Энергоэффективность низкоинтенсивного лазерного излучения в сельском хозяйстве

Снижение энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции

Снижение производства с.х. продукции- всегда актуально. Новизна- в части реального применения для плодов, ягод, сахарной свеклы.

Методически при обработке продуктов сельского хозяйства мы считаем необходимым  учитывать следующее:

- рассмотрение низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) как внешнего фактора, способствующего лишь запуску физиологических реакций;

- дозозависимый характер эффектов от облучения объекта- эффект от действия НИЛИ в ближней инфракрасной области спектра вызывает только оптимальная доза воздействия;

- различного отклика объекта на лазерное излучение в зависимости от его исходного состояния, всхожести, размеров, зрелости и т.д.;

- в импульсном режиме излучения с длительностью импульса   10^-7 с и менее эффекты выше при дозах в 100-1000 раз меньших;

- нагрев массы продукта на единицы градусов и десятки градусов- в импульсе;

- отсутствие специфической зависимости биологического действия НИЛИ от длины волны падающего излучения: эффекты проявляются во всем спектральном диапазоне от 0,337 мкм до 10,6 мкм.

- неравномерное распределение излучения на плоскости, перпендикулярном оси излучателя - плоскости потока семян (в данном сообщении не обсуждается);

- эффект переоблучения;

- эффект последействия;

- конечный эффект от действия излучения- в поле, хранилище.

Разработана научная концепция стратификации   семян сахарной свеклы, основанная на известном положении о том, что при воздействии низкоинтенсивным лазерным излучением в биологических эффектах в качестве первичного действующего фактора выступает селективный нагрев;

предложена и обоснована по энергетическим и экономическим показателям новая технологическая операция- оптическая стратификация дражированных семян сахарной свеклы с использованием низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения;

осуществлено теоретическое обоснование параметров и экспериментально обоснованы режимы оптического стратификатора;

доказано влияние обработки дражированных семян низкоинтенсивным инфракрасным лазерным излучением на урожайность сахарной свеклы: семена быстрее на 4…7 дней всходят, максимальный прирост массы корнеплода следует считать при мощности  импульса 0,3…0,4 Вт. В производственных условиях обработка семян дает прирост урожая до  13%;

введены понятия”эффект переоблучения” и “ эффект последействия”  для дражированных семян сахарной свеклы после их облучения.

доказано    соответствие  концепции (концептуальной модели) действия низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения на поток дражированных семян сахарной свеклы в лабораторных и полевых (производственных) условиях,   обеспечивающего опережающие всходы семян  на 4…7 дней и прирост урожая до  13%.

изложены теоретические, экспериментальные лабораторные, полевые и производственные результаты влияния обработки дражированных семян низкоинтенсивным инфракрасным лазерным излучением на урожайность сахарной свеклы;

раскрыты теоретические аспекты и приведены экспериментальные результаты взаимодействия низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения с потоком дражированных семян и их взаимосвязь с качеством и урожайностью сахарной свеклы, заключающиеся в отсутствии сильнокоррелированной  связи между откликом и дозой излучения, при наличии оптимальных значений сочетания мощности излучения и времени его воздействии для максимальных значений отклика.

изучены эффективные режимы стратификации дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением и условия их осуществления  в лабораторных   и полевых условиях;

проведена  модернизация технологии сева и экспериментальная и производственная проверка (испытания) оборудования для оптической стратификации дражированных семян сахарной свеклы.

Аналогичные исследования проведены на яблоках, картофеле, горохе, молоке, землянике и других продуктах в процессе их производства и хранении.

Применение низкоинтенсивного лазерного излучения на семенах сахарной свеклы (оптическая стратификация) повышает коэффициенты энергетического технологического полезного действия стратификации на 10,1% и энергетической эффективности стратификации - на 11,0%, а энерго-технологическая производительность стратификации повышается на 10,1%. Т.е. большие энергетические затраты на смежных операциях технологии выращивания свеклы нивелируют высокую энергетическую эффективность самого процесса стратификации. Для дальнейшего повышения энергетической эффективности следует снижать энергетические затраты на операциях уборки, транспортировки, а также снижать применение минеральных удобрений.
Разработана и внедрена технологическая операция стратификации дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением: на опытном поле ФГУП «Учхоз-племзавод «Комсомолец», Мичуринский район Тамбовской области на площади 0,032 га; на производственном поле ИП «Каширин А.В.», Мичуринский район Тамбовской области на площади 2,5 га; в СПК «Русь» Советского района Курской области на площади 80 га., показавшие ее энергетическую и экономическую эффективность.
Определены рациональные дозы облучения по мощности и времени воздействия при приросте всхожести более 60%: для времени экспозиции 7…10 c мощность импульса излучения 0,3…0,5 Вт, а для времени 7…50 c - мощность 0,36…0,5 Вт. Реальное значение времени и мощности определяется для каждой партии семян;
Создана конструкция оптического стратификатора дражированных семян сахарной свеклы для предпосевной обработки семян, обеспечивающей сев не менее чем на 1000 га в сезон;
Аналогичное действие- на яблоках и картофеле- при хранении, а также горохе. Облучение молока приводит к замедлению развития бактерий, повышающих кислотность, на 5 часов.