Електротехнічні і магнітні системи активації гетерогенних структур в спорудах захищеного ґрунту

Abstract

UKR : Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми підвищення ефективності виробництва овочевих тепличних культур, яка полягає в теоретичному обґрунтуванні створення електротехнічних і магнітних систем в спорудах захище ного грунту та їх експериментальних дослідженнях. На основі виконаних теоретичних досліджень, аналітичних розрахунків та експериментальних досліджень обґрунтовано використання електротехнічної і маг нітної систем з метою стимуляції розвитку насіння рослин та кореневої системи те пличних овочевих культур, що приводить до підвищення їх врожайності. Для акти вації обмінних процесів в рослинах, на підставі теоретичних досліджень, визначено параметри стаціонарного електричного та статичного магнітного полів. Підтверджено вплив енергії електричного і магнітного полів на збільшення кі лькості доступних для живлення рослин мікроелементів у ґрунті (натрій, фосфор, калій). На основі проведених досліджень була розроблена резонаторна електронна система вимірювання діелектричної проникності газового середовища рослин, що дозволила визначити залежності, які пов’язують нормовані значення діелектричної проникності газообміну рослин з параметрами електричного і магнітного полів, що забезпечує ефективний розвиток овочевих культур. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розроблений елек тротехнологічний комплекс, який забезпечує безпосередній вплив на розвиток на сіння та кореневої системи тепличних культур в ґрунті, що забезпечує стимуляцію біологічних процесів у рослинах та підвищення врожайності тепличних культур. Проведені експериментальні дослідження та техніко-економічні розрахунки підтвердили економічну ефективність впровадження електротехнічних і магнітних систем для вирощування овочевої продукції та достовірність теоретичних положень. RU : Огурцы и томаты – существенная составляющая рациона питания человека. По статистическим данным потребление овощей населением не соответствует раци ональным нормам потребления пищевых продуктов. Более половины продукции не удовлетворяет требования государственных стандартов к ее качеству. Производство овощей в теплицах представляет собой достаточно сложный технологический про цесс с использованием большого количества микродобавок и химических препара тов. Поэтому производство качественной и экологически чистой продукции с ис пользованием современных электротехнологических комплексов, рациональное и эффективное использование энергии электрического и магнитного полей дает воз можность значительно повысить эффективность производства овощей. Решение данной проблемы лежит в плоскости максимального увеличения урожайности огурцов и томатов, выращенных на существующих площадях за счет интенсификации процессов развития растений. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследова ний обоснованы параметры стационарного электрического и магнитного полей в почве, обеспечивающие стимуляцию развития семян и корневой системы растений овощных культур в теплицах. Обосновано воздействие энергии магнитного поля заданной напряженности на процессы развития корневой системы растений. Данное воздействие позволяют уве личить продольную скорость питательных веществ корневой системы тепличных культур на 0,02….0,03 мм/с, что приводит к увеличению массы корневой системы, повышению всхожести и урожайности овощных культур. Теоретически обоснованы механизмы взаимодействия ферромагнитных ча стиц в гетерогенных структурах, состоящих из немагнитной или слабомагнитной матрицы с дискретно распределенными в ней ферромагнитными частицами, что да ло возможность применить электротехнические и магнитные материалы с заданны ми свойствами. Подтверждено влияние стационарного электрического и статического магнит ного полей на агрохимические показатели почвы, что в совокупности обеспечивает увеличение количества микроэлементов, доступных для питания растений (натрий, фосфор, калий). В результате экспериментальных исследований установлено повы шение количества доступной для растений формы: натрия N – на 15 мг/кг почвы; фосфора P2O5 – на 3,2 мг/100 г почвы; калия K2O – на 50 мг/100 г почвы. На основании теоретического анализа разработана резонаторная электронная система измерения диэлектрической проницаемости газовой среды растений на ос нове генератора на лавинно-пролетном диоде. Применение измерительной системы позволило определить оптимальные па раметры электрического и магнитного полей, связанные с нормированными значени ями диэлектрической проницаемости газовой среды растений, что дает возможность эффективно развиваться растениям и повышать урожайность овощных культур. В результате теоретических и экспериментальных исследований разработана электротехническая установка, в состав которой входят: источник стабилизирован ного питания, блок электродов, блок постоянных магнитов, устройство для измере ния напряженности магнитного поля, установка для измерения диэлектрической проницаемости газовой среды растений. Разработанная установка выгодно отлича ется от существующих электротехнических установок тем, что требует незначи тельных технических средств и финансовых ресурсов для изготовления; имеет ма лые габариты и материалоемкость; режимы обработки, которые обеспечивает уста новка, потребляют незначительное количество электрической энергии; выращенная продукция с использованием установки продукция является экологически чистой; установка не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала. Применение электротехнологического комплекса позволяет активизировать процессы развития растений, что дает возможность повысить эффективность произ водства овощей закрытого грунта. Таким образом, суммарный эффект от обработки выражается в улучшении посевных качеств семян в почве, их всхожести, энергии роста, а обработанные растения томатов и огурцов характеризуются улучшением количественных показателей их урожайности. Сокращение сроков созревания за счет максимальной мобилизации потенциальной продуктивности растений под тверждает эффективность применения новых электротехнических и магнитных си стем активации процессов развития тепличных культур. Проведенные экспериментальные и производственные исследования, технико экономические расчеты подтвердили экономическую эффективность внедрения электротехнических и магнитных систем для выращивания продукции овощевод ства закрытого грунта и достоверность теоретических положений. ENG : The dissertation is devoted to the solution of scientific and applied problem of improving of vegetables production efficiency. It includes theoretical substantiation and experimental research of electrotechnical and magnetic systems making in the protected ground constructions. The electrotechnical and magnetic system application has been justified on the basis of performed theoretical investigation, analytical calculations and experimental research. The purpose is to stimulate the development of seeds and roots of greenhouse vegetables that results to their yield increase. Under the theoretical researches the parameters of stationary electric and static magnetic fields have been determined for the metabolic processes activation. It was conformed that the energy of electrical and magnetic fields impacts on the increase of the number of microelements in the soil (sodium, phosphorus, potassium) available for plants nutrition. Carried out researches allowed to design the resonator electronic system for measuring of dielectric permittivity of the plants’ gas medium, which enabled to determine the dependences linking the normalized values of dielectric permittivity of gas exchange with the parameters of electric and magnetic fields, this provides efficient development of vegetables. Electrotechnic complex has been designed on the ground of theoretical and experimental researches. It provides direct impact on the development of seeds and roots of greenhouse crops in the soil ensuring stimulation of biologic processes in plants and yield increase. Experimental researches and feasibility study have proved economic efficiency of application of electrotechnic and magnetic systems for vegetables growing and reliability of theoretical propositions.