Способ промышленного возделывания сельскохозяйственных культур с использованием лазерного облучения
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для предпосевной обработки семян и выращиваемых растений. Способ включает операцию предпосевного облучения семян в буртах в условиях зернохранилищ лазерным лучом, сканирующим одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Облучению подвергают поверхность бурта с помощью установленной над ним лазерной установки, работающей в автоматическом режиме с заданным для данной культуры регламентом облучения. После окончания процесса облучения семена оставляют на отлежку для осуществления энергетического обмена между облученными и необлученными семенами в бурте. После отлежки семена высевают в поле и выращивают культуру. В фазы вегетации растений, присущие данной культуре, их облучают однократно в каждую из этих фаз в ночное время суток лазерным лучом, сканирующим одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, с помощью аналогичной лазерной установки, работающей в автоматическом режиме с заданным для данной культуры регламентом облучения, для чего лазерную установку перемещают по периметру поля с растениями или по технологическим колеям, обеспечивая облучение растений. Способ позволяет повысить урожай и снизить затраты. 4 з.п.ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области сельскохозяйственного промышленного растениеводства и может быть использовано при выращивании сельскохозяйственных культур на обширных площадях посевов для повышения их урожайности.
Известно, что лазерное облучение семян и растений активизирует биоэнергетические процессы в них и стимулирует их рост и развитие.
Известен способ предпосевной обработки семян зерновых культур по а.с. СССР №1305904, А 01 С 1/00, 1985 г., согласно которому поверхностный слой семян, размещенных тонким слоем в зернохранилище, облучают лазерным излучением с длиной волны 630-660 нм. После облучения семена выдерживают 7-15 дней в темном помещении и высевают.
Недостаток способа - недостаточная его эффективность при промышленном выращивании культур, т.к. активизируются только семена, и поэтому энергетической "подпитки", полученной семенами, не хватает для активации растений в течение всего периода их вегетации, а также потребность больших складских площадей для размещения семян именно тонким слоем перед их облучением.
Известен способ стимулирования роста растений по а.с. СССР №957452, А 01 G 7/04, 1980 г., включающий импульсное облучение растений лазером в течение всего периода их вегетации импульсами с длинами волн 750-3400 нм, 550-750 нм, 400-450 нм.
Недостаток способа - его высокозатратность, громоздкость, т.к. облучение производится в течение всего периода вегетации: и днем, и ночью, что относительно сложно.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по основным существенным признакам является известный способ лазерной активации семян в буртах, принятый нами за прототип, по патенту РФ №2072758 по заявке №92003049, А 01 С 1/00, А 01 G 7/04, 1992 г., включающий предпосевную активацию больших партий семян и объемных буртов потоками световых импульсов, создаваемых сканирующим лазерным лучом посредством световодных устройств, установленных в бурте семян в условиях зернохранилищ. Получаемая семенами энергия в облучаемых зонах бурта посредством световодов передается в соседние слои семян путем контакта облученных семян с необлученными. При этом необходим определенный временной интервал между концом обработки семян и посевом их в почву для энергообмена всей массы семян в бурте. После отлежки семена высевают в поле и культуру выращивают до получения урожая.
Недостатком известного способа является относительная большая его трудоемкость из-за необходимости установки световодов в разных местах бурта и то, что он не обеспечивает достаточно эффективного последействия лазерного облучения семян на прохождение растениями последующих этапов онтогенеза и желаемого повышения урожайности семян.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и снижение затрат при промышленном выращивании сельскохозяйственных культур на обширных площадях посевов.
Цель изобретения - обеспечение растениям энергетической подпитки в те периоды их вегетации, когда они в ней особенно нуждаются, и при использовании простых унифицированных средств.
Технический результат достигается тем, что в известном способе лазерного облучения семян в буртах, предусматривающем операцию предпосевного облучения семян в буртах в условиях зернохранилищ потоками световых импульсов, создаваемых лазерной установкой со сканирующим лазерным лучом, работающим в автоматическом режиме с задаваемым для каждой культуры регламентом облучения, выдержку семян в течение определенного периода времени между концом обработки и их посевом для энергетического обмена между облученными и необлученными семенами бурта (отлежку), посев и выращивание растений, согласно изобретению операцию предпосевного облучения семян в буртах сканирующим лазерным лучом осуществляют путем облучения поверхности бурта с помощью установленной над ним лазерной установки, обеспечивающей сканирование луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а при выращивании растений осуществляют дополнительную операцию - их лазерного облучения в фазы их вегетации с помощью такой же лазерной установки, для чего ее навешивают на транспортное средство и объезжают им поле с растениями по его периметру или по технологическим колеям в ночное время суток однократно в каждую из фаз, при этом облучение семян в буртах ведут в течение 4-6 суток, отлежку семян - в течение 7-25 суток, перемещение лазерной установки осуществляют со скоростью 4-5 км/ч, а лазерное облучение растений проводят в фазы кущения, выхода в трубку, выметывания, цветения и налива зерна, присущие культуре.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что оно отличается от известного методом осуществления операции предпосевной активации семян в буртах (путем облучения поверхности бурта с помощью установленной над ним лазерной установки), типом используемого при выполнении этой операции элемента (лазерной установкой, обеспечивающей сканирование лазерного луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях), а также дополнительной операцией, осуществляемой при выращивании растений: операцией лазерного облучения растений с указанием конкретных порядка и режима ее выполнения и используемых при этом элементов (эту операцию выполняют в фазы вегетации растений, однократно в каждую из фаз, в ночное время суток, и используют ту же лазерную установку, что и при облучении семян, т.е. обеспечивающую сканирование лазерного луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и транспортное средство, на которое навешивают лазерную установку, работающую в автоматическом режиме, и объезжают им поле с растениями по его периметру или по технологическим колеям, облучая растения). Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспобности, новизна.
Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы не обнаружили технического решения с заявляемой совокупностью существенных признаков, а обнаружили следующее: известно техническое решение, согласно которому облучают лазерным излучением и семена, и растения, выросшие из этих семян (а.с. СССР №1827744, А 01 С 1/08, 1991 г. "Способ борьбы с болезнями риса"), причем семена перед облучением замачивают в воде на 2,5-3 ч, а растения облучают в одну из фаз их вегетации - в фазу выхода в трубку, когда проявление болезни может быть замеченным, причем растения облучают до появления симптомов поражения и по первичному обнаружению заражения с целью повышения устойчивости риса к заболеваниям.
Нашими исследованиями и опытной проверкой выявлена возможность повышения урожайности сельскохозяйственных культур при их производственном выращивании и снижения затрат при этом за счет сочетания операции предпосевной лазерной активации больших партий семян в условиях зернохранилищ с помощью лазерной установки, обеспечивающей сканирование луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и операции лазерной активации растений с помощью такой же лазерной установки, т.е. установки, обеспечивающей сканирование луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, работающей в автоматическом режиме с задаваемым для каждой культуры регламентом облучения, закрепленной на транспортном средстве, которым объезжают поле с растениями в фазы их вегетации, однократно в каждую из фаз, в ночное время суток по его периметру или по технологическим колеям. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности, изобретательский уровень.
Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности, промышленная применимость, т.к. оно может быть использовано в сельском хозяйстве при промышленном выращивании сельскохозяйственных культур (при обработке больших партий семян и больших площадей с вегетирующими растениями). И, кроме того, в описании изобретения представлены средства и методы, с помощью которых возможно осуществление заявляемого технического решения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения.
Способ осуществляется следующим образом: над буртом семян, размещенных в зернохранилище перед посевом, устанавливают лазерную установку, обеспечивающую сканирование лазерного луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, задают регламент облучения для данной культуры и автоматический режим его выполнения и осуществляют облучение поверхности бурта семян.
После окончания процесса облучения поверхности бурта семена оставляют на отлежку для энергетического обмена между обученными семенами и необлученными. После отлежки семена высевают в поле для выращивания растений. В фазы вегетации растений, присущие культуре, их облучают однократно в каждую из фаз с помощью такой же лазерной установки, что и при облучении семян в бурте, т.е. лазерным лучом, сканирующим одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в ночное время суток, для чего лазерную установку навешивают на транспортное средство и объезжают им поле по его периметру или по технологическим колеям. При этом наиболее оптимальным периодом предпосевного облучения семян является период в 4-6 суток, периодом отлежки - период 7-25 суток, скорость объезда поля транспортным средством с работающей в автоматическом режиме лазерной установкой на нем - 4-5 км/ч, а за фазы вегетации растений, в которые осуществляют их лазерную активацию, принимают фазы кущения, выхода в трубку, выметывания, цветения и налива зерна, которые присущи выращиваемой культуре.
Примеры осуществления способа
Пример 1
Брали 150 т семян озимой пшеницы сорта Юна и размещали их в зернохранилище буртом толщиной 1,5 м. Над буртом устанавливали лазерную установку ЛУ-2 с длиной волны 632,8 нм и мощностью 25 мВт так, чтобы сканирующий луч облучал всю поверхность бурта. На блоке управления этой лазерной установки задавали регламент облучения семян пшеницы лазерным лучом, сканирующим одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в течение 5 суток в импульсном автоматическом режиме облучения.
После окончания облучения семена оставляли на отлежку, которая длилась 7 дней. После отлежки семена высевали в поле. После получения всходов растения подвергали лазерной активации в фазы кущения, цветения и в период между этими фазами (через 10 дней после фазы кущения) с помощью такой же лазерной установки ЛУ-2, навешенной на трактор, который перемещался вдоль дорог по периметру поля с растениями, обеспечивающей их облучение лазерным лучом, сканирующим одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: варианты O1 и О5. Контролем служили посевы из необлученных семян и растений (К).
Кроме того, облучали посевы, полученные из необлученных лазером семян, только в одну из фаз их вегетации: в фазу кущения (вариант О 3) и в фазу цветения (вариант О4), а также закладывали опыт без облучения растений, выросших из облученных семян (вариант O2). Исследовали урожай и его структуру по всем этим вариантам. Данные сведены в табл. 1.
Пример 2
Брали семена риса сорта "Лиман" (150 т) и выступали с ними и с растениями, выросшими из них, так же, как и в примере 1. Данные сведены в табл. 2.
Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что выращивание культур по предлагаемому способу, согласно которому осуществляют лазерное облучение семян в буртах и растений в фазы их вегетации (для озимой пшеницы и риса - в фазы кущения и цветения), дает прибавку урожая по сравнению с контролем (вариант К) на 20,5-28,8 ц/га (вариант O1) за счет увеличения массы 1000 зерен, озерненности колоса (метелки) и количества колосьев (метелок) на 1 м2 площади посевов. Выращивание культур по другим схемам, отличным от предлагаемого способа, также дает прибавку урожая по сравнению с контролем, которая на 11-13 ц/га ниже, чем при выращивании по предлагаемому способу.
Осуществление операции предпосевной активации семян в буртах путем облучения его поверхности с помощью лазерной установки, обесцвечивающей сканирование лазерного луча одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, повышает эффективность насыщения семян энергией и упрощает техническое выполнение этой операции, ибо установить лазерную установку в одном месте бурта проще, чем устанавливать световоды в разных местах бурта и создавать рабочую горизонтальную плоскость между световодами при работе сканирующего луча, как это делается в прототипе, - для этого требуется высокая точность юстировочных работ, а значит, и большие затраты.
Дополнительная операция, осуществляемая при выращивании растений, - их лазерное облучение в фазы их вегетации - обеспечивает растениям энергетическую подпитку в те периоды их вегетации, когда они в ней особенно нуждаются.
Осуществление этой операции в ночное время суток повышает эффективность активации растений за счет усиления их фотосинтетической реакции на энергетическую подпитку.
Осуществление этой операции с помощью такой же лазерной установки, как и при лазерном облучении семян, упрощает технологию за счет унификации используемых технических средств.
Использование транспортного средства для навешивания на него лазерной установки и объезда с нею поля с растениями по его периметру или по технологическим колеям снижает трудоемкость операции растений и упрощает ее выполнение.
Использование лазерной установки, обеспечивающей процесс облучения семян в автоматическом режиме по заданному регламенту облучения, упрощает технологию выращивания растений и снижает затраты при промышленном выращивании сельскохозяйственных культур на обширных площадях посевов.
Итак, заявляемая совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения поставленной цели и решения поставленной задачи.
Формула изобретения
1. Способ промышленного возделывания сельскохозяйственных культур с использованием лазерного облучения, включающий предпосевную обработку семян сельскохозяйственных культур в буртах в условиях зернохранилищ путем их облучения потоками световых импульсов, создаваемых лазерной установкой со сканирующим лазерным лучом, работающей в автоматическом режиме с задаваемым для каждой культуры регламентом облучения, последующую отлежку семян, посев и выращивание растений, отличающийся тем, что поверхность буртов с семенами облучают посредством размещенной над ними лазерной установки, обеспечивающей сканирование луча одновременно в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, а растения облучают в фазе их вегетации аналогичной лазерной установкой, которую перемещают по периметру поля с растениями или по технологическим колеям в ночное время суток однократно в каждую из этих фаз.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что семена в буртах облучают в течение 4-6 суток.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отлежку семян осуществляют в течение 7-25 суток.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерную установку перемещают по полю со скоростью 4-5 км/ч.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растения облучают в фазы кущения, выхода в трубку, выметывания, цветения и налива зерна, присущие культуре.
