров воды, конденсации при охлаждении и органических жидкостей образуются аэрозоли [21].

Аэрозоли можно также получить еще разными методами: из грубодисперсных систем (диспергационные методы) и из истинных растворов (конденсационные методы)

Диспергационный метод

При измельчении твердых тел в газовой среде, жидких тел и при переходе порошковидных веществ во взвешенное состояние при действии воздушных потоков происходит образование диспергационных аэрозолей.

Распыление твердых тел вытекает в стадии распыление и стадии измельчение.

Способы распыления жидкостей разделяют на центробежное распыление, аэродинамическое (или пневматическое) распыление и гидродинамическое (или гидравлическое) распыление.

Конденсационный метод

Данный метод заключается в образовании новой фазы в гомогенной системе. Наличие пересыщенного пара является главным условием образования фазы, его конденсация является источником возникновения дисперсных частиц.

Скопление пересыщенного пара возможно в случаях:

— при смешении газов и паров, имеющих разные температуры (возникновения атмосферных туманов);

— при адиабатическом расширении жидкостей и газов (возникновение облака);

— при резком понижении температуры газовой смеси.

За счет испарения происходит переход вещества в состояние горячего тумана. Аэрозоли, по сравнению с другими дисперсными системами (эмульсий, суспензий), невозможно приготовить заранее. Для получения порошкообразных и жидких аэрозолей в бытовых условиях применяется устройство, называемое «аэрозольной упаковкой», вещество упаковывается под давлением и распыляется при помощи сжиженных или сжатых газов.

При производстве технического средства учитывают не только свойства семян, но и процесс распыления капелек горячего тумана, введение его в воздушный поток и пневмотранспортировки, движения семян, и, по потребности препарата для образования оболочки. Качество обработки будет зависеть от физико-механических свойств рабочего препарата, семян, от конструктивно-технологических параметров всех рабочих органов, которые участвуют в этом процессе [41, 42].

На основании этого, чтобы подобрать правильные параметры экспериментальным путем очень кропотливо, поэтому нужно разработать математические модели: движения горячего тумана в камере транспортирования и обработки; технологического процесса образования горячего тумана различными типами распылителей; покрытия семян горячим туманом гуматов.

Модели помогут понять, в каком направлении нужно будет вести научные разработки. Также, нужно будет правильно обусловить условия применения устройства для предпосевной обработки горячим туманом.

Для модели технологического процесса обработки семян в качестве начальных условий можно использовать режимы работы и конструктивно-технологические параметры распылительной системы – скорость потока горячего тумана, количество подаваемой рабочей жидкости, семян, препарата, а граничными условиями – конструктивно-технологические параметры распределительной системы капелек горячего тумана, семян и препарата, конструктивные параметры камеры обработки.

Выводы по разделу 2

1. Исследование движения аэрозолей затруднено из-за взаимопроникновения двух сплошных сред – горячего тумана и воздуха, а также обтекания препятствий в виде растений. Кроме того, горячий туман имеет более высокую температуру в сравнении с окружающим воздухом и растениями, и поэтому применение классических положений аэродинамики затруднено. Распространение горячего тумана возможно исследовать экспериментально. Анализ показал, что вопросы распространения горячего тумана не достаточно изучены, так, отсутствуют данные по равномерности его распределения при обработке растений.

2. При производстве устройства для предпосевной обработки учитывают не только свойства семян, но и процесс распыления капелек горячего тумана, введение его в воздушный поток движения семян и по потребности препарата для образования оболочки. Качество обработки будет зависеть от физико-механических свойств рабочего препарата, семян, от конструктивно-технологических параметров всех рабочих органов, которые участвуют в этом процессе.

3. Для выбора оптимальных параметров устройств для предпосевной обработки следует разработать математические модели образования горячего тумана и процесса обработки семян в смесительной камере и уточнить параметры экспериментальным путем.

3. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВНЕСЕНИЮ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Начало изучения биопрепаратов в России было положено еще в ХIX в. в исследованиях известного ученого И.И. Мечникова. Им был создан препарата на основе энтомопатогенного гриба Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sor., который получили из природы. В 1940-е годы в России возрос интерес к исследованиям по энтомопатогенным биопрепаратам. К 1960-м годам были разработаны Бердским заводом биопрепаратов (сейчас ПО «Сиббиофарм» – г. Бердск, Новосибирская обл.) отечественные бактериальные препараты Дендробациллин и Энтобактерин на основе Bacillus thuringiensis (Bt). В России так же разработаны препараты на основе Bt subsp. кurstaki – Лепидоцид (ВНИИ «Биохиммашпроект», Москва) и на основе Bt subsp. thuringiensis – Битоксибациллин (БТБ), полученный во Всесоюзном институте сельскохозяйственной микробиологии. Среди энтомопатогенных грибов, которые нашли применение в России для разработки биопрепаратов можно выделить Conidiobolus obscura (или Entomophthora thaxteriana) и Conidiobolus thromboides (или E. рyriformis, E. Virulenta).

Всероссийским научно-исследовательским институтом защиты растений в 1960-е годы был создан первый биопрепарат против болезней растений на основе гриба Trichoderma viride (lignorum). Подавление фитопатогенов путём паразитирования, а антагонистическое действие происходит за счет выработки антибиотиков (виридин, глиотоксин и др.). Чуть позже были разработаны биопрепараты на основе Trichoderma harzianum, T. koningii, T. asperellum и др. В настоящее время препараты, в основе которых грибы рода Trichoderma, зарегистрированы под названиями Глиокладин (ФГБУ «ВНИИ защиты растений» (ВИЗР), г.Санкт-Петербург) и Стернифаг (ЗАО «Агробиотехнология»).

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК г. Краснодар разработали биопрепараты Вермикулен и Хетомин, в основе которых заложено антогонистеческое действие грибов Penicillium vemiculatum и Chaetomium, соответственно.

КГАУ и ФГБНУ СКФНЦСВВ г. Краснодар получен биофунгицид Ампеломицин, основа которого гриб Ampelomyces quisqualis.

Кроме препаратов, полученных с использование штаммов грибов, снижающих численность возбудителей болезней растений, получают и бактериальные биопрепараты, которые в настоящее время являются более распространенными. В основе использования бактериальных препаратов также лежит механизм антибиоза. В качестве бактерий-антагонистов в бактериальных препаратах в основном выступают бактерии двух родов – Pseudomonas и Bacillus. На возможности бактерий рода Pseudomonas для подавления болезней растений обратили внимание Е.Ф. Березова и А.Н. Наумова еще в 1939 г. Однако первый биопрепарат Планриз на основе P. ﬂuorescens в конце 1980-х годов разработал А.Н. Перебитюк (Институт Генетики и Цитологии НАН Беларуси). Позже российскими учеными из разных регионах России были созданы препараты на основе штаммов P. ﬂuorescens и P. aureofaciens. Например, в институте биохимии и физиологии микроорганизмов РАН, г. Пущино Московская обл. – Псевдобактерин-2; в ООО «БИО-БИЗ и Ко», г. Москва – Агат-25-К, в институте генетики и цитологии СО РАН, г. Новосибирск – Бинорам, в ООО «Планта-Плюс», г. Томск – Биовайс и многие другие.

Первым зарегистрированным биопрепаратом на основе B. subtilis является Бактофит, полученный ГНЦ прикладной микробиологии, пос. Оболенск, Московской области и ПО «Сиббиофарм». Позже бы разработаны Алирин-Б и Гамаир (ВИЗР) и Фитоспорин (Республика Башкортостан).

Эффективность применения бактерий Bacillus subtilis была исследована, например, при использовании биопрепарата Бактавен в защите овса от фитопатогенов. Обработка семян на начальном этапе роста и развития растений (3 л/т) снижала заражение всходов красно-бурой пятнистостью примерно на 15% и развитие корневых гнилей в фазе кущения примерно на 40%. Дальнейшая обработка в фазе флагового листа (6 л/га) снижало развитие красно-бурой пятнистости в фазе выметывания примерно на 30%. Что в свою очередь благополучно сказалось на урожайности зерна овса [5].

По данным ФГБУ «ВНИИ защиты растений», более востребованными биопрепаратами являются инсектицидные препараты, в основе которых Bacillus thuringiensis. Уже в наши дни набирает обороты новый препарат ВИЗР против саранчи. Учёные выделили штамм гриба Beauveria bassiana, способного заражать личинки перелетной саранчи. Полевые испытания данного микоинсектицида прошли в Казахстане, где эта проблема очень актуальна.

АО «Щелково Агрохим» создали и внедрили в практику многоштаммовый микробиологический препарат Биокомпозит-коррект. Он служит для восстановления микроценоза и повышения плодородия почв, нарушенного особенно в результате выращивания зерновых и пропашных (подсолнечник, сахарная свекла, кукуруза) культур. Применение препарата Биокомпозит-коррект в Курганской области прибавили урожай яровой пшеницы на 1-5ц/га при обработке посевов (двукратно, по 2 л/га), в ЦЧЗ – сахарной свеклы на 25,5 ц/га обработкой почвы перед севом (2 л/га).

Одной из главных причин потери урожая сельскохозяйственных культур является низкое плодородие почвы. Внесение в почву биопрепарата на основе гриба рода Trichoderma можно решить проблему. В ЗАО «Булгар» Спасского района Республики Татарстан в 2013 г. начат первый пилотный проект по улучшению плодородия почвы. Специалистами Россельхозцентра были даны рекомендации по внесению в почву до посева биофунгицида Триходермин Нова (3-4 л/га), по протравливанию семен смесью биофунгицида и химического протравителя, а также по вегетации проводить обработки биофунгицидом Псевдобактерин-2 (2 л/га). В течение нескольких лет отслеживали состояние контрольного и опытного участков поля. В результате на опытном участке прослеживалось снижение вредной микрофлоры и увеличение гриба-антагониста Trichoderma, который и способствовал оздоровлению почвы. В контрольном варианте количество фитопатогенов не изменялось. На опытном участке посевы были в хорошем состоянии, в контрольном же варианте были редкими, а растения отставали в росте. Это повлияло и на урожайность, которая на опытном участке составила 46,5 ц/га, а в контрольном — 37,2 ц/га.

Среди биоудобрений наибольшее распространение получили те, в основе которых азотфиксирующие бактерии, а также биоудобрения с микроорганизмами, растворяющими минерализованные формы фосфора. В основе получения биоудобрений лежит размножение культур микроорганизмов Azotobacter и Rhyzobium. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии» г. Санкт-Петербург является крупнейшим разработчиком биопрепаратов. Среди них можно выделить Ризоторфин, Мобилин, Ризоагрин, Мизорин и др. Не малый вклад и у таких предприятий, как ООО «Промышленные Инновации» (Азотовит, Фосфатовит), ООО «БисолбиИнтер» (Экстрасол, Бисолби, БисолбиПлант), ООО «Органик Лайн» (Ризолайн, Липосам, Фитоцид, Биокомплекс БТУ), компания «ЕвроХим» (Агринос А+В, Агринос1 и 2), ГК «Биона» (Ризомакс, Нитрофикс, НитроЗлак) и некоторые другие.

Производители биоудобрений заявляют о приросте урожайности в среднем на 10-25 %. Например, Ризоагрин – препарат, в основе которого Agrobacterium radiobacter, способен повысить урожайность на 10-40% за счет усиления азотного (20-30 кг/га) и фосфорного (12-20 кг/га) питания зерновых.

В настоящее время в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева продолжаются исследования, начатые Ф.Ю. Гельцер, по синтезу и применению препарата Симбионт. Это стимулятор роста, действие которого направлено на прорастание семян с последующим максимальным эффектом и при формировании мощной корневой системы, и при формировании утолщенного стебля с развитыми листьями. Увеличение поглощающей поверхности корней и интенсификация процессов дыхания и фотосинтеза растений, увеличивает урожайность культур, выращенных в закрытом грунте до 50%, а в поле — на 10-20%.

Среди биопрепаратов отдельно выделяют гуматы, которые обладают свойствами и удобрений, и регуляторов роста растений, и мелиорантов для деградированных почв, и сорбентов токсикантов. Первыми стали исследовать и производить гуматы филиалы Россельхозцентра по Иркутской и Астраханской областям и Карачаево-Черкесской Республике. С 2017 г. масштабное производство их начато в Республике Татарстан, Амурской, Новгородской, Белгородской, Тамбовской, Вологодской, Тверской, Кировской, Нижегородской, Омской, Челябинской и Кемеровской областях. В основном – это Гумат+7.

В 2012 г. в Карачаево-Черкесии проводили испытания смеси препаратов и Планриз (Pseudomonas ﬂuorescens) на картофеле сорта Удача, что повысило урожай картофеля на 20 ц/га. А также провели испытание на озимой пшенице сорта Иришка, что прибавило урожайности на 2 ц/га. Кроме того, опыты показали, что Гумат+7 способен восстанавливать баланс почв по микроэлементам.

В Тюменской области испытания показали, что обработка гуминовыми продуктами посевов позволяют снять стресс, вызванный действием химических фунгицидов и засушливой погодой, увеличить поверхность растений для более активного фотосинтеза, снизить поражение посевов ячменя и замедлить распространение корневых гнилей, гельминтоспориоз листьев, что обеспечит прибавку урожая. Так, в 2016 г. протравливание семян ячменя проводили препаратом Оплот, а обработку растений в начале кущения Гуматом+7. Последний снял стресс от воздействия химического препарата, растения были выше на 11 см контрольных образцов, имели большие площадь листовой поверхности и облиственность примерно на 40%.

В 2016 г. специалисты филиалов Россельхозцентра не только закладывали демонстрационные опыты в разных регионах страны на разных культурах, но и организовывали обучающие семинары по применению гуминовых продуктов в сельском хозяйстве.

Изучением сроков и способов применения препаратов Гуми-20М и Фитоспорин-М занимались в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Производственные опыты проводились в полевых условиях при различных дозах внесения на раннем картофеле сорта Невский. Через 20 дней после цветения наибольшая площадь листовой поверхности (около 50 тыс. м²/га) была сформирована при трёхкратных обработках Гуми-20М и совместных обработках Гуми-20М и Фитоспорином-М (доза 30 т/га клубней). Растения были с хорошо развитой корневой системой. А самая высокая урожайность была зарегистрирована при трёхкратной обработке Гуми-20М и трёхкратном комплексном применении препаратов. Фитоспорин-М не дал достоверного увеличения урожая.

С каждым годом объем производства биопродуктов увеличивается, частично заменяются минеральные удобрения и пестициды для повышения урожайности. Однако в России и производство, и применение биопрепаратов и гуминовых продуктов остается незначительным, так как нет достаточного информирования о существовании и хозяйственной значимости этого направления.

Один из основных методов исследования движения аэрозолей является метод псевдожидкости, т.е. исследование при помощи двух сплошных взаимопроникающих сред: аэрозольных частиц и газа [12, 24, 25]. Для этого обычно используют уравнения аэромеханики частиц. Одним из частных случаев в механике аэрозолей существует поступательное равномерное движение капелек в виде частиц сферической формы под действием определенной постоянной силы. В этом случае уравнение движения определяются из известных положений аэродинамики. Решая задачи, взаимосвязанные с движением аэрозольных частиц в воздушной среде, делают вывод, что температура воздуха не изменяется, постоянна, газ не сдавливаемый и решение получают на основании уравнений Навье-Стокса. Решения данных уравнений были получены и проанализированы в математической физике. В результате этого, данные решений уравнений аэромеханики дисперсных систем к данным уравнениям с безразмерными коэффициентами допускает производить решения обусловленностью от величины безразмерных коэффициентов (числа Вебера Рейнольдса, Кнудсена, Стокса).

Поэтому, тему транспортирования горячего тумана в технических устройствах предпосевной обработки можно исследовать экспериментально. За счет инерционного осаждения происходит взаимодействие частиц горячего тумана с семенами: аэрозольные капли, которые обладают по сравнению с частицами воздуха больше значительным весом, при перемене траекторий линий тока перед препятствием создают движение по траекториям, пересекающим линии тока, и оседая на препятствии.

Капля горячего тумана передвигается в соответствии с линиями тока, без учета инерционных эффектов и оседает не только при пересечении ее траектории с поверхностью тела, но и когда она переходит линию тока на интервал ее радиуса от поверхности тела. На основании вышесказанного установлено, что результативность зацепления выше нуля может быть и в случае, когда отсутствует инерционное осаждение.

Краткий анализ показал, что на сегодняшний момент работы в области теоретического исследования образование горячего тумана практически отсутствует, его траспортирования и взаимодействия с материалом для обработки применительно к техническим средствам для предпосевной обработки. Отсутствуют математические модели, с помощью которых определяют возникновение капель горячего тумана различными распылителями, которые описывают движение аэрозольной струи до встречи с семенами и степени взаимодействия с ними в технических средствах предпосевной обработки.

Изучение по оптимизации параметров работы за счет усовершенствования распылительных установок и характеристик камеры обработки являются перспективным направлением для технических средств обработки семян, которое будет осуществляться, если учесть взаимодействие капель препарата с воздушным потоком и методы описания двухфазных течений. В связи с этим, необходимо изучить теоретические основы работы распылителей и рассмотреть образование монодисперсного горячего тумана, и необходимо провести представление технологического процесса.

Чтобы обеспечить необходимое качество обработки зерна, нужно систематически контролировать работу аппаратов. Необходимо осуществлять следующий контроль:

1) к проверке, регулировке температуры газовоздушной смеси, поступающей в камеру обработки;

2) к контролю, наблюдению за работой выпускного аппарата;

3) к контролю влажности зерна;

4) к контролю качества обработанного зерна по внешнему виду;

5) к контролю температуры зерна;

6) к контролю семенных качеств зерна.

Дринчей В.М. и Груздевым Г.С. сформированы принципы предпосевной обработки, физического обеззараживания и нанесения защитных веществ на поверхность зерна, обосновали необходимые концентрации и количество наносимого раствора на семена, так же Дринчей В.М. были рассмотрены конструкции протравливателей, их основные рабочие органы, предложены варианты классификации.

Жалнин Э.В., Измайлов А.Ю. и Московский М.Н. оценивали воздействие разных видов излучений на зерновой материал. Измайлов А.Ю. так же оценивал влияние низкоинтенсивного локального лазерного излучения на посевные качества семян.

Макаров В.А. исследовал влияние гуминового препарата на агрохимические показатели почвы и урожайность, а также гумусообеспечение почв в системе органического земледелия.

Масловым Г.Г. и Хасановым Э.Р. исследовались вопросы диспергирования рабочих органов для протравливания семян, ими проведено мелкодисперсное дробления капель с помощью дисковых распылителей, эжекционно-щелевого распылителя. Хасановым так же была обоснованно разработаны технологические процессы и технические средства для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур [50].

Работы Лекомцева П.Л. посвящены изучению вопросов использования электроаэрозоля для защиты растений в грунте. Аэрозольный способ нанесения дезинфицирующих средств, в частности гуматов, является наиболее эффективным, в силу своей дешевизны, продуктивности, а так же высокого качества обработки. [24, 25, 43] В работах Лекомцева П.Л., так же отражен характер режимов работы электроаэрозольного генератора.

Существенный вклад в изучение аэрозольных систем внесли Л.С. Ивлев, Ю.А. Довгалюк, ими рассмотрены вопросы осаждения аэрозоля и движение частиц в воздушных потоках.

Работы Хутской Н.Г. посвящены изучению теплообмена при течении воздушно-водяной смеси в трубе, а так же изучению теплообмена в двухфазных потоках. [26]

Для достижения высокой эффективности обработки, при дезинфекции аэрозолями, важно обеспечить образование устойчивой пленки дезинфицирующего вещества на рабочих поверхностях, что напрямую зависит от содержания дезинфицирующего вещества в аэрозоле. Дресвянникова Е.В. предлагает следующую формулу для расчета массы дезинфицирующего вещества в воздушном аэрозоле:

(3.2)

где А= exp(0,06(353T-89450)/T); Т – температура воздуха, К; – первоначальное и конечное значения относительной влажности соответственно; р – атмосферное давление, Па; р_в – плотность воздуха, кг/м³; V_в – объем помещения (фургона), м³; – молекулярная масса воздуха, кг/моль.

Время осаждения капель аэрозоля так же является основным фактором в достижении высокой эффективности обработки. Для расчета времени осаждения Лекомцев П.Л. предлагает использовать следующую формулу:

(3.3)

где: h – высота распыления аэрозоля, м; – динамическая вязкость воздуха, Н·с/м²; r – радиус аэрозоля, м; g – ускорение свободного падения, м/с²; р – плотность жидкости, кг/м³.

Так же для достижения высокой эффективности обработки важными являются режимы работы аэрозольных генераторов, которые зависят от чисел Рейнольдса, Нуссельта, Прандтля и так далее, которые в свою очередь применяются в решении уравнений теплообмена, переноса и движения частиц в потоке [26]. Так же при обработке аэрозолями важно обеспечить высокую дисперсность капель, в работах Хутской Н.Г. рассмотрены вопросы влияния чисел Рейнольдса, чисел Нуссельта, чисел Прандтля на дисперсность частиц потока и приводится следующая критериальная зависимость:

(3.4)

где Nu – критерий Нуссельта, Re – критерий Рейнольдса, Pr – критерий Прандтля.

Однако, до настоящего времени не определены параметры обработки семян горячим туманом, существующие методики не в полной мере способны оценить эффективность совместного воздействия защитно-стимулирующих препаратов и теплового воздействия на семена.

Выводы по разделу 3

1. Усовершенствование распылительных установок и характеристик камеры обработки является перспективным направлением развития технических средств обработки семян, которое будет осуществляться с учетом взаимодействия капель препарата с воздушным потоком.

2. Следует разработать методики определения параметров обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ВНЕСЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

4.1. Конструктивно-технологическая схема устройства для предпосевной обработки семян горячим туманом биопрепаратов

Эффективность обработки горячим туманом зерна зависит от времени воздействия и равномерности подачи. Равномерность подачи осуществляется работой дозирующего устройства и движением зерна по наклонной полке [39, 44].

В процессе движения семян в камере обработки совершается неоднократный повторяющийся процесс движения семян зерновых культур по наклонной полке, свободного полёта семян, упругого удара семян о следующую наклонную полку и последующего движения семян по наклонной плоскости полки. Во время этого движения вероятно ускорение семян, особенно в нижней части камеры обработки, в результате чего будет сокращаться время обработки семян горячим туманом и снижать её эффективность. Кроме этого, в процессе движения семян возможны возникновения поперечных волн, что возможно будет приводить к неравномерности подачи семян.

Для осуществления равномерности движения семян по наклонным полкам камеры обработки рассмотрим несколько основных этапов движения семян: движение семян по наклонной полке; движение семян в свободном падении; упругий удар семян о наклонную полку.

Устройство для предпосевной обработки семян горячим туманом состоит из камеры обработки с наклонными полками внутри нее, расположенными в камере под некоторым углом и генератора горячего тумана марки BF -150. Генератор горячего тумана включает в себя камеру сгорания 1, внутри которой находится камера обработки 2 со свечой зажигания и форсункой. Подача воздуха в камеру обработки выполняются по специальным каналам, которые в установившемся режиме совершают подогрев воздуха. В следствие сгорания топлива величина газовой смеси увеличивается и переходит в жаровую трубу 3. В результате того, что стенки жаровой трубы генератора омываются, воздух в дополнение нагревается и перемещается в выходное сопло 6. Диспергирующее устройство 4 стоит в конце жаровой трубы, оно является эжектором с коническими стенками. Стенки жаровой трубы и конические стенки образуют еще одну трубчатую камеру для теплообмена топочных газов с жидкостью. Нагрев жидкости помогает образованию оптимальных условий для диспергирования. В диспергирующем устройстве находятся распылители 5, которые размещаются по спирали и обладают определенным углом для возникновения завихрений потока топочных газов. В результате испарения образовывается горячий туман, который смешивается с горячим воздухом. В результате разности температур горячего тумана и обрабатываемой поверхности семян происходит фазовый переход и конденсация горячего тумана гумата, что положительно влияет на адгезию раствора с обрабатываемой поверхности семени. Высокая адгезия раствора гуматов с поверхностью семян способствует образованию пленки гуматов на поверхности семян [19, 33].

Условия появления горячего тумана и его дисперсность зависят от следующих факторов: тепловые потери в окружающую среду; температуры раствора гуматов; количество теплоты выделяемого при сгорании топлива. Чем больше нагрев обрабатываемой поверхности семян, тем значительней будет толщина пленки гумата.

Общий вид устройства для обработки семян горячим туманом, представлен на рисунке 4.1.

Устройство крепится под бункером. При выгрузке семян из бункера начинает работать генератор горячего тумана, во время ссыпания семян по наклонным полкам осуществляется обработка горячим туманом гуматов температурой 50-60 ^oC, в результате разницы температур более холодных семян температуры до 30 ^оС происходит фазовый переход горячего тумана в жидкость на поверхности семян, в результате чего образуется тонкая равномерная плёнка на поверхности зерна. В результате многократному контакту пара с семенами при пересыпании семян с полки на полку эффективность обработки возрастает. Так же при высокой температуре пара осуществляется тепловая обработка семян, которая вызывает активацию физиологических процессов семян и оказывает содействие последующему испарению воды с поверхности семян, что понижает увлажнение во время обработки.

Общий вид генератора горячего тумана представлен на рисунке 4.2. Во время исследований определялось распределение рабочих температур в облаке горячего тумана. Также в процессе исследования устанавливался, нагрев поверхности семян для определения условий появления пленок конденсата. В результате высокой влажности горячего тумана и разности температур обрабатываемых семян и горячего тумана возникают условия для появления точки росы. В результате, анализируя нагрев обрабатываемых семян до и после обработки по росту температуры, мы можем видеть, на каких участках обрабатываемой поверхности семян получилась прочная пленка из горячего тумана гумата.

$Описание: Описание: Описание: C:\Documents and Settings\вов\Мои документы\Downloads\Протравливатель (1).JPG$

1- бункер для семян; 2-дозирующий аппарат с приводным ребристым валиком; 3-подвижное днище; 4- камера обработки; 5- наклонные полки; 6 — тросово-барабанный механизм;7 –аэрозольный генератор; 8-сопло

Рисунок 4.1 — Схема устройства для обработки семян горячим туманом [33]

Мобильные генераторы горячего тумана, которые имеют высокую дисперсность, образованного аэрозоля, низкий расход рабочего раствора, способны работать в условиях низких температур. Наиболее полно задачам предпосевной обработки отвечает генератор горячего тумана.

Работа генератора горячего тумана основана на сгорании жидкого топлива – бензина. Принципиальная схема генератора горячего тумана с диспергирующим устройством представлена на рисунке 4.3.

1 – жаровая труба; 2 – резервуар для рабочего раствора; 3 – топливный бак; 4 – камера сгорания.

Рисунок 4.2 – Общий вид генератора горячего тумана GreenFogBF-130

Т – топливо; ТГ – топочные газы; ТИ+К – тепловое излучение + конвекция; РР – рабочий раствор; ГРР – горячий рабочий раствор; ХВ – холодный воздух; ГВ – горячий воздух; ГТ — горячий туман.

Рисунок 4.3 – Принципиальная схема генератора горячего тумана

Входные параметры генератора горячего тумана обусловлены параметрами исходных компонентов, обеспечивающих работу: бензин, воздух, рабочий раствор. Входными параметрами камеры сгорания являются: объем бензина V, теплотворная способность q, плотность бензина а так же количество воздуха, характеризуемое коэффициентом избытка воздуха β. Рабочий раствор будет характеризоваться расходом G_рр, массовой теплоемкостью с_рр, начальной температурой t_рр1. Входными параметрами воздуха будут: расход V₂, объемная теплоемкость с_в, температура окружающего воздуха t₃. Генератор горячего тумана является сложной термодинамической системой, в которой присутствует внутренний теплообмен, который способствует сокращению потерь в окружающую среду. В процессе теплообмена в генераторе горячего тумана учувствуют два теплообменника. Первый теплообменник представляет собой коаксиальную трубную конструкцию. Воздушный теплообмен будет характеризоваться коэффициентом теплопередачи разницей температур и площадью поверхности теплообменника F. Теплообмен между ними будет определяться с одной стороны параметрами топочных газов, а именно: расход V₁, температура t₁, теплоемкость с₁, с другой стороны расходом рабочего раствора G_рр, а также коэффициентами теплопроводности теплообменников генератора горячего тумана. Сопло обеспечивает смешивание потоков горячего воздуха и образованного в диспергирующем устройстве горячего тумана [12, 13, 37].

Процесс горения будет характеризоваться поступлением топлива и воздуха необходимого для образования горючей смеси. Масса топлива будет равна:

, (4.1)

где m_T – масса топлива (бензина), кг;

V – объем топлива, м³;

– плотность топлива (710 кг/м³).

Теплота сгорания топлива в горелке будет определяться выражением:

, (4.2)

где q – теплота сгорания бензина, (29000 кДж/кг).

Для сгорания горючей смеси необходимо в камеру сгорания подавать воздух в строго определенных количествах, который характеризуется коэффициентом избытка воздуха. В тоже время расход воздуха для сжигания топлива существенно меньше, чем расход воздуха на образование горячего тумана, поэтому при расчете камеры сгорания не учитывается нагрев воздуха, поступающего в камеру сгорания.

4.2 Исследование параметров и режимов работы технических средств внесения биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов (размерный состав аэрозоля, неравномерность капель, дальность распространения, неравномерность распределения)

Аэрозоль представляет собой дисперсную среду, состоящую из двух фаз. Газообразная фаза представлена топочными газами и атмосферным воздухом, жидкая фаза – рабочим раствором. На практике аэрозоли рассматривают как однородную субстанцию, обладающую усредненными свойствами. Рассмотрим свойства аэрозоля образуемого генератором горячего тумана. Среднюю плотность горячего тумана можно описать выражением:

, (4.3)

где G_да – массовый расход горячего тумана, кг/с;

V_да – объемный расход горячего тумана, м³/с.

С учетом того что, в состав горячего тумана входят топочные газы и рабочий раствор, средняя плотность горячего тумана будет определяться выражением:

, (4.4)

где G₁ – массовый расход топочных газов, кг/с;

V_рр – объемный расход рабочего раствора, м³/с.

Плотность топочных газов, входящих в состав горячего тумана зависит от температуры и давления. Будем считать, что на выходе из диспергирующего устройства их давление близко к атмосферному, тогда расход газообразных компонентов горячего тумана будет определяться выражением:

, (4.5)

где – плотность топочных газов с учетом температур на выходе из диспергирующего устройства, кг/м³.

С другой стороны, средняя плотность горячего тумана определяется выражением:

, (4.6)

где – плотность рабочего раствора, кг/м³.

Обозначим объемную долю жидкой фазы горячего тумана

, (4.7)

Тогда плотность горячего тумана определятся выражением:

(4.8)

Объемная доля жидкой фазы горячего тумана может характеризоваться концентрацией рабочего раствора в аэрозоле.

, (4.9)

где N– среднее число частиц рабочего раствора в единице объема аэрозоля [1/м³];

– средний объем одной частицы рабочего раствора, м³.

Тогда объемную долю жидкой фазы горячего тумана:

, (4.10)

где x_i – число частиц рабочего раствора i-й фракции в единице объема горячего тумана [1/м³];

d –диаметр одной частицы i-й фракции;

n –число фракций горячего тумана.

В сопле генератора горячего тумана происходит смешивание горячего тумана с горячим воздухом, имеющего следующие параметры: V₂ – расход горячего воздуха, [м³/с], c₂– объемная теплоемкость горячего воздуха, [Дж/(м³·К)], t₂ – температура горячего воздуха, [К]. Объемная доля горячего воздуха в горячем тумане определяется аналогичным способом:

, (4.11)

Так как поступление горячего воздуха в сопло происходит за счет разряжения, то давление горячего воздуха будет несколько ниже атмосферного, тогда расход горячего воздуха определится следующим выражением:

, (4.12)

где ρ₂ – плотность горячего воздуха с учетом температур на выходе из сопла, кг/м³.

С учетом полученных объемных долей рабочего раствора и горячего воздуха параметры аэрозоля на выходе из сопла определятся следующими выражениями:

(4.13)

Тогда температура горячего тумана на выходе из сопла с учетом неразрывности потока определится выражением:

, (4.14)

где – объемная теплоемкость рабочего раствора, Дж/(м³·К);

V_а – объемный расход горячего тумана на выходе из сопла генератора горячего тумана, м³/с;

с_а – объемная теплоемкость горячего тумана на выходе из сопла генератора горячего тумана, Дж/(м³·К);

t_а – температура горячего тумана на выходе из сопла генератора горячего тумана, К.

, (4.15)

Поток аэрозоля генератора горячего тумана направляется на рабочие поверхности. Эффективность обработки в этом случае будет зависеть от температуры горячего тумана, подачи семян, размеров камеры обработки и нормы внесения препарата. Объем рабочего раствора генератора горячего тумана в этом случае определится следующим выражением:

, (4.16)

где – коэффициент распределения горячего тумана;

W₃ — подача зерна, т/с;

k_n — норма внесения препарата, л/ т.

Расход топочных газов для обеспечения необходимого объемного расхода рабочего раствора определяется выражением:

, (4.17)

Выразим расход топочных газов через производительность генератора горячего тумана:

, (4.18)

Таким образом, параметры генератора горячего тумана определяются подачей семенного зерна, необходимого расхода горячего тумана на 1 тонну семян, дисперсности частиц аэрозоля и концентрации действующего вещества.

4.3 Теоретические предпосылки к обоснованию процесса предпосевной обработки семян горячим туманом в устройстве

При обработке семян горячим туманом биопрепаратов совершаются тепло-массообменные процессы, вследствие которого увеличивается температура обработанных семян, изменяется их влажность, а также меняются параметры горячего тумана.

Представим процесс тепло-массообменного процесса в виде черного ящика. Входными параметрами процесса будут с_гор.т1– теплоемкость горячего тумана до обработки, кДж/(кг·К); Q_гор.т1– расход горячего тумана до обработки, м³/ч; – плотность горячего тумана до обработки, кг/; Т_гор.т1– температура горячего тумана, °С; с_з1 – теплоемкость зерна до обработки, кДж/(кг·К); Q_{з 1}– расход зерна до обработки, кг/ч; d_з1– влагосодержание зерна (семян) до обработки кг/кг; Т_з1– температура зерна до обработки, °С; i_гор.т1 – энтальпия горячего тумана до обработки, кДж/кг; а выходными параметрами c_гор.т2 – теплоемкость горячего тумана после обработки, кДж/(кг·К); Q_гор.т2– расход горячего тумана после обработки, м³/ч; с_з2 – теплоемкость зерна после обработки кДж/(кг·К); Т_гор.т2— температура горячего тумана после обработки, °С; Q_з2 – расход зерна после обработки, кг/ч; d_з2 – влагосодержание зерна (семян) после обработки, кг/кг; –плотность горячего тумана после обработки, кг/м³ ; i_гор.т2 – энтальпия горячего тумана после обработки, кДж/кг; Т_з2— температура зерна после обработки, °С [45].

Следует заметить, что во время обработки семян гуматами в камеру обработки будет попадать атмосферный воздух, который будет смешиваться с горячим туманом. Уравнение баланса для определения будет иметь следующий вид:

(4.19)

где ρ_в -плотность атмосферного воздуха, кг/м³;

Q_ат.в– расход атмосферного воздуха, м³/ч;

с_ат.в — теплоемкость атмосферного воздуха, кДж/(кг·К).

На основании соотношения горячего тумана и атмосферного воздуха параметры полученного горячего тумана определяем выражением:

(4.20)

где k_а.в – коэффициент поступающего атмосферного воздуха

Рисунок 4.4 — Детерминированная модель процесса обработки семян горячим туманом

Так же будет вычисляться объем полученного горячего тумана.

(4.21)

На основании вышеприведенных формул, температура полученного горячего тумана рассчитывается следующим выражением:

(4.22)

Расход горячего тумана, с учетом нагрева семян, определяется следующим образом:

(4.23)

где i_гор.т – энтальпия горячего тумана, кДж/кг;

Q_з1 – расход зерна, кг/ч.

Передаваемое горячим туманом семенам в камере обработки количество теплоты, определяется на основание уравнения теплообмена:

(4.24)

где – разность средних температур горячего тумана и семян, °С;

S_з – площадь поверхности зерна, м²;

L— объемный коэффициент теплообмена, Вт/(м³·°С).

На основании рекомендованных зависимостей можно оценить характеристики тепло-массообменного процесса, который происходит при обработке семян горячим туманом.

Показанные формулы достоверны для установления процесса. Анализ выражения (4.23) показал, что расход горячего тумана биопрепаратов зависит от исходных свойств семян, и определяется скоростью передвижения и расходом семян в камере обработки (производительностью устройства). Так же следует заметить, что эффективность обработки семян зависит от разности температур семян и горячего тумана.

При оптимизации режимов работ установки для обработки семян горячим туманом, в качестве критерия оптимизации следует учитывать конечную температуру зерна.

Выводы по разделу 4

1. Установлено, что параметры генератора горячего тумана определяются расходом топлива и рабочего раствора, дисперсностью капель горячего тумана и концентрацией действующего вещества.

2. Анализ тепло-массообменного процесса показал, что расход горячего тумана защитно-стимулирующих биопрепаратов зависит от исходных свойств семян, и определяется скоростью передвижения (временем обработки) и расходом семян в камере обработки (производительностью устройства).

3. Эффективность обработки семян зависит от разности температур семян и горячего тумана. При оптимизации режимов работ установки для обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов, в качестве критерия оптимизации следует учитывать конечную температуру семян.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВНЕСЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ (РАЗМЕРНЫЙ СОСТАВ АЭРОЗОЛЯ, НЕРАВНОМЕРНОСТЬ КАПЕЛЬ, ДАЛЬНОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, НЕРАВНОМЕРНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ).

5.1. Исследование топографии температурного поля облака генератора горячего тумана

Теоретические исследования тепловых потоков генератора горячего тумана с диспергирующим устройством показали взаимосвязь рабочего режима генератора с параметрами аэрозольного облака. В процессе образования формы температурных полей размеров частиц аэрозоля особую роль играют температуры исходных веществ (топочных газов, дезинфицирующего раствора, горячего воздуха), а также их скорости. Учитывая сложность происходящих процессов тепломассообмена в сопле генератора горячего тумана с диспергирующим устройством, были проведены исследования топографии температурных полей облака аэрозоля.

Рисунок 5.1 — Распределение зон максимальных температур внутри аэрозольного облака

Исследования проводились при температуре окружающей среды 4ºС, что соответствует критическим условиям работы, так как дальнейшее снижение температуры невозможно из-за ограничения работы устройств для обработки семян [19]. Генератор горячего тумана выходил на установившийся режим, после чего была произведена съемка аэрозольного облака, выходящего из сопла генератора, большая разность температур в аэрозольном облаке не позволила установить реальные размеры аэрозольного облака. Тем не менее, была получена карта распределения максимальных температур внутри облака.

Анализ карты показывает, что максимальные температуры ограничены достаточно узкой зоной, максимальная длина этой зоны составляет 0,6 м. При столкновении со стенкой облако перераспределялось, в этом случае зона воздействия высоких температур существенно увеличивалась, что можно видеть на рисунке 5.2

Рисунок 5.2 – Распределение аэрозольного облака при столкновении с препятствием

5.2. Исследования размеров капель горячего тумана по солевому остатку, образованному при распылении 20% раствора NaCl

Для изучения влияния каплеобразования гуматов на поверхности семян нами исследовался коэффициент поверхностного натяжения на основе сталагмометрического метода – метода подсчета капель.

В процессе отрывания капли гуматов от края вертикальной, стеклянной трубки масса данной капли уравнивается силой поверхностного натяжения Fσ, данная сила действует по периметру шейки капли и затрудняет отрыв. Первое приближение показывает, что:

(5.1)

В момент отрывания капли сила поверхностного натяжения будет равна весу капли, и, подсчитав вес капли, можно определить поверхностное натяжение.

Если при вытекании объема жидкости, возникло некоторое количество капель, тогда вес одной капельки будет равен:

При отрывание капли, сила поверхностного натяжения будет равна весу капли:

(5.3)

Для дистиллированной воды с уже определенным поверхностным натяжением, можно записать:

(5.4)

При делении выражения (3.3) на выражение (3.2), получим:

откуда (5.5)

Для установления числа капель, которые образуются при вытекании заданного объема жидкости, мы использовали сталагмометр.

Сталагмометр, представленный на рисунке 5.3, состоит из стеклянной трубки с нанесенными на ней метками, на конце трубки находится пробковый кран для регулировки расхода жидкости и капилляр. Под трубкой находится кювета (стаканчик), куда будет капать исследуемая жидкость. Расчет поверхностного натяжения производится подсчетом числа капель, образующимися соответственно дистиллированной водой и исследуемой жидкостью при вытекании из капилляра. В качестве исследуемой жидкости мы брали: 20% раствор NaCl; водный раствор гумата «ЭКОРОСТ»; и водный раствор «ГУМАТ КАЛИЯ» в соотношениях 1:2; 1:4; 1:6; 1:8; 1:10.

Сталагмометр укрепляли в штативе и заливали в него исследуемый раствор в необходимом объёме, для каждой исследуемой жидкости мы брали объем 10 мл и отсчитывали вытекающие капли. Скорость истечения раствора из капилляра регулировалась пробковым краном и составляла около одной капли за 10 … 15 с. Опыт проводился для каждого исследуемого раствора в трехкратной повторности, подсчет образовавшихся капель вёлся в течение 5 минут для каждой из них.

1-стеклянная трубка, 2- капилляр, 3- кювет (стаканчик),

4- пробковый кран, 5- штатив

Рисунок 5.3 – Общий вид сталагмометра

Поверхностное натяжение вычисляют по формуле (5.5). Значение поверхностного натяжения воды при температуре опыта берут из справочника или вычисляют по формуле:

(5.6)

где – температурный коэффициент поверхностного натяжения (для воды α = -0,15 Н/(м·К));

– поверхностное натяжение воды при температуре 293 К (72,75 Н/м).

Для определения веса одной капли сталагмометр заполняют исследуемой жидкостью выше верхней метки; после того как уровень жидкости опустится до верхней метки, начинают счет капель и заканчивают его после прохождения уровнем жидкости нижней метки.

Вес одной капли рассчитывают по формуле:

(5.7)

где V_ж – объем количества капель жидкости с плотностью, м³;

g – ускорение свободного падения, м/с.

Далее определяют вес одной капли стандартной жидкости с известными коэффициентом поверхностного натяжения и плотности. Поверхностное натяжение исследуемой жидкости рассчитывают по формуле (5.4). Для получения правильных результатов необходимо обеспечить малую скорость образования капли. Результаты расчетов представлены на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Изменение коэффициента поверхностного натяжения для различных растворов.

Анализ рисунка показал, что наибольший коэффициент поверхностного натяжения наблюдается в 20% растворе NaCl. Коэффициент поверхностного натяжения определяет размер капель горячего тумана. Чем выше коэффициент поверхностного натяжения, тем больше размер капель, поэтому применение 20% раствора NaCl может приводить к некоторому увеличению капель горячего тумана.

Полученные результаты использовали для сравнения каплеобразования различных растворов и определения размеров капель. Для анализа размеров капель предметные стекла крепили в специальных раскладках, а раскладки размещали внутри камеры обработки над и под полкой, по которым движется зерно. Время обработки горячим туманом соответствовало времени нахождения зерна в камере обработки. Схема расположения раскладок в камере обработки приведена на рисунке 5.5.

$Описание: Описание: Описание: C:\Documents and Settings\user\Мои документы\IMG_20190625_112255.jpg$

Рисунок 5.5 – Способ установки раскладки предметных стекол в камере обработки

Сразу после обработки горячим туманом стекла осматривали на микроскопе марки «Микромед C1 LED», который представлен на рисунке 5.8.

Так как горячий туман имеет температуру около 50 – 60°С, то он конденсируется на поверхности стекла, нагревает его, а затем испаряется, оставляя пленку гуматов. Так как процесс конденсации и испарения происходит достаточно быстро, то четкость снимков снижается.

Рисунок 5.6 – Общий вид предметных стекол с каплями раствора гуматов при увеличении 160 крат

Поэтому для уточнения размеров капель горячего тумана биопрепаратов применяли метод определения размера капель горячего тумана по солевому остатку (рис. 5.7).

$Описание: Описание: Описание: E:\диссертация\Микроскоп4 с солью\м2.jpg$

Рисунок 5.7 – Общий вид предметных стекол с кристаллами раствора соли NaCl при увеличении 80 крат.

$Описание: E:\диссертация\IMG_20190715_111115.jpg$

Рисунок 5.8 – Получение изображений кристаллов соли на поверхности предметных стекол

Так как капли горячего тумана имеют более высокую температуру, чем обрабатываемые объекты, они быстро испаряются. Поэтому в качестве рабочего раствора использовали 20% водный раствор соли NaCl. При испарении капли на предметных стеклах оставляли солевые кристаллы. Выбор 20% концентрации обусловлен относительно небольшим отличием размера кристалла и капли горячего тумана [17]. Оценка уменьшения капли горячего тумана после испарения воды определяется равенством массового содержания соли NaCl в капле горячего тумана и кристалла после полного испарения воды:

(5.8)

(5.9)

Выразим объем через диаметр капли и получим уравнение размера кристалла соли (D2), получившегося после испарения воды из начальной капли диаметром (D1):

(5.10)

Выражение (5.10) позволяет оценивать размеры оседающих на предметные стекла капель по определяемым размерам кристаллов. Данная может применяться для исследования капель горячего тумана методами микроскопии предметных стекол с кристаллами соли NaCl, что особенно удобно при длительном изучении размеров капель и является единственно возможным способом измерения испаряющихся капель.

Большинство образующих кристаллов не являются сферическими, поэтому, распределение кристаллов по размерам описали с помощью статического анализа. Размер кристаллов характеризовали универсальным параметром, называемым эквивалентным диаметром. Эквивалентный диаметр определяли исходя из значения площади, занимаемой кристаллом S на снимке с микроскопа, по формуле

. (5.11)

На основании изучения предметных стекол под микроскопом получены данные по распределению и размерам капель горячего тумана по площади.

Среднее значение диаметра кристаллов вычисляли по формуле:

, (5.12)

где – диаметр кристалла соли в i-м измерении, мкм;

– средний диаметр кристалла соли, мкм;

–количество кристаллов соли на одном снимке, шт.

Стандартное среднеквадратическое отклонение размера кристаллов соли на предметном стекле σ, вычисляли по формуле:

, (5.13)

Коэффициент вариации v вычисляют по формуле:

(5.14)

Анализируя полученные результаты установлено, что кристаллы соли равномерно распределяется по обрабатываемой поверхности – коэффициент вариации 7,3%, средний размер кристаллов составляет 4,7 мкм, средний диаметр капель горячего тумана составляет около 14 мкм.

Выводы по разделу 5

1. Съемка аэрозольного облака генератора горячего тумана GreenFogBF-130 показала, что оно имеет резкие очертания (большая разность температур), что позволило определить его размеры, которые составили в длину около 0,5 м., а в ширину 0,1 м.

2. Исследованиями установлено, что наибольший коэффициент поверхностного натяжения наблюдается в 20% растворе NaCl. Коэффициент поверхностного натяжения определяет размер капель горячего тумана. Чем выше коэффициент поверхностного натяжения, тем больше размер капель, поэтому применение 20% раствора NaCl может приводить к некоторому увеличению капель горячего тумана.

3. Установлено, что кристаллы соли равномерно распределяется по обрабатываемой поверхности – коэффициент вариации 7,3%, средний размер кристаллов составляет 4,7 мкм, средний диаметр капель горячего тумана составляет около 14 мкм.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ДРУГИХ ПАРАМЕТРОВ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВНЕСЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ (НОРМА ВНЕСЕНИЯ, РАВНОМЕРНОСТЬ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И РАСТЕНИЙ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ).

На основании полученных рациональных параметров устройства осуществлялся эксперимент по изучению потока горячего тумана биопрепаратов внутри камеры обработки [33]. В процессе исследований изучалась интенсивность движения потоков горячего тумана и атмосферного воздуха в нижней, средней и верхней части камеры обработки. Контроль параметров в камере обработки: скорость потоков, смесь горячего тумана и атмосферного воздуха показан на рисунке 6.1.

В процессе исследований так же измерялась влажность и температура, смеси горячего тумана и воздуха на различных участках камеры обработки устройства для предпосевной обработки семян горячим туманом.

Для осуществления эксперимента была разработана матрица планирования эксперимента в таблице 6.1. Повторность опыта проводилась трехкратно. Производительность подачи семян и температура горячего тумана были оправданы во время теоретических и лабораторных исследований. Предложенные рациональные параметры и режимы работ устройства окончательно определялись с учетом климатических условий и свойств зерна в момент обработки.

Исходя из этого, устройство для предпосевной обработки семян горячим туманом может работать в автономном режиме, поэтому была выполнена хронометражная операция по обслуживанию и запуску устройства, для уточнения труда затрат при ее эксплуатации.

На выходе из камеры обработки в качестве критерия оптимизации нами изучались температура зерна.

Устройство для предпосевной обработки семян биопрепаратами была изготовлена на току. С помощью транспортера осуществлялась подача семян. Ячмень сорта «Владимир» подавался сверху камеры обработки устройства, которая изображена на рисунке 6.1.

На основании полученных в результате лабораторных исследований рациональных параметров устройства, проводился эксперимент по исследованию потока горячего тумана гуматов внутри камеры обработки [19, 40]. Так как в устройство поступает не только горячий туман биопрепаратов и атмосферный воздух, но и зерно, в процессе исследований изучались скорости потоков, температура смеси горячего тумана и атмосферного воздуха в нижней и верхней части камеры обработки. Температура горячего тумана биопрепаратов определялись с помощью тепловизора RGK TL-80. Проведение замеров показано на рисунке 6.2.

Рисунок 6.1 – Исследование параметров горячего тумана на различных участках камеры обработки устройства для обработки семян горячим туманом

Таблица 6.1 – Матрица планирования производственного эксперимента

Варьируемые параметры эксперимента

Функция оптимизации

Расход бензина,

л/мин

Расход гуматов,

л/мин

Температура зерна,

°С

0,030

0,035

0,040

0,04

0,05

0,06

Т_з1

Т_з2

Т_з3

Интервал варьирования 0,005

Интервал варьирования 0,01

Рисунок 6.2 – Проведение эксперимента по снятию показателей горячего тумана гуматов с помощью тепловизора RGK TL-80.

Производительность подачи семян и температура горячего тумана были определены в момент теоретических и лабораторных исследований. С учетом климатических условий и свойств семян во время обработки окончательно устанавливались предложенные рациональные параметры и порядок работ устройства. Принимая во внимание, что устройство может работать в автономном режиме, был сделан хронометраж операций по обслуживанию и запуску устройства для оценки затрат труда при ее эксплуатации.

Температура окружающего воздуха на момент испытаний составляла 12 ⁰С, начальная температура зерна 12 ⁰С, влажность воздуха составляла 62%. Производительность устройства по зерну составляла 10 т/час, подача топлива менялась от 0,03-0,04 л/мин, расход раствора гуматов изменялась от 0,04-0,06 л/мин, содержание гуматов «Экорост» в воде составляло 10 г/литр.

Анализ распределения тепловых потоков в устройстве для предпосевной обработки показал равномерность нагрева стенок смесительной камеры, что свидетельствует о равномерном распределении горячего тумана внутри смесительной камеры.

В качестве критерия оптимизации была принята температура семян на выходе из камеры обработки. При помощи тепловизора была установлена температура семян после обработки, которая составляла 13-15 ⁰С в зависимости от режимов работы генератора горячего тумана.

1 – сопло генератора горячего тумана; 2– расположение полок в камере обработки; 3– зона наибольшего нагрева камеры обработки

Рисунок 6.3 – Термограмма камеры устройства для обработки семян горячим туманом, полученная тепловизором RGK TL-80

1 – камера обработки; 2– выход горячего тумана из камеры обработки; 3– выход зерна из камеры обработки

Рисунок 6.4 – Термограмма выхода зерна из камеры обработки устройства для обработки семян горячим туманом, полученная

тепловизором RGK TL-80

В результате полученных данных в программе STATISTICA_8 было рассчитано уравнение регрессии для температуры горячего тумана гуматов, причем коэффициент детерминации – 0,98, а коэффициент корреляции – 0,990:

(6.1)

где Т_н.с– температура нагрева семян на выходе из камеры обработки,°С;

Q_т– расход топлива (бензина), л/мин;

Q_г–расход рабочего раствора, л/мин.

Так же был изображен график зависимости температуры нагрева семян на выходе из камеры обработки от расхода рабочего раствора и расхода топлива (рисунок 6.5). Значимость коэффициентов уравнения регрессии показывает, что расход рабочего раствора в виде горячего тумана имеет более важную значимость в сравнении с расходом топлива. На графике температуры горячего тумана видно, что рациональное значение расхода рабочего раствора составляет около 0,058 л/мин, при расходе топлива 0,03 л/мин. Рациональные значения параметров, которые были получены, будут соответствовать условиям окружающей среды.

Рисунок 6.5 – График зависимости температуры нагрева семян на выходе из камеры обработки от расхода гуматов и расхода топлива

Адекватность построенной модели составляет коэффициент корреляции – 0,796, а коэффициент детерминации – 0,877.

Анализ графика зависимости показал, что оптимальное значение расхода раствора гуматов составляет приблизительно 0,058 л/мин, при расходе топлива 0,032 л/мин. В свою очередь установлено, что расход рабочего раствора имеет более высокую значимость в сравнении с расходом топлива.

Сопоставив результаты экспериментов, можно сделать заключение, что температура семян в большей степени зависит от расхода рабочего раствора. Отмечено, что для данных условий исследований оптимальное значение расхода рабочего раствора составляет от 0,058 до 0,06 л/мин, при расходе топлива 0,032 л/мин, на основе этого температура поверхности обработанных семян увеличивается на 1-3 ⁰С, до температуры 13-15 ⁰С.

Выводы по 6 разделу

1. Анализ распределения тепловых потоков в устройстве для предпосевной обработки показал равномерность нагрева стенок смесительной камеры, что свидетельствует о равномерном распределении горячего тумана внутри смесительной камеры.

2. Установлено, что температура семян в большей степени зависит от расхода рабочего раствора. Оптимальное значение расхода рабочего раствора составляет от 0,058 до 0,060 л/мин, при расходе топлива 0,032 л/мин, на основе этого температура поверхности обработанных семян увеличивается на 1-3 ⁰С, до температуры 13-15 ⁰С.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА И СРЕДСТВ ВНЕСЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ НА ПОВЫШЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

7.1. Исследование влияния способа и средств внесения при предпосевной обработке биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов на повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции

7.1.1. Применение защитно-стимулирующих биопрепаратов при предпосевной обработке ячменя

Для защитно-стимулирующих препаратов следует применять высокодисперсные аэрозоли. Наибольшая дисперсность получается при конденсационном способе. При конденсационном способе жидкие защитно-стимулирующие вещества испаряют путем смешения с топочными газами, их пары образуют горячий туман [18, 31, 56, 57].

Для повышения урожайности ячменя важным приемом является предпосевная обработка. Она направлена на защиту и стимулирование физиологических процессов семян после посева. Предпосевная обработка позволяет повысить всхожесть семян, улучшить качество продукции, устойчивость к болезням, повысить жизнеспособность семян. Наиболее привлекательным является использование для предпосевной обработки биологических препаратов и гуминовых продуктов [4, 36, 50, 54, 57].

Ячмень характеризуется коротким периодом поглощения питательных веществ. Компенсировать недостаток питания первого периода вегетации культуры в последующие фазы развития невозможно. Растения ячменя в процессе жизненного цикла проходят следующие фенологические фазы: прорастание семян и всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, формирование и созревание зерна.

Период прорастание семян — всходы – один из наиболее важных в развитии ячменя. Задержка появления проростков из-за неблагоприятных условий может привести к гибели части семян и снижению полноты всходов. От посевов до всходов проходит от 8-14 дней.

Питательные вещества расходуются на формирование новых листьев, рост корней, боковых побегов в результате начинается кущение. Интенсивность кущения зависит от таких факторы, как густота посевов, влажность, освещенность, температура, оказывает влияние и глубина заделки семян.

Период фазы кущения колеблется от 8-12 до 15-25 дней в зависимости от погодных условий и биологических особенностей сорта. Чем благоприятнее и продолжительнее период кущения, тем крупнее закладывается колос, что положительно сказывается на формировании урожая.

Следующая фаза роста и развития ячменя — выход в трубку. В этот момент растение интенсивно потребляет питательные вещества, воду, усиленно растет.

Во время формирования колоса в фазу колошения большое влияние на длину колоса, число колосков и продуктивность оказывают условия внешней среды. Теплая сухая погода способствует быстрому выколашиванию, прохладная и дождливая затягивает процесс. Однако в последнем случае колос формируется с большим числом зерен, возрастают их величина и вес, что увеличивает урожай. Колошение длится в среднем 6-7 дней или 15-18 дней в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. В период от колошения до полной зрелости происходит перераспределение органических и минеральных веществ в надземных органах.

Фаза цветения ячменя совпадает с началом колошения или наступает через 1—3 дня после него. В этот период культура чувствительна к почвенной засухе. Недостаток влаги нарушает формирование пыльцы, и приводит к частичной стерильности колосков.

Последний этап, определяющий урожайность, формирование и созревание зерновки. Различают три фазы спелости: молочную, восковую и полную. Фаза молочной спелости длится 10-12 дней. В этот период налив зерна завершается, зерно достигает максимальных размеров. С окончанием поступления в зерно питательных веществ начинается фаза восковой спелости. Зерно приобретает свойственную ему окраску. Проводящие же пути стебля способны еще перемещать влагу и питательные вещества до полной спелости зерна.

Биологическая особенность ячменя определяет повышенную требовательность к условиям питания именно в начальный период роста и развития. В связи с этим следует рассмотреть использование биологических биопрепаратов и гуминовых продуктов в виде предпосевной обработки. Это способствует стимулированию развития растений и защите от болезней и вредителей [15].

Биологические биопрепараты и гуминовые продукты следует применять в виде высокодисперсных аэрозолей [12, 13, 14, 19, 22, 24, 56]. Их можно получить с помощью генератора горячего тумана GreenFogBF-130 (рис. 7.1) [23, 26, 28, 45].

Рисунок 7.1 – Общий вид генератора горячего тумана GreenFogBF-130

Семена ячменя обрабатывали горячим туманом биологических биопрепаратов и гуминовых продуктов. Обработку семенного материала горячим туманом проводили с помощью устройства с наклонными полками, которое крепилось на выгрузном шнеке (рис. 7.2) [26, 28, 33, 38].

Для предпосевной обработки ячменя применяли биологический биопрепарат Азотовит, гуминовые продукты – Гумат калия и Экорост. Для сравнения кроме биологических препаратов и гуминовых продуктов обработку семян провели химическим препаратом АТТИК. Кроме аэрозольной обработки, предпосевную обработку семян проводили вышеуказанными биопрепаратами с помощью протравителя семян ПС-20. Исследования ячменя сорта «Владимир» проводились на участке площадью 3,24 га.

Полевые опыты проведены с трёхкратной повторностью. Опыт включал 8 вариантов и контроль:

1. Экорост опрыскивание

2. Экорост аэрозоль

3. Азотовит опрыскивание

4. Азотовит аэрозоль

5. Гумат калия опрыскивание

6. Гумат калия аэрозоль

7. АТТИК опрыскивание

8. АТТИК аэрозоль

9. Контроль (без обработки семян).

В результате исследований изучалось влияние биологических препаратов и гуминовых продуктов и вида обработки на структуру урожая, урожайность, качественные показатели зерна.

Рисунок 7.2 – Общий вид устройства для обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих препаратов.

Водный раствор биопрепаратов заливали в резервуар генератора горячего тумана. Концентрации и дозы внесения приведены в таблице 7.1. Семена ячменя обрабатывали горячим туманом биопрепаратов температурой 50-60 ⁰С. Взаимодействие семян с горячим туманом происходило в устройстве, где семенной материал перемещался под силой тяжести с полки на полку, обеспечивая тем самым многократное перемешивание и контакт с горячим туманом, увеличивая эффективность обработки (рис. 7.3) [20, 33, 37, 40]. Из-за разницы температур холодных семян (8⁰С) и горячего тумана (50-60 ⁰С) происходил фазовый переход горячего тумана в жидкость и на поверхности семян образовывалась тонкая плёнка обрабатываемого биопрепарата. Тепловая обработка способствовала активизации физиологических процессов семенного материала [8, 22, 40, 51].

Таблица 7.1 – Концентрации и дозы внесения зашитно-стимулирующих препаратов

Показатели

«ГУМАТ КАЛИЯ»

«ЭКОРОСТ»

«АЗОТОВИТ»

«АТТИК»

КОНТРОЛЬ

Концентрация водного раствора

200мл

на 10л

80-100мл

на 10л

2000мл

на 10л

2000мл

на 10л

—

Дозы препаратов в расчете на 1т семян, мл

200мл

80-100мл

2000мл

—

Рисунок 7.3 – Общий вид обработки семян ячменя с помощью протравливателя ПС- 20

После обработки семеня ячменя помещали в мешки, каждый из которых имел бирку с обозначение вида биопрепарата и способа обработки.

а б

Рисунок 7.4 – Общий вид процесса затаривания обработанных семян (а) и маркировка мешков (б)

После предварительной подготовки почвы осуществлялся посев ячменя на делянках размером 12х300 м² для каждого варианта (рис. 7.5).

Рисунок 7.5 – Общий вид процесса посева ячменя

Каждая делянка была промаркирована (рис. 7.6). В процессе вегетации проводились наблюдения за ростом и развитием ячменя (рис. 7.7). Важными показателями, характеризующими развитие ячменя, являются густота растительного покрова и высота растений. Густота стояния растений и густота стеблестоя определяется количеством растений и стеблей соответственно на единице площади. Высоту ячменя измеряют в четырех частях участка (по 10 растений в каждой) недалеко от мест определения фаз развития и густоты стояния.

Рисунок 7.6 – Общий вид расположения делянок

Рисунок 7.7 — Определение густоты растений

Был проведен визуальный сравнительный анализ растений ячменя, обработанных разными способами и биопрепаратами (рис. 7.8)

Рисунок 7.8 — Зависимость высоты растения и количества стеблей от биопрепарата и вида обработки

Знания элементов продуктивности, входящих в показатели структуры урожая, позволяют сделать количественный и качественный анализ (табл. 7.2, 7.3).

Рисунок 7.9 – Общий вид делянки

На основании таблицы 7.2 для наглядности построена диаграмма биологической урожайности ячменя сорта Владимир, семенной материал которого прошел предпосевную аэрозольную обработку и обработку опрыскиванием биологическими препаратами и гуминовыми продуктами, а также химическим препаратом «АТТИК» (рис. 7.10).

Можно отметить, что наилучшим образом себя проявили гуминовые продукты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ» в виде аэрозольной обработки. Биологическая урожайность ячменя составила соответственно 64,55 ц/га и 57,86 ц/га. Хороший результат показал и стандартный способ протравливания семян химическим препаратом «АТТИК», биологическая урожайность достигла 62,35 ц/га.

Рисунок 7.10 – Распределение биологической урожайности при предпосевной обработке ячменя разными способами и препаратами

Качественные показатели ячменя были определены после уборки урожая в Рязанской областной ветеринарной лаборатории с учетом нормативных требований на методы испытаний. Результат можно увидеть в таблице 7.3.

Анализируя данные таблицы, можно сказать, что наиболее важные показатели для ячменя в соответствии с ГОСТ 53900-2010 Ячмень кормовой, ГОСТ 5060-86 Ячмень пивоваренный, ГОСТ 28672-90 Ячмень. Требования при заготовках и поставках, ТР ТС 021/2011 О безопасности пищевой продукции по всем вариантам находятся в пределах допустимых значений. Наиболее значимые вынесем в виде диаграммы (рис. 7.12, 7.13).

Таблица 7.2 – Результаты продуктивности и определения структуры урожая сельскохозяйственных культур (ячменя)

Вариант	Сор, число растений на 1 м²	Число растений на 1 м²	Число продуктивных стеблей (колосьев) на 1 м²	Кустистость на 1 м2	Продуктивная кустистость на 1 м²	Среднее число зерен в колосе, шт.	Масса 1000 зерен, г.	Биологическая урожайность ц/га	Высота стеблей, см
1. Контроль	306	483	610	1,49	1,27	15	45,63	41,19	57,13
2. АТТИК опрыскивание	433	523	793	1,79	1,54	16	48,13	62,35	58,26
3. АТТИК аэрозоль	413	537	727	1,69	1,41	15	47,43	51,82	57,48
4. Гумат К опрыскивание	610	507	700	1,61	1,4	15	49,95	53,29	57,49
5. Гумат К аэрозоль	443	600	823	1,57	1,38	16	48,19	64,55	58,33
6. Экорост опрыскивание	320	490	710	1,72	1,5	16	49,68	56,58	58,4
7. Экорост аэрозоль	463	663	773	1,41	1,23	15	48,27	57,86	56,62
8. Азотовит опрыскивание	333	530	700	1,66	1,36	15	45,76	49,32	54,36
9. Азотовит аэрозоль	347	533	673	1,46	1,31	16	49,2	51,82	58,2

Рисунок 7.11 — Отбор проб для анализа

Массовая доля протеина – важный показатель для ячменя, идущего на пивоварение. По всем вариантам данный показатель варьирует от 11,65 % (в контрольном зерне) до 12,12 % (при опрыскивании «ЭКОРОСТ»). Максимальное допустимое значение для данного показателя 12 %.

Рисунок 7.12 – Распределение качественных показателей ячменя по вариантам обработки

Массовая доля влаги по всем вариантам находится в пределах допустимых значений, которые зависят от классности зерна и составляют 14,5-15,5 %.

Важным показателем для ячменя кормового является обменная энергия, значение его не должно быть ниже 12%. Во всех вариантах обменная энергия находится примерно на одном уровне, чуть лучший результат наблюдается при обработке гуминовыми продуктами «ЭКОРОСТ» (12,79 % и 12.83 %) и «ГУМАТ КАЛИЯ» (12,79 %).

Рисунок 7.13 – Распределение крупности зерен в зависимости от вариантов обработки.

Для пивоваренного ячменя нормируемым показателем является крупность зерен. В зависимости от классности она не должна быть ниже 60-85%. Результат обработки по всем вариантам гораздо превышает минимальные значения показателя. Кроме того, можно отметить, что после аэрозольной обработки горячим туманом получаем более крупное зерно при применении каждого из препаратов, но наибольший эффект наблюдается при использовании биологического препарата «АЗОТОВИТ» (98,8 %).

Можно заметить в таблице 2 достаточно высокие значения клетчатки в исследуемых образцах (6,34-7,44 %). Это можно объяснить тем, что оценивалось не обмолоченное зерно.

Важное значение с точки зрения безопасности при исследовании зерна разных вариантов обработки имеет отсутствие токсичности и микотоксина дезоксиниваленол (DON).

По совокупности показателей на наш взгляд наилучшие показатели получены именно при аэрозольной обработке горячим туманом. Это обусловлено высокой дисперсностью препарата, равномерным покрытием семян, дополнительным их прогревом и в целом комплексным воздействием на физико-химические процессы семенного материала. Наибольший эффект по качественным и количественным показателям достигается при использование гуминовых продуктов «ГУМАТА КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТА».

Таблица 7.3 – Качественные показатели ячменя сорта «Владимир»

Наименование показателя	1. Контроль	2. «ЭКО-РОСТ» опрыскивание	3. «ЭКО-РОСТ» аэрозоль	4. «ГУМАТ КАЛИЯ» опрыскивание	5. «ГУМАТ КАЛИЯ» аэрозоль	6. «АЗОТО-ВИТ» опрыскивание	7. «АЗОТО-ВИТ» аэрозоль	8. «АТТИК» опрыскива-ние	9. «АТТИК» аэрозоль
М.д.протеина,%	11,65	12,12	11,87	11,78	11,79	11,73	11,87	11,78	11,94
М.д.влаги,%	12,26	13,29	13,21	12,30	12,17	12,70	12,34	12,00	11,91
М.д.клетчатки,%	6,71	7,03	6,72	6,77	6,73	7,07	7,31	7,44	6,34
М.д.золы,%	2,41	2,46	2,33	2,53	2,45	2,43	2,50	2,62	2,43
М.д.сахара,%	3,34	3,37	2,80	3,40	3,34	3,65	3,26	3,03	3,42
М.д.жира,%	2,15	2,26	2,28	2,35	2,15	2,04	2,22	2,17	2,14
М.д.крахмала,%	43,78	42,43	43,49	43,35	43,44	42,52	41,82	41,20	44,10
Обменная энергия,%	12,76	12,79	12,83	12,79	12,75	12,72	12,72	12,68	12,77
Крупность,%	98,1	98,2	98,4	98,3	98,5	97,9	98,8	97,8	98,3
Мелких зерен,%	1,9	1,8	1,6	1,7	1,5	2,1	1,2	2,2	1,7
Зерновой примеси, %	1,3	1,0	1,1	1,2	1,0	2,0	1,0	1,1	1,2
Сорной примеси, %	0,6	0,5	0,4	0,5	0,3	0,5	0,3	0,4	0,5
Фузариозных зерен, %	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено
Общая токсичность	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен	Не токсичен
Микотоксин дезоксиниваленол (DON), мг/кг	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено

7.1.2. Обработка семенных клубней картофеля защитно-стимулирующими биопрепаратами

Семенной картофель обрабатывали горячим туманом защитно-стимулирующих веществ температурой от 40°C до 60°C непосредственно перед посадкой. Водный раствор защитно-стимулирующих веществ с концентрацией от 80 до 150 мл/л заливали в бак генератора горячего тумана. Обработку семенного картофеля горячим туманом проводили на расстоянии 0,5…0,8 м от сопла генератора до клубней. Время обработки клубней составляло от 5 до 8 с на 10 кг картофеля.

Обработка клубней перед посадкой проводилась установкой, включающей ленточный транспортер, с расположенной над ним камерой для аэрозольной обработки. В камере сбоку имеется отверстие для впуска горячего тумана защитно-стимулирующих веществ. Камера для аэрозольной обработки охватывает ленту транспортера в зоне обработки клубней и обеспечивает свободное движение транспортерной ленты с клубнями. В зависимости от скорости транспортера выбирается длина камеры для аэрозольной обработки, обеспечивающей необходимое время обработки. Генератор горячего тумана возможно располагать как вдоль, так и поперек направления движения ленточного транспортера. Генератор горячего тумана выбирают исходя из необходимой производительности образования горячего тумана, например, с расходом рабочего раствора около 0,05…0,08 л/мин.

При включение ленточный транспортер перемещает клубни семенного картофеля для аэрозольной обработки и выгружает в транспортное средство или контейнер для предварительного хранения. Обработку допускается вести в таре, имеющей специальные отверстия для прохождения горячего тумана, однако распределение клуней ровным слоем повышает эффективность обработки, туман распределяется более равномерно. Подача горячего тумана защитно-стимулирующих веществ осуществляют генератором горячего тумана установленного на специальной подставке [3, 12, 13, 14, 27, 28, 30, 31, 32].

Для предпосадочной обработки картофеля применяли три вида защитно-стимулирующих веществ: гуминовые препараты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ», а также микробиологический препарат «АЗОТОВИТ». После обработки горячим туманом перечисленных препаратов клубни семенного картофеля сажали в грядки. Исследования картофеля сорта «Латона» проводились на участке площадью 4 га.

Полевые опыты проведены с трехкратной повторностью, делянки располагались систематически. Опыт включал три варианта и контроль:

1. Горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ».

2. Горячий туман «АЗОТОВИТ».

3. Горячий туман «ЭКОРОСТ».

4. Контроль (без обработки клубней).

В результате исследований изучалось влияния защитно-стимулирующих препаратов на биометрию растений в процессе вегетации (накопление надземной массы) и урожайность.

Жидкие защитно-стимулирующие препараты разводили водой согласно таблицы 7.1, а затем производили обработку горячим туманом с применением установки для обработки предпосадочной обработки семенного картофеля.

Густоту растений картофеля определяют по количеству кустов, а затем подсчитывают общее количество побегов в кусте. На основании расчета получали среднее количество побегов в кусте. Результаты расчетов округляли с точностью до первого десятичного знака.

Установлено, что высокорослые растения, в сравнении с низкорослыми, дают высокий и качественный урожай. Рост стеблей картофеля продолжается до конца периода цветения. В последующий период основная энергия расходуется на развитие семян и клубней. А в случае неблагоприятных условий для развития полноценных клубней мобилизуются питательные вещества побегов, этот эффект используют при химическом удалении ботвы.

Высота и количество побегов картофеля определяется агротехникой возделывания и почвенно-климатическими условиями. Высота стеблей также зависит от вреда, наносимого болезнями и сельскохозяйственными вредителями. Высоту растений побегов картофеля измеряют при появлении боковых побегов, а последний раз после прекращения роста.

В процессе наблюдения за развитием растений картофеля установлено, что через 2 недели после посадки всхожесть составила на контроле – 73,6 %, при обработках: горячим туманом «ЭКОРОСТ» – 85,6 %, горячим туманом «АЗОТОВИТ» – 81,3 %, горячим туманом «ГУМАТ КАЛИЯ» – 78,0 %. Обработка горячим туманом позволила ускорить физиологическое развитие семенных клубней. Дальнейшие наблюдения позволили выяснить картину вегетационного развития в зависимости от срока и препаратов для предпосадочной обработки. Наибольшую стимулирующую способность показала обработка горячим туманом препаратов «ЭКОРОСТ» и «ГУМАТ КАЛИЯ» (рисунки 7.14, 7.15, 7.16). Действие горячего тумана препарата «АЗОТОВИТ» проявилось впоследствии на последних стадия развития картофельного куста (табл. 7.4). Действие препаратов заключалось не только увеличении высоты побегов растений, но и увеличении числа побегов на каждом кусте. Наибольшее количество побегов наблюдалось на посадках, обработанных горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ».

Обработка горячим туманом семенных клубней картофеля препаратами «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ» показала наилучшую динамику увеличения высоты побегов картофельных кустов, которая превышала контроль на 5,3% и 8,2%. Также можно заметить значительное увеличение вегетативной массы за счет развития дополнительных побегов у данных вариантов. Анализ структуры урожая показал, что наибольшее количество клубней крупной и средней фракции имели растения, обработанные горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ» (рисунок 7.19). Это объясняется развитием вегетативной массы растений, а также их корневой системы. Комплексное воздействие температурного воздействия (нагрева), образования защитной пленки на поверхности семенных клубней, обеззараживающей и стимулирующей семена на ранних стадиях развития, путем ферментативного и химического взаимодействия на органические компоненты почвы, что улучшает их усваивание растениями [1, 9, 15, 54, 57].

Рисунок 7.15 – Распределение высоты побегов картофеля 29.05.19 при предпосадочной обработке различными препаратами

Рисунок 7.16 – Распределение высоты побегов картофеля 09.06.19 при предпосадочной обработке различными препаратами

Рисунок 7.17 – Распределение высоты побегов картофеля 16.06.19 при предпосадочной обработке различными препаратами

Таблица 7.4 – Средние значения высоты (см) и количества побегов кустов картофеля

Вариант	29.05.19		09.06.19		16.09.19
Вариант	Высота побегов, мм	Количество побегов, шт	Высота побегов, мм	Количество побегов, шт	Высота побегов, мм	Количество побегов, шт
Контроль (без обработки семян)	23,7	3,62	23,8	3,99	29,0	4,08
Горячий туман «ЭКОРОСТ»	23,3	4,24	23,3	4,52	28,2	4,76
Горячий туман «АЗОТОВИТ»	21,3	4,09	21,3	4,46	27,2	4,81
Горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ»	21,9	4,39	21,9	4,97	28,3	4,97

Рисунок 7.18 — Измерение размерно-массовых характеристик клубней картофеля

Анализ урожайности показал, что структура урожая и урожайность картофеля имеют высокую корреляцию, наибольшую урожайность имеют растения, семенные клубни, которых обработаны горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ» (табл. 7.5). Это обусловлено хорошим развитием вегетативной массы растений, а также их корневой системы. Следует отметить, что содержание микродоз элементов питания калийных удобрений, а также калий-мобилизирующих почвенных бактерий улучшают рост и развитие дополнительных побегов картофеля. Поэтому содержание азотосодержащих гуматов должно дополнять внесением удобрений для формирования необходимого баланса почвы [1, 54].

Таблица 7.5 – Урожайность клубней картофеля при предпосадочной обработке горячим туманом защитно-стимулирующих препаратов

Показатели	Горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ»	Горячий туман «АЗОТОВИТ»	Горячий туман «ЭКОРОСТ»	Контроль (без обработки семян)
Урожайность, ц/га	204,45	202,1	160,95	136

1 контроль (без обработки клубней); 2- горячий туман «ЭКОРОСТ»;

3- горячий туман «АЗОТОВИТ»; 4- горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ»

Рисунок 7.19 – Структура урожая картофеля при предпосадочной обработке различными препаратами

Таблица 7.6 – Результаты химического анализа клубней картофеля

Вид образца Показатель	Контроль	«ГУМАТ КАЛИЯ» аэрозоль	«АЗОТОВИТ» аэрозоль	«ЭКОРОСТ» аэрозоль
Содержание сухого вещества, %	20,02	27,79	20,55	21,37
Нитраты, мг/кг	35	51	67	54
Массовая доля в пересчете на сухое вещество, %: Сахара Крахмала Сырого протеина	4,30 69,80 11,46	4,09 70,91 12,50	4,52 74,37 11,23	4,41 83,76 10,81
Свинец, мг/кг	0,18	0,19	0,21	0,20
Кадмий, мг/кг	0,061	0,061	0,049	0,060
Цинк, мг/кг	8,11	12,76	10,49	14,88
Медь, мг/кг	1,83	2,13	2,02	2,14

Результаты исследований показали, что предпосадочная обработка горячим туманом защитно-стимулирующих препаратов семенных клубней картофеля является эффективным приемом повышения урожайности и способствует получению более качественной продукции (табл. 7.6). Защитно-стимулирующие препараты, применяемые при предпосадочной обработке семян картофеля в виде горячего тумана, стимулируют физиологические процессы, увеличивая полевую всхожесть, рост вегетативной массы и урожайность.

7.2. Исследование влияния способа и средств внесения в период вегетации биологических удобрений и биопрепаратов, а также гуминовых продуктов на повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества растениеводческой продукции.

7.2.1. Исследование распределения защитно-стимулирующих биопрепаратов при обработке растений в лабораторных условиях.

Качество опрыскивания оценивают по следующим критериям:

— количество капель на листовой поверхности (на искусственных коллекторах), площадью 1 см²;

— равномерность распределения капель на обрабатываемых поверхностях.

Для исследования распределения капель горячего тумана при обработке стеблей растений была разработана лабораторная установка и искусственные растения (рисунок 7.20).

1 – тележка; 2 – искусственные растения; 3 – генератор горячего тумана; 4 – платформа с регулируемым углом наклона.

Рисунок 7.20 – Лабораторная установка для исследования распределения капель горячего тумана при обработке стеблей растений

Лабораторная установка для исследования распределения капель горячего тумана при обработке стеблей растений представляет собой тележку 1, на которой устанавливается генератор горячего тумана 3. Движение тележки осуществляли тросом от приводной станции. Угол наклона генератора горячего тумана изменяли с помощью регулируемой платформы 4 состоит из камеры обработки с наклонными полками внутри нее, расположенными в камере под некоторым углом и генератора горячего тумана. Генератор горячего тумана марки BF -130 состоит из камеры сгорания с предкамерой подготовки горючей смеси и форсункой, свечи зажигания. Подача воздуха в предкамеру подготовки горючей смеси осуществляют по каналам, в которых подогревается воздух. При сгорании объем горючей смеси значительно увеличивается и она поступает в жаровую трубу. В результате рециркуляции воздуха с внешней стороны жаровой трубы дополнительный воздух нагревается и смешивается в выходном сопле с топочными газами. Диспергирующее устройство в виде эжектора установлено в конце жаровой трубы, где происходит теплообмен топочных газов с рабочим раствором. Нагрев рабочего раствора способствует созданию оптимальных условий для образования горячего тумана. В выходном сопле горячий туман смешивается с поступающим нагретым воздухом. Из сопла поток горячего тумана направляется на растения.

Оценку осаждения капель горячего тумана проводили на предметных стеклах, закрепленных в зажимах и установленных на поверхности поддонов в нижней части искусственных растений (рисунок 7.21). На каждый поддон в стеблестое искусственных растений устанавливали 9 пробоотборников (предметных стекол), равномерно располагая их по ширине и длине. [21]

На основании изучения предметных стекол под микроскопом получены данные по распределению и размерам капель горячего тумана по площади поддона (рис. 7.22).

Из рисунка видно, что кристаллы по площади поддонов площадью 1 мм² располагаются неравномерно, коэффициент вариации υ=46,8%. Наибольшее количество кристаллов располагается в непосредственной близости от генератора горячего тумана, при этом среднее значение количества кристаллов на 1 см² составляет 41132 штук.

а – общий вид пробоотборников (предметных стекол); б — расстановка пробоотборников

Рисунок 7.21 – Общий вид и расстановка пробоотборников (предметных стекол) на поддоне в стеблестое искусственных растений

Рисунок 7.22 – Распределение кристаллов соли NaCl на пробоотборниках поддона в стеблестое искусственных растений

Результаты исследований размера капель горячего тумана представлены на рисунке 7.23.

Размер капель по площади поддона располагается также неравномерно, коэффициент вариации составляет υ=29,9%. Это свидетельствует о относительной неравномерности получаемых капель, которые образуются генератором горячего тумана на данном режиме. Средний размер капель горячего тумана составляет 9,5 мкм. Расход рабочего раствора на данном режиме генератора составляет 3,0 л/ч, расход топлива – 2,1 л/ч. Следует отметить, что наибольший размер капель наблюдается на краях поддона, что обусловлено инерционным распределением горячего тумана.

Также изучали влияние скорости движения на количество капель горячего тумана, осаждаемых на предметных стеклах в стеблестое искусственных растений. Тележка с помощь троса и приводной станции перемещалась на следующих скоростях V₁=1,51км/ч, V₂=3,40 км/ч, V₃=4,67 км/ч.

Из рисунка 7.24 видно, что увеличение скорости влияет на количество кристаллов соли NaCl на пробоотборниках в стеблестое искусственных растений. Так при скорости обработки V₁=1,51км/ч среднее количество кристаллов соли NaCl на 1 см² пробоотборников составляет 48011 штук, при скорости V₂=3,40 км/ч – 46425 штук, при скорости V₃=4,67 км/ч – 28959 штук.

Рисунок 7.23 – Распределение размеров капель горячего тумана на поверхности поддона с искусственными растениями

Горячий туман на выходе из сопла имеет температуру около 50…60°С. В результате разницы температур горячего тумана и листовой поверхности растений происходит конденсация горячего тумана защитно-стимулирующих препаратов. Высокая влажность горячего тумана и разность температур обрабатываемых объектов и горячего тумана создает условия для возникновения точки росы. Фазовый переход горячего тумана защитно-стимулирующих препаратов на поверхности листьев способствует осаждению капель [19, 21, 24]. Также осаждение капель происходит за счет инерционного воздействия частиц горячего тумана на листья: каплям горячего тумана, обладающим значительным весом в сравнении с частицами воздуха, сложнее менять траекторию перед препятствием, и они оседают на растениях.

Капли горячего тумана, двигающиеся в направлении инерционного потока, частично попадают в пространство между растениями и через какое-то время начинают двигаться с тепловыми потоками, оседая на более холодных объектах. Характер движения и время витания зависят от размера капель, а также на распространение капель в пространстве.

скорости перемещения тележки с генератором горячего тумана: V₁=1,51км/ч, V₂=3,40 км/ч, V₃=4,67 км/ч.

Рисунок 7.24 – Зависимость количества кристаллов соли NaCl на 1 см² пробоотборников, расположенных в стеблестое искусственных растений от скорости обработки

Анализ конструкций современной техники для защиты растений проведенный В.Ф. Федоренко, В.Г. Селивановым, В.М. Дринчей показал, что перспективным направлением при нанесения защитных веществ является уменьшение размера капель и количества наносимого раствора, повышение концентрации рабочих растворов [48].

Масловым Г.Г. и Хасановым Э.Р. исследовались вопросы диспергирования аэрозолей, ими проведено исследование получения мелкодисперсных капель с помощью дисковых распылителей, эжекционно-щелевого распылителя [50].

Исследования распределения капель горячего тумана в стеблестое растений показали, что наибольшее покрытие каплями обрабатываемой поверхности происходит в непосредственной близости от генератора горячего тумана, при этом среднее значение количества кристаллов на 1 см² составляет 41132 штук. По ширине поддона капли располагаются неравномерно, коэффициент вариации υ=46,8%. Средний размер капель горячего тумана составляет 9,5 мкм. Размер капель по площади поддона располагается также неравномерно, коэффициент вариации составляет υ=29,9%. Это свидетельствует о относительной неравномерности получаемых капель, которые образуются генератором горячего тумана на данном режиме. Увеличение скорости обработки определяет покрытие каплями обрабатываемых поверхностей в стеблестое искусственных растений. Так при скорости обработки V₁=1,51км/ч среднее количество капель на 1 см² пробоотборников составляет 48011 штук, при скорости V₂=3,40 км/ч – 46425 штук, при скорости V₃=4,67 км/ч – 28959 штук.

7.2.2. Применение защитно-стимулирующих биопрепаратов при обработке растений (картофеля).

Обработку картофеля горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов проводили в УИНЦ «Агротехнопарк» ФГБОУ ВО РГАТУ. Жидкие защитно-стимулирующие препараты разводили водой, согласно рекомендаций производителей биопрепаратов (табл. 7.7), а затем производили обработку растений картофеля горячим туманом с применением генератора горячего тумана.

Для обработки картофеля применяли три вида защитно-стимулирующих веществ: гуминовые препараты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ», а также микробиологический препарат «АЗОТОВИТ». Горячим туманом перечисленных препаратов проводили обработку растений картофеля. Исследования картофеля сорта «Гала» проводились на участке площадью 0,5 га.

Таблица 7.7 – Концентрации и дозы внесения зашитно-стимулирующих препаратов в период вегетации.

Показатели

«ГУМАТ КАЛИЯ»

«ЭКО-РОСТ»

«АЗОТО-ВИТ»

КОНТРОЛЬ

Концентрация водного раствора

50-100мл

на 10л

20мл

на 10л

30мл

на 10л

—

Дозы препаратов в расчете на 1га семян, мл

500мл

200мл

300мл

—

Полевые опыты проведены с пятикратной повторностью, делянки располагались систематически. Опыт включал три варианта и контроль:

1. Горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ».

2. Горячий туман «АЗОТОВИТ».

3. Горячий туман «ЭКОРОСТ».

4. Контроль (без обработки растений).

Рисунок 7.25 – Обработка опытного участка картофеля в

УНИЦ «Агротехнопарк» ФГБОУ ВО РГАТУ.

Наблюдения позволили вегетационного развития в зависимости от срока и препаратов для внекорневой обработки позволили установить, что обработки горячим туманом препаратов «ЭКОРОСТ» и «ГУМАТ КАЛИЯ» растений показали наилучший стимулирующий эффект (рисунки 7.26, 7.27, 7.28). Действие препаратов заключалось не только в увеличении высоты растений, но и в повышении количества крупных клубней. Наибольшая урожайность наблюдалась на участках, обработанных горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ».

При определении массы клубней картофеля на кустах и урожайности применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

— весы с диапазоном измерения от 1 до 20 кг и погрешностью измерения не более 0,001 кг;

— грабли лопату и штыковую;

— полиэтиленовые пакеты размером 20×30 и 30×40 см;

— пленку полиэтиленовую размером 150×1000 см.

Массу клубней картофеля на кустах картофеля определяли на учетных делянках, где проводили агротехническую оценку культуры. Для определения массы клубней картофеля в четырех частях учетной делянки выкапывают по 4 куста среднего развития (средней высоты и мощности). Всего на учетной делянке выкапывали 16 кустов. Клубни (даже самые мелкие) складывали в полиэтиленовые пакеты и доставляют в лабораторию для последующего анализа.

Рисунок 7.26 — Опытный участок в УНИЦ «Агротехнопарк» ФГБОУ ВО РГАТУ

Клубни после удаления остатков земли подсчитывали и взвешивали с точностью до 1 г. Из общего количества клубней отбирают, подсчитывают и взвешивают клубни массой 60 г и более, которые относятся к клубням нормального размера. Вначале подбирали и взвешивали один клубень массой 60 г, затем отбирали клубни примерно такого же и большего размеров (их массу проверяют на весах лишь в сомнительных случаях). Кроме того, учитывали все поврежденные клубни.

Анализ урожайности показал, что структура урожая и урожайность картофеля имеют высокую корреляцию по видам обработок, наибольшую урожайность имеют растения, семенные клубни, которых обработаны горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ». Следует отметить, что содержание микродоз калия препарата «ГУМАТ КАЛИЯ» балансирует содержание питательных веществ и способствует развитию клубней картофеля. Поэтому содержание азотосодержащих гуматов должно дополняться внесением удобрений для формирования необходимого баланса почвы [21, 35].

Рисунок 7.27 — Общий вид картофельного куста после обработки препаратом «ГУМАТ КАЛИЯ»

Рисунок 7.28 -Общий вид делянки с кустами картофеля обработанными различными биопрепаратами

Рисунок 7.29 — Уборка учетных делянок картофелекопателем КТН-2В.

Таблица 7.8 – Урожайность клубней картофеля сорта «ГАЛА» при обработке растений в период вегетации горячим туманом защитно-стимулирующих препаратов

Показатели	Горячий туман «ГУМАТ КАЛИЯ»	Горячий туман «АЗОТОВИТ»	Горячий туман «ЭКОРОСТ»	Контроль (без обработки семян)
Урожайность, ц/га	268,9	245,7	251,3	223,2

Анализ влияния обработки растений в период вегетации горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов показал, что наибольшее влияние на развитие растение, и соответственно урожайность, оказали препараты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ». Высокие показатели обусловлены улучшением обменных процессов за счет свойств гуминовых и фульвовых кислот, а также равномерного их распределения, особенно на нижней стороне листа, где находится устьица. При этом наибольший положительный эффект показал биопрепарат «ГУМАТ КАЛИЯ» с увеличением урожайности по сравнению с контролем на 20,5%. Результаты полученных данных сведены в таблицу 7.8.

Выводы по разделу 7

1. При обработке семян с помощью протравливателя и генератора горячего тумана по совокупности показателей наилучшие результаты получены при обработке семян горячим туманом. Это обусловлено высокой дисперсностью препарата, равномерным покрытием семян, дополнительным их прогревом и в целом комплексным воздействием на физико-химические процессы семенного материала.

2. Биологическая урожайность ячменя при предпосевной обработке семян горячим туманом препаратом «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ» составила соответственно 64,55 ц/га и 57,86 ц/га, причем при протравливании химическим препаратом «АТТИК» биологическая урожайность достигла 62,35 ц/га. Увеличение урожайности в сравнении с контролем составило 56,7%, 40,5% и 51,4% соответственно.

3. Установлено, что через 2 недели после посадки обработанных семян всхожесть составила на контроле – 73,6 %, при обработках: горячим туманом «ЭКОРОСТ» – 85,6 %, горячим туманом «АЗОТОВИТ» – 81,3 %, горячим туманом «ГУМАТ КАЛИЯ» – 78,0 %.

4. Обработка семенных клубней горячим туманом биопрепаратов позволила ускорить физиологическое развитие. Обработка горячим туманом семенных клубней картофеля препаратами «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ» показала наилучшую динамику увеличения высоты побегов картофельных кустов, которая превышала контроль на 5,3% и 8,2%.

5. Анализ показал, что структура урожая и урожайность картофеля имеют высокую корреляцию, наибольшую урожайность имеют растения, семенные клубни которых обработаны горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ», которая составила 204,45 ц/га и 202,1 ц/га, что превышает урожайность контрольного участка на 50,3% и 48,6% соответственно.

6. При обработке искусственных растений горячим туманом соляного раствора установлено, что кристаллы соли распределяются неравномерно по ширине захвата, коэффициент вариации υ=46,8%. Наибольшее количество кристаллов располагается в непосредственной близости от генератора горячего тумана, при этом среднее значение количества кристаллов на 1 см² составляет 41132 штук.

7. Размер капель по площади поддона с искусственными растениями распределяется также неравномерно, коэффициент вариации составляет υ=29,9%. Это свидетельствует об относительной неравномерности получаемых капель, которые образуются генератором горячего тумана на данном режиме. Средний размер капель горячего тумана составляет 9,5 мкм. Расход рабочего раствора на данном режиме генератора составляет 3,0 л/ч, расход топлива – 2,1 л/ч.

8. Установлено, что увеличение скорости перемещения генератора горячего тумана влияет на количество кристаллов соли NaCl на пробоотборниках в стеблестое искусственных растений. Так при скорости обработки V₁=1,51км/ч среднее количество кристаллов соли NaCl на 1 см² пробоотборников составляет 48011 штук, при скорости V₂=3,40 км/ч – 46425 штук, при скорости V₃=4,67 км/ч – 28959 штук.

9. Анализ влияния обработки растений в период вегетации горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов показал, что наибольшее влияние на развитие растений, и соответственно урожайность, оказали препараты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ». Высокие показатели обусловлены улучшением обменных процессов за счет свойств гуминовых и фульвовых кислот, а также равномерного их распределения, особенно на нижней стороне листа, где находится устьица. При этом наибольший положительный эффект показал биопрепарат «ГУМАТ КАЛИЯ» с увеличением урожайности по сравнению с контролем на 20,5% и которая составила 268,9ц/га.

8. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

Основной целью разрабатываемого устройства для предпосевной обработки семян горячим туманом является получение прибыли. Получение прибыли возможно за счёт увеличения урожайности зерновых культур при обеспечении минимума затрат на их обработку. Затраты на обработку будут складываться из стоимости устройства, расхода препаратов для стимуляции роста, эксплуатационных затрат, заработной платы рабочих. Для обслуживания данного устройства количество обслуживающего персонала остаётся таким же, как и для базовой машины ПС – 10.

В настоящее время для предпосевной обработки семенного зерна гуматами применяются различные типы протравливателей ПС-10А, ПСШ-5, «Мобитокс», ОПС-1АК, ПС-20 и другие, а также стационарные комплексы протравливания семян типа КПС-10.

Разрабатываемое устройство для предпосевной обработки семян горячим туманом имеет производительность 10 т/ч, для сравнения технико-экономических показателей возьмём протравливатель с такой же производительностью марки ПС-10.

8.1. Расчёт стоимости изготовления устройства для предпосевной обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов

Стоимость устройства рассчитывали по формуле:

, (8.1)

где С_од– расходы на производство деталей устройства, руб;

С_оп– производственные накладные расходы, руб;

С_пд – расходы на приобретение покупных деталей, руб;

С_сб – оплата труда рабочих занятых на изготовлении устройства, руб.

Стоимость изготовления деталей устройства определяли по выражению:

, (8.2)

где С_м– затраты на материалы для изготовления деталей устройства, руб;

С_пр.д– оплата труда рабочих занятых на изготовления деталей устройства, руб.

Полная заработная плата рабочих, занятых на изготовления деталей устройства определяли по формуле:

, (8.3)

где С_д– дополнительная заработная плата, руб;

С_пр– оплата труда рабочих занятых на изготовления деталей устройства, руб;

С_соц– отчисления на социальное страхование, руб.

(8.4)

где С_ч– тарифная часовая ставка рабочих, руб;

K_t– коэффициент, учитывающий дополнительную оплату к основной заработной плате, равен 1,39;

t_ср – средняя трудоемкость изготовления деталей устройства, чел.–час.

n – количество изготовленых деталей устройства, шт.;

Дополнительную заработную плату определяли по формуле:

(8.5)

Начисления по социальному страхованию определяли по формуле:

(8.6)

Затраты на материал для изготовления деталей устройства рассчитывали по формуле:

(8.7)

где Ц – цена 1 кг материалов для изготовления деталей устройства, руб.;

Q_з– масса материалов для изготовления деталей устройства, кг.

Заработную плату рабочих, занятых на изготовлении устройства определяли по формуле:

, (8.8)

(8.9)

где T_сб– нормативная трудоемкость на изготовление устройства, чел.ч.,

(8.10)

где К_с– коэффициент, учитывающий соотношение между полным и оперативным временем изготовления;

t_сб– трудоемкость изготовления сборочных единиц устройства, чел.-ч.

Дополнительная заработная плата при сборке устройства определяли по формуле:

(8.11)

Отчисления по социальному страхованию при изготовлении устройства определяли по формуле:

(8.12)

Общие накладные расходы на изготовление устройства определяли по формуле:

(8.13)

где С_пр– заработная плата рабочих, которые участвовали в изготовлении устройства, руб;

К_оп– коэффициент общепроизводственных расходов, %.

8.2. Расчёт эксплуатационных затрат

Эксплуатационные затраты устройства предпосевной обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов и протравливателя марки ПС-10 рассчитывали по формуле:

(8.14)

где З– оплата труда обслуживающего персонала, руб.;

Г – производственные затраты на приобретение топлива и электроэнергии, руб.;

М – производственные затраты на приобретение основных и вспомогательных материалов, руб;

А – амортизационные отчисления устройств, руб.;

Р – затраты на проведение технического обслуживания, руб.

Заработная плата за период эксплуатации устройства рассчитывали по формуле:

(8.15)

где m_ч – часовая тарифная ставка, руб/час;

t_н – продолжительность смены, час;

Д_раб – количество рабочих дней за период эксплуатации.

Амортизационные отчисления определяли по формуле:

(8.16)

где Б – стоимость устройства, руб.;

а_ам – норма амортизационных отчислений, 16,7 %.

Производственные затраты на проведение технического обслуживания рассчитывали по формуле:

(8.17)

где r_ТО – норма отчислений на техническое обслуживание, 5,8%.

Производственные затраты на приобретение топлива (электроэнергии) рассчитывали по формуле:

(8.18)

где Ц_т – цена за 1 литр топлива или 1 кВт электроэнергии, руб/литр или руб/кВт;

Q – расход топлива или электроэнергии, л/час или кВт/час.

Производственные затраты на приобретение основных и вспомогательных материалов рассчитывали на основании расхода защитно-стимулирующего биопрепарата и стоимостью данных препаратов рассчитывали по формуле:

(8.19)

где Ц_п – цена за 1 литр биопрепарата, руб/литр;

Q_п – потребление биопрепарата, литр/т;

V – объём обработанных семян, т.

Расчёт общих затрат определяли по формуле:

(8.20)

Обработка семян горячим туманом защитно-стимулирующего биопрепарата с помощью устройства для предпосевной обработки семян позволяет обеспечить 100% эффективность обработки семян. В результате данной обработки на поверхности каждого семени образуется тонкая плёнка гуматов обеспечивающая защиту от вредных микроорганизмов и грибов, которая является микроудобрением и стимулятором роста. Кроме того, в процессе обработки происходит воздушно-тепловой обогрев семян, что обеспечивает одновременное прорастание всех зёрен, это способствует повышению урожайности.

Увеличение урожайности на площади S рассчитывали по формуле:

(8.21)

где S – площадь поля, га;

k – коэффициент прироста урожая, т/га;

Годовой экономический эффект рассчитывали по формуле:

(8.22)

где М_ок – прирост урожая от предпосевной обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующего биопрепарата, т.;

Ц_з – средняя стоимость 1 тонны семян, руб/т.

8.3. Определение дисконтированного дохода от внедрения устройства предпосевной обработки семян

Технические, организационные и технологические решения, которые предполагались в проекте с экономической точки зрения, определяет показатели экономической эффективности, эффективность проекта определяет денежный поток, который является зависимостью от времени денежных переводов для всего расчётного периода.

Интервал от начала до окончания действия проекта является расчетным промежутком времени при приведении экономических обоснований. Расчётный период планируют на промежутки, которые применяют для анализа финансовых показателей. Величина оттока и притока денежных поступлений определяет денежный поток в каждом периоде.

Дисконтирование позволяет произвести анализ значений денежного потока к капиталовложениям в первоначальный период, на основании этого в финансовых вычислениях берут во внимание фактор времени, который связан с инфляционными процессами, уровнем банковских ставок и т.д. Для определения результатов, эффектов, и разновременных затрат используется норма дисконта (E), которая равна норме дохода на капитал и отражена в процентах.

Технически расчет денежного потока к начальному моменту времени производился путём умножения его на коэффициент дисконтирования α_m, который расчитывался для постоянной нормы дисконта E по формуле:

(8.23)

где m – шаг дисконтирования (m=1,2,…,n).

Чистым дисконтированным доходом (ЧДД), для данного проекта с учётом неравномерности эффектов, которые относятся к различным моментам времени, определяется превышение суммарных поступлений над суммарными затратами. При исследовании сравнительного анализа предпочтение идет проекту с большим значением ЧДД. В проекте величину ЧДД определяли по формуле:

(8.24)

где П_m– прибыль, получаемая на m–том шаге;

К_m – капитальные вложения на m–том шаге.

Доход от внедрения устройства предпосевной обработки семян горячим туманом, достигается за счёт снижения эксплуатационных затрат, повышение эффективности обработки и уменьшения расхода препаратов.

Полученные данные из расчёта ЧДД при разной банковской ставки и уровня инфляции показаны в таблицах 8.1 – 8.3.

Таблица 8.1 Определение ЧДД при уровне инфляции δ=0,1 и норме доходности Е=0,08

Показатели	Годы
Показатели	0	1	2	3	4	5
Капиталовложения, тыс. руб.	-120
Прибыль от увеличения урожайности, тыс.руб.		467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Денежные потоки	-120	467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Коэффициент дисконтирования, α_m		1,02	1,04	1,061	1,084	1,106
Дисконтированный годовой доход, тыс. руб.	-120	476,544	485,888	495,6992	506,4448	516,7232
ЧДД, тыс. руб.						2361,299

Таблица 8.2 Определение ЧДД при уровне инфляции δ=0,1 и норме доходности Е=0,1

Показатели	Годы
Показатели	0	1	2	3	4	5
Капиталовложения, тыс. руб.	-120
Прибыль от увеличения урожайности, тыс.руб.		467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Денежные потоки	-120	467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Коэффициент дисконтирования, α_m		1	1	1	1	1
Дисконтированный годовой доход, тыс. руб.	-120	467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
ЧДД, тыс. руб.						2216,0

Таблица 8.3 Определение ЧДД при уровне инфляции δ=0,1 и норме доходности Е=0,12

Показатели	Годы
Показатели	0	1	2	3	4	5
Капиталовложения, тыс. руб.	-120
Прибыль от увеличения урожайности, тыс.руб.		467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Денежные потоки	-120	467,2	467,2	467,2	467,2	467,2
Коэффициент дисконтирования, α_m		0,980	0,961	0,942	0,924	0,906
Дисконтированный годовой доход, тыс. руб.	-120	457,856	448,979	440,102	431,693	423,283
ЧДД, тыс. руб.						2081,914

Данные таблицы показывают, что ЧДД рассчитывался для различных уровней инфляции и банковской ставки, и изменяется от 2081,9 тыс. руб. до 2361,3 тыс. руб. в расчете на 50га.

Выводы к разделу 8

1. Расчёт экономического эффекта устройства предпосевной обработки семян горячим туманом биопрепаратов показал, что основной доход будет получен за счёт увеличения урожайности. Чистый дисконтированный доход рассчитывался для различных уровней банковской ставки и инфляции, в частности при уровне инфляции 0,1 и уровне доходности 0,08 ЧДД за 5 лет будет равен от 2081,9 тыс. руб. до 2361,3 тыс. руб. в расчете на 50га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Умелое использование уже созданного набора биопрепаратов в состоянии не только положительно воздействовать на экологическую ситуацию, но и повысить результативность агропроизводства. Биологические препараты имеют невысокую цену. Затраты на 1га минимальны. Зато экономический эффект, в зависимости от выращиваемых культур, повышается в разы.

Использование биологических препаратов вместе с минеральными удобрениями, позволяет практически вдвое снизить дозу внесения последних, так как бактерии препаратов повышают усвояемость растениями микроэлементов, путём увеличения объёма корневой системы и её адсорбирующей активности. Вследствие этого и происходит активизация усвоения элементов питания.

Полезная микрофлора, входящая в состав препаратов, способствует наиболее полному раскрытию потенциала сорта, что относится как к количественным, так и к качественным показателям сельхозпродукции. Кроме того, растения не накапливают нитратов и нитритов. Бактеризация улучшает фосфорное питание растений, переводя труднорастворимые соединения фосфора в легкодоступные формы. Особенно это актуально для чернозёмных почв.

Обработка семян биопрепаратами проводится с применением существующих машин для предпосевной обработки, причем в небольших хозяйствах возможна ручная обработка, в том числе с применением опрыскивателей или генераторов горячего тумана.

Анализ тепло-массообменного процесса показал, что расход горячего тумана защитно-стимулирующих биопрепаратов зависит от исходных свойств семян, и определяется скоростью передвижения (временем обработки) и расходом семян в камере обработки (производительностью устройства). Эффективность обработки семян зависит от разности температур семян и горячего тумана. При оптимизации режимов работ установки для обработки семян горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов, в качестве критерия оптимизации следует учитывать конечную температуру семян.

Исследование размеров капель проводили по методу солевого остатка. В качестве рабочего раствора применялся 20% раствор NaCl. Горячий туман солевого раствора позволяет определить размеры и распределение капель горячего тумана в случае их испарения. Установлено, что кристаллы соли равномерно распределяются по обрабатываемой поверхности – коэффициент вариации 7,3%, средний размер кристаллов составляет 4,7 мкм, средний диаметр капель горячего тумана составляет около 14 мкм.

Анализ распределения тепловых потоков в устройстве для предпосевной обработки семян горячим туманом показал равномерность нагрева стенок смесительной камеры, что свидетельствует о равномерном распределении горячего тумана внутри смесительной камеры. Установлено, что температура семян в большей степени зависит от расхода рабочего раствора. Оптимальное значение расхода рабочего раствора составляет от 0,058 до 0,060 л/мин, при расходе топлива 0,032 л/мин, на основе этого температура поверхности обработанных семян увеличивается на 1-3 ⁰С, до температуры 13-15 ⁰С.

В результате проведенного полевого эксперимента установлено, что биологическая урожайность ячменя при предпосевной обработке семян горячим туманом препаратами «ГУМАТ КАЛИЯ» и ««ЭКОРОСТ»» составила соответственно 64,55 ц/га и 57,86 ц/га, причем при протравливании химическим препаратом «АТТИК» биологическая урожайность достигла 62,35 ц/га. Увеличение урожайности в сравнении с контролем составило 56,7%, 40,5% и 51,4% соответственно.

Установлено, что обработка семенных клубней картофеля горячим туманом биопрепаратов позволила ускорить физиологическое развитие. Обработка горячим туманом семенных клубней препаратами «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ» показала наилучшую динамику увеличения высоты побегов картофельных кустов, которая превышала контроль на 5,3% и 8,2%. Анализ показал, что структура урожая и урожайность картофеля имеют высокую корреляцию, наибольшую урожайность имеют растения, семенные клубни которых обработаны горячим туманом препаратов «ГУМАТ КАЛИЯ» и «АЗОТОВИТ», которая составила 204,45ц/га и 202,1ц/га, что превышает урожайность контрольного участка на 50,3% и 48,6% соответственно.

При обработке искусственных растений горячим туманом соляного раствора установлено, что кристаллы соли распределяются неравномерно по ширине захвата, коэффициент вариации υ=46,8%. Наибольшее количество кристаллов располагается в непосредственной близости от генератора горячего тумана, при этом среднее значение количества кристаллов на 1 см² составляет 41132 штук. Размер капель по площади поддона с искусственными растениями распределяется также неравномерно, коэффициент вариации составляет υ=29,9%. Это свидетельствует об относительной неравномерности получаемых капель, которые образуются генератором горячего тумана на данном режиме. Средний размер капель горячего тумана составляет 9,5 мкм. Расход рабочего раствора на данном режиме генератора составляет 3,0 л/ч, расход топлива – 2,1 л/ч.

Анализ влияния обработки растений в период вегетации горячим туманом защитно-стимулирующих биопрепаратов показал, что наибольшее влияние на развитие растений, и соответственно урожайность, оказали препараты «ГУМАТ КАЛИЯ» и «ЭКОРОСТ». Высокие показатели обусловлены улучшением обменных процессов за счет свойств гуминовых и фульвовых кислот, а также равномерного их распределения, особенно на нижней стороне листа, где находятся устьица. При этом наибольший положительный эффект показал биопрепарат «ГУМАТ КАЛИЯ» с увеличением урожайности по сравнению с контролем на 20,5%, которая составила 268,9ц/га.

Расчёт экономического эффекта устройства предпосевной обработки семян горячим туманом биопрепаратов показал, что основной доход будет получен за счёт увеличения урожайности. Чистый дисконтированный доход рассчитывался для различных уровней банковской ставки и инфляции, в частности при уровне инфляции 0,1 и уровне доходности 0,08 ЧДД за 5 лет будет равен от 2081,9 тыс. руб. до 2361,3 тыс. руб. в расчете на 50га.

ЛИТЕРАТУРА

Анализ применения различных видов гуматов и способов их использования при возделывании картофеля [Текст]/М.Ю. Костенко, И.А. Горячкина, В.С. Тетерин, Н.Н. Гапеева и др.// Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2018. – № 3(39). – С. 88-93.
Богданчиков, И.Ю. Результаты исследований по вопросам дифференцированного внесения рабочего раствора в устройстве для утилизации незерновой части урожая [Текст] / И.Ю. Богданчиков, Н.В. Бышов, А.Н. Бачурин // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2016. – № 4 (32). – С. 73-78.
Большаков, А.О. Закладка картофеля на хранение с применением аэрозольной обработки гуматами [Текст] / А.О. Большаков, И.Н. Горячкина, В.М. Соколин // Инновационное развитие современного агропромышленного комплекса России: материалы Национальной научно-практической конференции. – Рязань: Изд-во Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, 2016. С.31-34.
Бышов, Н.В. Опыт использования энергосберегающих технологий возделывания зерновых культур на примере ЗАО «Павловское» Рязанской области [Текст] / Н.В. Бышов, К.Н. Дрожжин, А.Н. Бачурин // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2010. – № 1. – С. 39-42.
Власов, А.Г. Применение биопестицида Бактавен для защиты посевов овса от болезней [Текст] / А.Г. Власов, В.Н. Купцов С.П. Халецкий, Э.И. Коломиец // Вестник защиты растений, 2017, № 2(92) – С.40-45.
Горячкина, И.Н. Анализ существующих биопрепаратов и гуминовых продуктов / И.Н. Горячкина, К.Н. Дрожжин, Г.К. Рембалович // Материалы 70-й Международной научно-практической конференции 23.05.2019г. «Вклад университетской аграрной науки в инновационное развитие агропромышленного комплекса». Рязань: Издательство РГАТУ, 2019. — Часть 3.- С. 118-123
Горячкина, И.Н. Анализ технических средств для внесения биологических удобрений и биопрепаратов / И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович // Материалы 70-й Международной научно-практической конференции 23.05.2019г. «Вклад университетской аграрной науки в инновационное развитие агропромышленного комплекса». Рязань: Издательство РГАТУ, 2019. — Часть 3.- С.124-128
Горячкина, И.Н. Влияние режимов работы генератора горячего тумана на микробиологические показатели / И.Н. Горячкина, В.С. Мельников, В.С. Тетерин, Ф.М. Муродов // Вестник совета молодых учёных Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. – Рязань, 2015. — №1. С. 143 – 147.
Горячкина, И.Н. Некоторые аспекты технологии хранения картофеля с использованием консервантов [Текст] / И.Н. Горячкина, Н.Г. Кожевникова, М.Ю. Костенко, И.А. Успенский, И.А. Юхин // Современные технологии производства, хранения и переработки картофеля: материалы научно-практической конференции. – Москва: Изд-во ВНИИКХ, 2017. С.306-313.
Горячкина, И.Н. Обеспечение сохранности картофеля на основе применения гуматов [Текст] / И. Н. Горячкина, М. Ю. Костенко, В. С. Мельников // Инновационные агротехнологии и средства механизации для развития органического земледелия : материалы международной научно-практической конференции. – Рязань : Изд-во ФГБНУ ВНИМС, 2015. – С. 99-105.
Горячкина, И.Н. Совершенствование технологии обработки корнеклубнеплодов / Горячкина И.Н., Свистунова А.Ю. // сборник III Всероссийской (национальной) научной конференции: Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий. Новосибирск: Издательство Новосибирский государственный аграрный университет, 2018. С. 572-575.
Горячкина, И.Н. Установка для нанесения аэрозоля гуматов в потоке сельскохозяйственной продукции [Текст] / И.Н. Горячкина, В.В. Терентьев, А.В. Шемякин, Е.В. Меньшова // Совершенствование системы подготовки и дополнительного профессионального образования кадров для агропромышленного комплекса: материалы Национальной научно-практической конференции. – Рязань: Изд-во ФГБОУ ВО РГАТУ, 2017. С. 59-62.
Горячкина, И.Н. Установка для нанесения аэрозоля гуматов в потоке сельскохозяйственной продукции [Текст] / И.Н.Горячкина, О.А. Тетерина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, И.А. Юхин // Вестник ВИЭСХ. 2017. № 4 (29). С. 124-128.
Горячкина, И.Н. Установка для обработки корнекрубнеплодов аэрозолем гуматов в потоке [Текст] / И.Н. Горячкина, О.А. Тетерина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, И.А. Юхин // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 4 (25). С. 269-273.
Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, Минсельхоз России, Москва, 2018. – С. 2971.
Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Издательство ВНИИА, 2005,- 302 с.
Ишматов, А.Н. Измерение дисперсности капель в факеле распыла форсунок методом «солевого остатка» / А.Н. Ишматов, Б.И. Ворожцов, В.А. Архипов // Сборник трудов «XXIII семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям (с международным участием)»: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Бийск — 2012. — с. 177-181
Костенко М.Ю. Анализ применения различных видов гуматов и способов их использования при возделывании картофеля [Текст] / Костенко М.Ю., Горячкина И.Н., Тетерин В.С., Гапеева Н.Н., Новиков Н.Н., Митрофанов С.В.// Вестник РГАТУ. 2018. № 3 (39). С. 88-93.
Костенко М.Ю. Исследование топографии температурного поля облака генератора горячего тумана [Текст] / Костенко М.Ю., Горячкина И.Н., Мельников В.С., Евсенина М.В., Костенко Н.А. // Вестник РГАТУ. 2015. № 3 (27). С. 65-69.
Костенко, М.Ю. Исследование влияния обработки семян ячменя горячим туманом биологических препаратов и гуминовых продуктов / М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, И.Н. Горячкина [и др.] // Вестник РГАТУ, 2019. — 4(44). — С. 93-99
Костенко, М.Ю. Исследование работы генератора горячего тумана при обработке стеблестоя / М.Ю. Костенко, Р.В. Безносюк, И.Н. Горячкина [и др.] // Вестник РГАТУ, 2019. — 4(44). — С.87-92
Костенко, М.Ю. Исследование температурного поля в камере обработки при аэрозольной обработке семян [Текст] / М.Ю. Костенко, О.А. Тетерина, В.С. Тетерин, Б.А. Нефедов, Д.В. Иванов. // Вестник АПК Ставрополья. 2017. – № 4 (28). – С. 10 – 14.
Мельников В.С. Теоретические исследования теплового потока в диспергирующем устройстве [Электронный ресурс] / Мельников В.С., Горячкина И.Н., Костенко М.Ю., Голиков А.А., Костенко Н.А., Соколов Д.О.//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 104. С. 222-236.
Мельников, В.С. Исследование влияния параметров и режимов работы генератора горячего тумана на эффективность дезинфекции фургонов/ В.С. Мельников, И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко, А.А. Голиков, Н.А. Костенко, Н.А. Кузина// Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2015. – №03(107). С. 419 – 432.
Мельников, В.С. Способ дезинфекции фургонов и помещений / В.С. Мельников, И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко // Современная наука глазами молодых ученых: материалы межвузовской научно-практической конференции. — Рязань: Изд-во ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2014. – Ч. 1. – С. 81-86.
Мельников, В.С. Тепловой баланс генератора горячего тумана с устройством для диспергирования / В.С. Мельников, И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – №08(102). С. 864 – 876.
Новикова, И.И. Биологическая эффективность препаративных форм на основе микробов-антагонистов для защиты картофеля от болезней при вегетации и хранении [Текст] / И.И. Новикова, И.В. Бойкова, В.А. Павлюшин, В.Н. Зейрук, С.В. Васильева, М.К. Деревягина // Вестник защиты растений, 2015, № 4(86) – С.12-20.
Пат. 142474 Российская Федерация, МПК A61L2/07. Установка для обработки рабочих поверхностей дезинфицирующим раствором с помощью водяного пара / Мельников В.С., Костенко М.Ю., Горячкина И.Н.; патентообладатель: Мельников В.С. — №2014111358/15; заявл. 25.03.2014; опубл. 27.06.2014, бюл. №18.
Пат. 147211 Российская Федерация, МПК A23К3/00. Устройство для внесения консервирующих препаратов в растительную массу / Костенко М.Ю., Горячкина И.Н., Тетерин В.С., Мельников В.С.; патентообладатель: ФГБОУ ВПО РГАТУ. — №2014122615/13; заявл. 03.06.2014; опубл. 27.10.2014, бюл. №30.
Пат. 158282 Российская Федерация, МПК А01С 1/08. Установка для обработки корнеклубнеплодов растений перед посадкой или закладной на хранение / Костенко М.Ю., Тетерин В.С., Мельников В.С., Костенко Н.А., Горячкина И.Н., Соколов Д.О.: №2015131443/13; заявл. 28.07.2015; опубл. 02.12.2015, бюл. № 36.
Пат. 2554770 Российская Федерация, МПК А61L2/07 А61L2/18. Способ обработки рабочих поверхностей дезинфицирующим раствором с помощью водяного пара и установка для его осуществления/ Горячкина И.Н., Костенко М.Ю., Мельников В.С., Тетерин В.С.; патентообладатель: Горячкина И.Н. — №2014110969/15; заявл. 21.03.2014; опубл. 27.06.2015, бюл. №18.
Пат. 2619464 Российская Федерация, МПК А01F 25/00. Способ обработки корнеклубнеплодов растений для хранения / Тетерин В.С., Соколов Д.О., Костенко М.Ю., Костенко Н.А., Горячкина И.Н. Мельников В.С.; заявитель и патентообладатель Мельников В.С.: № 2015130997; заявл.24.07.2015; опубл. 16.05.2017, Бюл. № 14.
Пат. 2682885 Российская Федерация, A01C1/06. Устройство для протравливания семян / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, О.А. Тетерина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, Р.В. Безносюк, В.С. Тетерин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО РГАТУ. – заявл. 22.02.2018; опубл. 22.03.2019.– Бюл. №9.
Петров, В.Б. Микробиологические препараты – базовый элемент современных интенсивных агротехнологий растениеводства [Текст] / В.Б. Петров, В.К. Чеботарь // Достижения науки и техники АПК, 2011, № 08. – С.11-14.
Писарев, Б.А. Сортовая агротехника картофеля /.Б.А. Писарев. – М.: Агропромиздат, 1990. – 208 с.
Попов А. И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование / Под ред. Е. И. Ермакова. — СПб.: Изд-во С.–Петерб. ун-та, 2004. — 248 с.
Тетерина О.А. Установка для нанесения аэрозоля гуматов в потоке сельскохозяйственной продукции [Текст] / О.А. Тетерина, И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, И.А. Юхин // Вестник ВИЭСХ. – 2017. – № 4 (29). – С. 124-128.
Тетерина О.А. Установка для предпосевной обработки семян зерновых культур [Текст] / О.А. Тетерина // В сборнике: Агроэкологические и экономические аспекты применения средств химизации в условиях биологизации и экологизации сельскохозяйственного производства Материалы 52-й Международной научной конференции молодых ученых, специалистов-агрохимиков и экологов, посвященной 200-летию со дня рождения профессора Ярослава Альбертовича Линовского. Под редакцией В.Г. Сычева. 2018. – С. 191 – 193.
Тетерина О.А. Эффективность аэрозольной обработки семенного зерна защитно-стимулирующими веществами [Текст] / О.А. Тетерина, М.Ю. Костенко, Г.К. Рембалович, А.В. Шемякин, В.В. Терентьев, В.С. Тетерин // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. – № 2 (71). – С. 83-90.
Тетерина О.А., Исследование температурного поля в камере обработке при аэрозольной обработке семян [Текст] / О.А. Тетерина, М.Ю. Костенко, В.С. Тетерин, Б.А. Нефедов, Д.В. Иванов. // Вестник АПК Ставрополья. 2017. – № 4 (28). – С. 10 – 14.
Тетерина, О.А. Аэрозольная обработка семенного зерна стимуляторами на основе гуматов [Текст] / О.А. Тетерина, В.С. Тетерин, М.Ю. Костенко // Инновационные подходы к развитию агропромышленного комплекса региона Материалы 67-ой Международной научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»» 2016. – С. 88 – 91.
Тетерина, О.А. Аэрозольная обработка семян стимуляторами роста [Текст] / О.А. Тетерина, В.С. Тетерин, М.Ю. Костенко // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. 2016. – № 2 (3). – С. 6–10.
Тетерина, О.А. Исследование влияния гуматов на микробиологическую среду рулонов прессованного сена [Текст] / О.А. Тетерина, Н.В. Бышов, М.Ю. Костенко, В.С. Тетерин, Г.К. Рембалович // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. – 2015. – №4. – С. 52–55.
Тетерина, О.А. Исследование движения зерна по наклонным полкам [Текст] / О.А. Тетерина, В.С. Тетерин, М.Ю. Костенко // Принципы и технологии экологизации производства в сельском, лесном и рыбном хозяйстве. Материалы 68-ой Международной научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева» –2017. – С. 526–530.
Тетерина, О.А. Тепло-массобменные процессы при аэрозольной обработки семян [Текст] / О.А. Тетерина, Б.А. Нефедов, С.Д. Полищук, М.Б. Угланов, М.Ю. Костенко // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2017. – № 4 (36). –С. 99 – 103.
Тихонович, И.А. Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве) [Текст] / И.А. Тихонович, А.П. Кожемяков, В.К. Чеботарь, Ю.В. Круглов, А.П. Кожемяков, Н.В. Кандыбин, Г.Ю. Лаптев М.: Издательство, 2005 г. – 100 с.
Федоренко, В.Ф. Современные технологии производства пестицидов и агрохимикатов биологического происхождения: науч. аналит. обзор [Текст] / В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, Л.Ю. Коноваленко – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. – 124 с.
Федоренко, В.Ф. Технологические и методологические аспекты применения техники для защиты растений в странах ЕС [Текст] / В.Ф. Федоренко, В.Г. Селиванов, В.М. Дринча // Методические рекомендации – Москва, 2016.– 160 с.
Федотова, Л.С. Влияние микробиологических удобрений на продуктивность и качество картофеля [Текст] / Л.С. Федотова, Н.А. Тимошина, Е.В. Князева, Н.И. Аканова, М.М. Визирская // Защита картофеля, 2017, №4 – С.13-21.
Хасанов, Э.Р. Научное обоснование и разработка технологических процессов и технических средств предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур : дис. докт. техн. наук: 05.20.01 [Текст] / Хасанов Эдуард Рифович; – Уфа, 2015. – 294 с.
Якименко, О.С. Гуминовые препараты и оценка их биологической активности для целей сертификации [Текст] / О. С. Якименко, В. А. Терехова // Почвоведение, 2011, № 11, С. 1334–1343.
Braun H. und Riehm E. Krankheiten und Schädlingre der Kulturpflanzen und ihre Bekämpfung. 8. Aufl. Berlin – Hamburg; Verlag Paul Parey, 1957.
Hugo, W. B. Disinfection mechanisms. In Principles and Practice of Disinfection, Preservation and Sterilization., 3rd edn, Blackwell Science, Oxford, 1999, P. 258-83.
Humic and fulvic acids as biostimulants in horticulture / Canellas L.P.[etal.]// ScientiaHorticulturae. 2015. 196. P. 15-27
Klinkowski M., Mühle E. und Reinmuth E. Phytopathologie und Pflanzenschutz, Bd. I, II, und III. Berlin: Akademie – Verlag, 1965, 1966.
Lefebvre A.H. Atomization and Sprays. – Hemisphere, New York, 1989. – 417 P. 14.
Naglic Т.; Hajsig D. Disinfection basis of biosecurity. Praxis veter., 2005; T.53, N3.-P. 205-216.
Schick R. und Klinkowski M. Die Kartoffel – ein Handbuch. Bd. I und II. Berlin: VEB Deutcher Landwirtschaftsverlag, 1961/1962.
Schmidt M. Pflanzenschutz im Gemüsebau, 2. Aufl. Berlin: VEB Deutcher Landwirtschaftsverlag, 1964.

Приложения

Автор НИР

ФГБОУ-ВО-РГАТУ

Земледелие, Механизация и электрификация сельского хозяйства, Растениеводство

Титульный лист и исполнители

ВВЕДЕНИЕ

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

2.1 Анализ технологий предпосевной обработки семян

2.2 Анализ технологий обработки культур в период вегетации

2.3 Анализ применения аэрозолей для обработки семян и растений

4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ВНЕСЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

4.1. Конструктивно-технологическая схема устройства для предпосевной обработки семян горячим туманом биопрепаратов

4.3 Теоретические предпосылки к обоснованию процесса предпосевной обработки семян горячим туманом в устройстве

5.1. Исследование топографии температурного поля облака генератора горячего тумана

5.2. Исследования размеров капель горячего тумана по солевому остатку, образованному при распылении 20% раствора NaCl

7.1.1. Применение защитно-стимулирующих биопрепаратов при предпосевной обработке ячменя

7.1.2. Обработка семенных клубней картофеля защитно-стимулирующими биопрепаратами

7.2.1. Исследование распределения защитно-стимулирующих биопрепаратов при обработке растений в лабораторных условиях.

7.2.2. Применение защитно-стимулирующих биопрепаратов при обработке растений (картофеля).

8. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ, А ТАКЖЕ ГУМИНОВЫХ ПРОДУКТОВ

8.2. Расчёт эксплуатационных затрат

8.3. Определение дисконтированного дохода от внедрения устройства предпосевной обработки семян

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Приложения

Добавить комментарий Отменить ответ