Методы и средства борьбы с сорной растительностью с использованием импульсных СВЧ-излучений

Высокая эффективность с.-х. производства основывается на использовании возобновляемой энергии и на перераспределении природных потоков вещества и энергии в пользу культуры, а также наилучшем их преобразовании в высококачественный биологический урожай. Одними из основных методов перераспределения этих потоков являются агроприемы, направленные на борьбу с сорной растительностью (СР). Повышение качества продукции и эффективности современного растениеводства во многом зависит от решения проблемы борьбы с сорняками. Вред наносимый сорняками сельскому хозяйству велик и разнообразен [102, 117].

Несмотря на разнообразие существующих методов, в настоящее время, борьба с СР преимущественно основывается на механических и химических методах, которым присущи существенные недостатки [76, 102]. При механической обработке воздействие осуществляется только на вегетативную часть растений, начиная с определенной стадии развития. Покоящиеся семена сорняков сохраняют свою жизнеспособность. Химические методы борьбы с СР, основанные на применении гербицидов, также не действуют на покоящиеся семена сорняков и загрязняют почву, окружающую среду и продукцию сельского хозяйства. Загрязнение пестицидами природных водоемов, почвенно-растителыюго покрова, организма животных и человека становится одной из самых серьезных проблем современности и пагубно для человека и биосферы в целом.

Научное обоснование, разработка и внедрение альтернативных технологий и средств борьбы с СР является важной научной проблемой, от решения которой зависит экологическая безопасность общества.

В настоящее время проводятся работы по изучению новых методов борьбы с сорняками, таких как биологический, электроискровой, огневой. Однако, они не решают в полном объеме проблемы. При биологическом методе — воздействие осуществляется на определенные виды растений. При огневом — только на вегетативную часть растений. Способы борьбы с сорняками, основанные на использовании электрической энергии переменного тока высокого напряжения, высоковольтных импульсных воздействий, электростатических полей высокого напряжения разрабатываются в России, США, Франции, Англии и др. странах [71, 96, 120, 121, 153, 154, 155]. Однако, эти разработки, несмотря на экологическую чистоту, не нашли широкого применения в с.-х. производстве, т. к. требуют контактного воздействия на сорняки и не в полной мере учитывают биологические свойства сорняков, особенности их размножения и распространения, а также не всегда применяются в комплексе с другими методами. Способы уничтожения сорняков электрическим током, позволяют решать только часть проблемы борьбы с ними, угнетение самих растений и не оказывают воздействия на покоящиеся семена сорняков и их проростки, находящиеся в поверхностном слое почвы. Наиболее радикальным решением вопроса было бы одновременное уничтожение, как вегетативной части растений, так и их семян и проростков, находящихся в почве.

Одним из новых, безвредных для окружающей среды и человека методов борьбы с СР, является воздействие до посева основной культуры потоком электромагнитной энергии (ЭМЭ) сверхвысокой частоты (СВЧ) на всходы сорняков их семена и вегетативные органы размножения, находящиеся в почве.

Исследованиями И. Ф. Бородина, Ф. Я. Изакова, П. Ф. Ионина, Г. А. Шаркова, Б. А. Матвеева, В. В. Горелова, В. И. Шустова, В. А. Крицина, А. П. Манника, O.K. Боронтова, Л. И. Мерзлякова, В. И. Тарушкина [14, 15, 16, 17, 18, 47, 135, 142, 143, 148, 149, 151, 152, 158, 160, 161], а также ряда зарубежных ученых Вейланда, Дэвиса, Менгеса, Олсена и др. [184, 186, 188, 190, 192, 194, 195, 196], показано, что СВЧ-методы, основанные на глубинном проникновении ЭМЭ в слой почвы, являются эффективными способами борьбы с СР.

Известно два подхода к использованию СВЧ-энергии в борьбе с СР: первый — летальное угнетение жизнедеятельности СР, (диэлектрический нагрев до температуры их гибели) [18, 142, 151, 158, 160, 184, 186, 188, 190,.

194, 195, 196]- второй — стимуляция прорастания СР и их семян с целью их последующего механического уничтожения [47, 151, 158, 161]. Энергозатраты летального метода составляют 1,0−7,2 мДж/м2 [16, 142, 151, 158, 160]. Второй подход не требует столь значительного повышения температуры СР и почвы, что и обеспечивает снижение энергозатрат до 0,037−0,8 мДж/м2 [18,47, 151, 158].

Несмотря на несомненные преимущества, известные СВЧ-методы, основанные на обработке почвы немодулированным потоком ЭМЭ, обеспечивая комплексное воздействие на растения, их семена и почву, не используют возможности энерго-информационного управления процессами жизнедеятельности сорняков, которые заложены в самой их природе, что приводит к большим энергозатратам и делает их энергетически и экономически неэффективными.

При использовании режима стимуляции появляется возможность управления временем появления всходов сорняков, что, в сочетании с известными способами обработки почвы, позволяет производить более эффективное уничтожение сорной растительности. Обеспечение более раннего и дружного прорастания сорняков приобретает особое значение для регионов с коротким вегетационным периодом, к которым относятся Урал и Сибирь. Данная работа посвящена разработке и исследованию энергосберегающего, стимуляционного СВЧ-метода.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности стимуляционного СВЧ-метода борьбы с сорными растениями за счет импульсной модуляции потока электромагнитной энергии СВЧ и использования энергоинформационных эффектов его воздействия.

В качестве рабочей гипотезы предположено, что существует возможность управления ростовыми процессами сорных растений и микробиологической активностью (МБА) почвы за счет энергоинформационных эффектов, в основе которых лежит электромагнитное взаимодействие внешнего, управляющего потока ЭМЭ СВЧ дециметрового диапазона длин волн, и управляемых внутренних источников электромагнитных колебаний (ЭМК) биологической системы (БС). Кроме того, предположено, что существует рациональная совокупность биотропных параметров (БП), характеризующих амплитудную и пространственно-временную структуру потока ЭМЭ, обеспечивающих эффективную стимуляцию прорастания сорной растительности и повышение МБ, А почвы, а практическая реализация этого подхода позволит разработать энергосберегающий СВЧ-метод борьбы с сорной растительностью, в основе которого лежит управление природными потоками вещества и энергии с целью получения дополнительного урожая культуры при минимальных затратах СВЧ-энергии на управление.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих научно-технических задач:

1. Обосновать физические факторы, биотропные параметры импульсного электромагнитного сигнала и модели механизмов их воздействия на биологические системы с целью управления процессами жизнедеятельности.

2. Выявить и оптимизировать основные биотропные параметры импульсного потока электромагнитной энергии СВЧ, оказывающие влияние на всхожесть семян СР и микробиологическую активность почвы.

3. Разработать схемы оптимизации потоков электромагнитной энергии в мобильных полевых СВЧ-установках и обосновать конструктивные, энергетические и технологические параметры устройств.

4. Разработать и исследовать устройства ввода СВЧ-энергии в почву, обеспечивающие заданную амплитудную и поляризационную пространственную структуру потока электромагнитного излучения (ЭМИ) при максимальном к. п. д. и безопасности их работы.

5. Разработать лабораторную исследовательскую, макетный и опытный образцы СВЧ-установок. Провести испытания мобильных установок в многолетних полевых опытах по сравнительной оценке эффективности стимуляционного импульсного СВЧ-метода с агротехническим методом борьбы с сорной растительностью.

Объект исследования: экологически безопасный способ и устройства борьбы с сорной растительностью с использованием ЭМЭ СВЧ.

Предмет исследования: Закономерности влияния биотропных параметров импульсного потока ЭМИ на эффективность стимуляционного СВЧ-метода борьбы с СР, содержание в почве основных питательных веществ, урожай культуры и энергозатраты метода, а также способы формирования в поверхностном слое почвы электромагнитной волны (ЭМВ) с заданной структурой.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Обосновано снижение энергозатрат и повышение эффективности стимуляционного СВЧ-метода борьбы с сорными растениями за счет импульсной модуляции потока электромагнитной энергии СВЧ и использования энергоинформационных эффектов его воздействия на СР и почву. Впервые показано, что определяющим в их реакции на электромагнитное воздействие являются, начиная с определенного порогового уровня сигнала, не энергетические и амплитудные его характеристики, а информация, содержащаяся в сигнале и заложенная в его пространственно-временной структуре.

2. Предложены модели влияния биотропных параметров потока ЭМИ на биологические системы, что позволило обосновать импульсную подачу СВЧ-энергии в обрабатываемый объект, увеличивающую интенсивность и информационную ёмкость сигнала. Экспериментально установлены оптимальные величины и основные закономерности влияния биотропных параметров импульсного потока ЭМИ, характеризующих амплитудную, спектральную, энергетическую и поляризационную структуры, на всхожесть семян и прорастание СР, что обеспечило, по сравнению с воздействием немодулированного потока ЭМЭ, сокращение времени обработки и повышение эффективности импульсного стимуляционного метода борьбы с СР, при снижении энергозатрат на порядки.

3. Разработана методика исследований поляризационной избирательности биологических объектов, что позволило выявить ее наличие у семян сорных растений. Выдвинута гипотеза, заключающаяся в том, что в основе амплитудной поляризационной избирательности семян лежит экспериментально установленная автором зависимость электрофизических свойств воды от характера поляризационной пространственной структуры воздействующего электромагнитного излучения.

4. Решена задача обеспечения высокой импульсной плотности потока мощности (Пи) на выходе излучателей при больших размерах одновременно обрабатываемого участка почвы и ограниченной импульсной мощности СВЧ-генератора.

5. Разработано устройство ввода СВЧ-энергии в почву состоящее из излучателя эллиптически поляризованных ЭМВ и устройства защиты от побочных СВЧ-излучений, не требующего его контакта с почвой и обеспечивающего выравнивание амплитудного распределения и локализацию энергии в обрабатываемом участке почвы.

6. Исследована в многолетних полевых опытах динамика формирования СР после СВЧ-обработки почвы и проведена оценка влияния процессов, происходящих в почве, на ее плодородие и урожай культуры.

Новизна технических решений подтверждена тремя авторскими свидетельствами и патентом.

Практическая значимость.

Результаты исследований использованы для разработки нового энергосберегающего, импульсного, стимуляционного СВЧ-метода борьбы с СР и технических средств для его осуществления.

Предложенный импульсный СВЧ-метод оказался эффективным стимулятором всхожести всех видов семян сорняков и прорастания малолетних и многолетних СР, многократно увеличивающим количество их всходов и проростков, находящихся в почве, что позволяет при однократной СВЧ-обработке почвы и последующего механического уничтожения СР в предпосевной период в несколько раз снизить количество семян сорняков в поверхностном слое почвы, по сравнению с контролем (агротехническим метод борьбы с сорняками).

Импульсный СВЧ-метод повышает эффективность борьбы с СР агротехническим методом и увеличивает содержание основных питательных веществ в почве, что приводит к увеличению урожая зерна яровой пшеницы на 2−3 ц/га. При этом получается экологически чистая продукция, повышается энергетическая и экономическая эффективность технологии возделывания яровой пшеницы.

Определены оптимальные параметры импульсного потока ЭМЭ мобильной полевой СВЧ-установки, что позволило обеспечить эффективную стимуляцию СР и почвенных микроорганизмов при времени обработки менее одной секунды и уменьшить затраты СВЧ-энергии на реализацию метода до 20 Дж/м, что на пять-шесть порядков меньше чем при летальном и три-пять порядков меньше чем при стимуляционном методах борьбы с СР, основанных на тепловых эффектах воздействия немодулированных СВЧ-излучений. Всё это позволило создать опытный образец мобильной полевой СВЧ-установки «Импульс-1» производительностью 2,5 га/ч с энергозатратами по электрической энергии — 1 кВт ч/га и по СВЧ-энергии -0,05 кВт ч/га.

Реализация результатов работы:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу: — разработки технических заданий и конструкторской документации на макетный и опытный образцы мобильной полевой СВЧ-установки «Импульс-1», по результатам многолетних испытаний которых, проведенных в ЧНИИСХ (Челябинск) в ходе выполнения НИР «Создание технологий борьбы с сорной растительностью и предпосевной стимуляции семян с помощью АМ ЭМП СВЧ», была разработана в НИИИТ (Челябинск), в рамках конверсии оборонных отраслей промышленности, документация па модернизированный модульный вариант установки под условным названием «Модуль" — - разработки технологий предпосевной обработки семян кормовых, овощных, зерновых культур и картофеля- - технических заданий и конструкторской документации на макетный образец СВЧ-установки транспортерного типа производительностью 25 т/ч для предпосевной обработки семян трав, зерновых и овощных культур «Импульс-2» и серийно выпускаемой многофункциональной с.-х. СВЧ-установки периодического действия «Импульс-Зу», предназначенной для предпосевной обработки семян трав, овощных, зерновых культур и картофеля- - разработки СВЧ-технологии повышения сохранности плодоовощной продукции («Импульс-4») — - разработки способа снижения опасности воздействия на БО искусственных ЭМИ.

2. Лабораторная исследовательская СВЧ-установка, макетный и опытный образцы СВЧ-установок и пакеты разработанных программ обработки результатов экспериментов использовались в учебном процессе ЧГАУ.

3. Результаты, полученные в настоящей работе, явились базой для проведения на биологическом факультете ЧелГУ и в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины (УНПЦРМ) научных исследований влияния пространственно-временной структуры неионизирующих излучений на различные БС, в том числе на экспериментальных животных и культурах ткани человека.

Краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса и показано, что в настоящее время, борьба с сорняками преимущественно основывается на механических и химических методах, которым присущи существенные недостатки и, что повышение качества продукции и эффективности современного растениеводства связано с решением ряда проблем: — экологических, связанных с использованием гербицидов, химических удобрений и средств защиты растений- - повышения эффективности агротехнических, безгербицидных, методов борьбы с сорными растениями- - повышения плодородия почвы без применения химических удобрений.

Показано, что решение вышеуказанных проблем возможно за счет электрофизических воздействий на сорняки и почву с целыо управления жизнедеятельностью сорных растений и почвенных микроорганизмов, обеспечивающего перераспределение природных потоков вещества и энергии в пользу культуры, приводящего к увеличению урожая.

Рассмотрены существующие электротехнологии борьбы с сорной растительностью. Установлено, что несмотря на несомненные преимущества, существующие СВЧ-методы, основанные на обработке почвы немодулированным потоком ЭМЭ, обеспечивая комплексное воздействие на растения, их семена и почву, не используют возможности по энергоинформационному управлению процессами жизнедеятельности сорняков, которые заложены в самой их природе, что приводит к большим энергозатратам и делает их энергетически и экономически неэффективными.

Имеющиеся сведения о конструктивных решениях, технологических режимах работы и эффективности зарубежных установок не позволяют в полной мере оценить их технико-экономические характеристики. Разработанные у нас в стране макеты установок для обработки почвы предназначены в основном для проведения научных исследований. Многолетние полевые опыты по оценке эффективности СВЧ-технологий борьбы с сорняками в нашей стране не проводились.

По литературным данным не обнаружено устройств ввода, обеспечивающих при бесконтактном подводе СВЧ-энергии в почву и бесконтактном способе зашиты от побочных СВЧ-излученнй выполнение всех основных технологических требований, предъявляемых к данным устройствам.

Рассмотрение этих проблем позволило сформулировать цели и задачи исследований.

Вторая глава посвящена следующим теоретическим исследованиям:

— оценке влияния предпосевной обработки почвы ЭМЭ СВЧ на засоренность посевов- - обоснованию биотропных параметров импульсного потока ЭМЭ и возможных механизмов их влияния на БС и энергетическую эффективность метода- - исследованию амплитудной и ППС потоков ЭМЭ при её вводе в почву, средств ее контроля и оптимизации потоков СВЧ-энергии в мобильных полевых СВЧ-установках.

В результате реализации разработанных подходов при создании СВЧ-метода борьбы с сорной растительностью предполагается получить:

— многократное (на порядки) снижение энергозатрат и увеличение эффективности стимуляционного СВЧ-метода за счет использования энергоинформационных эффектов воздействия на сорняки и почву импульсно-модулированного ЭМИ дециметрового диапазона длин волн;

— увеличение производительности мобильной полевой установки вследствие уменьшения требуемого для реализации эффекта времени облучения почвы, за счет увеличения импульсной плотности потока мощности ЭМИ и его информационной насыщенности, и увеличения размеров одновременно обрабатываемого участка почвы.

Анализ поставленных задач показал, что выполнение вышеуказанных требований возможно только при импульсной подаче ЭМЭ в почву.

По результатам теоретического анализа разработаны требования к лабораторной исследовательской установке, генераторам и излучателям СВЧ-энергии и другому оборудованию. Определены контролируемые в экспериментах параметры и требования к методикам проведения экспериментальных исследований.

Вопросы, связанные с аппаратным и методическим обеспечением проведения экспериментальных исследований, рассмотрены в третьей главе работы.

Разработаны методики: исследований амплитудной и ППС потоков ЭМЭ при ее вводе в почвунастройки излучателя эллиптически поляризованных ЭМВизмерения коэффициентов отражения (КО) от облучателя и почвыисследования резонансных свойств БО, исключающие влияние тепловых и амплитудных эффектов воздействия ЭМИлабораторных исследований по изучению влияния БП импульсного потока ЭМЭ на БСисследований влияния процессов, происходящих в почве, при предпосевной ее обработке ЭМЭ СВЧ, на урожай культуры.

Проведено описание принципов работы и основных характеристик, разработанных для экспериментальных исследований СВЧ-устройств:

— устройств ввода СВЧ-энергии в почву, с эллиптической поляризацией.

ЭМВ;

— устройства измерения коэффициентов эллиптичности поляризационной характеристики и отражения ЭМВ от почвы;

— лабораторной исследовательской СВЧ-установки;

— отдельных устройств, для проведения экспериментальных исследований.

В четвертой главе представлены результаты исследований: структуры потоков СВЧ-энергии при её вводе в почвуработоспособности разработанных СВЧ-устройств, методик контроля их параметров и настройкивлияния биотропных параметров импульсного потока ЭМЭ на семена сорных растений.

Результаты лабораторных экспериментальных исследований позволили сформулировать основные требования к мобильной полевой СВЧ-установке, ее узлам и блокам, а также определить основные параметры импульсного потока ЭМЭ и диапазон их изменения в последующих полевых опытах с использованием макета мобильной полевой СВЧ-установки и установки «Импульс — 1».

Пятая глава посвящена описанию макетного и опытного образцов мобильных полевых СВЧ-установок и экспериментальным исследованиям их влияния на сорные растения почву и культуру.

Целью экспериментальных исследований являлось: изучение влияния режимов обработки почвы макетным образцом СВЧ-установки на прорастание сорных растений и содержание гумуса в паровом полеизучение влияния режимов обработки почвы СВЧ-установкой «Импульс-1» на прорастание сорных растений, почву и урожай культурысравнительная оценка, при возделывании яровой пшеницы, импульсного СВЧ-метода борьбы с сорняками с агротехническим методом.

В шестой главе представлены материалы энергетической и экономической оценки применения установки «Импульс-1» для предпосевной обработки почвы в традиционной технологии возделывания яровой пшеницы, основанной на агротехнических методах борьбы с сорняками, на основе экспериментальных данных, полученных в течение трех лет (1990; 1992 гг.).

Показано, что введение в технологический процесс возделывания яровой пшеницы однократной обработки почвы установкой «Импульс-1» в предпосевной период с энергетической и экономической точек зрения эффективно.

Работа выполнена в соответствии с тематическими планами научных исследований ЧГАУ, ЧНИИСХ и НИИ по измерительной технике (НИИИТ) — решением объединенного Совета Центра научного обеспечения и научно-технического совета АПК Челябинской области от 29 сентября 1989 г.- календарным планом выполнения работы по договору о творческом содружестве между НИИИТ и ЧГАУ от 11 апреля 1989 г. по теме «Разработка новых технологий использования СВЧ-полей и устройств их формирования с заданной пространственно-временной и поляризационной структурой (ПВПС) в процессах сельскохозяйственного производства».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях и семинарах ЧГАУ (Челябинск, 1986;2007), всесоюзной научно-практической конференции «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и с.-х. сырья» (г. Москва, 1989), «Третьей всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии» (г. Обнинск, 1990), международной научно-практической конференции «Современные проблемы применения СВЧ-энергии» (г. Саратов, 1993), всероссийском научно-техническом совещании «Высокоэффективные электротехнологии по производству продуктов с.-х., их переработке и хранению» (г. Москва, 1993), научно-технической конференции «Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин» (г. Минск, 1994). Установка «Импульс-1» демонстрировалась на I Всесоюзном научно-производственном семинаре «Козлятник восточный — проблемы возделывания и использования» (г. Челябинск, ЧНИИСХ, 1991).

Выводы и рекомендации диссертационной работы опираются на данные теоретических и экспериментальных исследований, выполненных непосредственно автором или под его руководством и при его участии, под общим научным руководством профессора Изакова Ф. Я в 1986;2006 гг.

Проектирование СВЧ-установок проводилось в соответствии с техническими заданиями, разработанными автором и при его непосредственном участии в качестве заместителя главного конструктора.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе три авторских свидетельства и патент РФ на изобретение, а также восемь научных отчетов по результатам НИР.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 218 стр., содержит 51 таблицу и 79 рисунковсостоит из введения, шести глав, заключения и 23 приложенийсписок использованной литературы насчитывает 196 источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Борьба с сорной растительностью является одним из условий получения высоких урожаев и повышения эффективности с.-х. производства, а сокращение либо полное исключение химических удобрений и средств в системе защиты растений — условием получения экологически чистых продуктов питания.

Одним из наиболее перспективных и экологически чистых методов борьбы с сорной растительностью является метод, основанный на использовании ЭМЭ СВЧ.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования импульсного СВЧ-метода борьбы с сорной растительностью, включающие четырехлетние полевые исследования, позволили сформулировать следующие основные выводы:

1. Экспериментально установлено, что определяющим в реакции биологической системы на электромагнитное воздействие являются, начиная с определенного порогового уровня сигнала, не энергетические и амплитудные его характеристики, а информация, содержащаяся в сигнале и заложенная в его пространственно-временной структуре. Реализация результатов исследований позволила снизить затраты СВЧ-энергии у импульсного стимуляционного СВЧ-метода борьбы с СР до 20 Дж/м, что на пять-шесть порядков меньше чем при летальном и три-пять порядков меньше чем при стимуляционном методах борьбы с СР, основанных на тепловых эффектах воздействия смодулированных СВЧ-излучений.

2. Техническое решение на основе использования в антенных решетках устройств ввода СВЧ-установки излучателей волноводного типа и делительно-переключательной схемы распределения сигнала по излучателям позволяет получить на поверхности всего обрабатываемого антенными решетками участка почвы, при ограниченной мощности СВЧ-генератора, высокий уровень Пи — 300 кВт/м. Такое увеличение Пи электромагнитного излучения и его высокая информационной насыщенность, полученная за счет оптимизации биотропных параметров импульсного сигнала, позволило обеспечить СВЧстимуляцию СР и микробиологической активности почвы при экспозиции менее одной секунды, что, наряду со снижением энергозатрат метода, позволило создать мобильную полевую СВЧ-установку «Импульс-1» производительностью 2,5 га/ч с энергозатратами по электрической энергии 1кВт ч/га и по СВЧ-энергии 0,05 кВт ч/га.

3. Реализации принципа поляризационной развязки от отраженной от почвы электромагнитной волны в излучателях эллиптически поляризованных волн волноводного типа позволяет улучшить их согласование с почвой и благодаря этому использовать их в устройствах ввода электромагнитной энергии в почву в качестве отдельных элементов антенных решеток, что обеспечивает в обрабатываемом участке почвы хорошую равномерность распределения мощности излучения и получение эллиптической поляризации электромагнитной волны, близкой к круговой. Вследствие установленной поляризационной избирательности семян СР, обеспечение на выходе излучателей правосторонней эллиптической поляризации, позволяет получить, по сравнению с линейно-поляризованным и особенно левополяризованным электромагнитным излучением наибольший эффект стимуляции прорастания СР при меньшей величине Пи и энергозатратах на обработку почвы, которые уменьшаются до 1,4 и 2 раз соответственно.

4. Предложенное устройство защиты от побочных СВЧ-излучений не требующее его контакта с почвой, обеспечивает в условиях эксплуатации излучателя эффективное ослабление побочного излучения на 15 — 30 дБ, до уровней гарантирующих выполнение требований стандартов безопасности, а также приводит к локализации и повышению равномерности распределения мощности излучения в почве.

5. Многолетние полевые эксперименты по обработке почвы установкой «Импульс-1» показали, что ростовыми процессами и всхожестью семян СР, плодородием почвы и урожаем культуры можно управлять с помощью импульсного потока электромагнитной энергии, а биотропные параметры, характеризующие его пространственно-временную структуру, являются эффективными регуляторами этих процессов.

Импульсная модуляции потока электромагнитной энергии СВЧ и использование энерго-информационных эффектов повышает эффективность стимуляционного СВЧ-метода борьбы с сорными растениями.

Введение

в технологию возделывания яровой пшеницы, основанную на агротехническом методе борьбы с СР, предпосевной обработки почвы установкой «Импульс-1» повышает эффективность борьбы с СР и увеличивает содержание основных питательных веществ в почве, что приводит к увеличению урожая. При этом получается экологически чистая продукция, повышается плодородие почвы, сокращаются затраты.

Направления дальнейших исследований.

Дальнейшие исследования СВЧ-метода борьбы с сорной растительностью необходимо продолжить в следующих направлениях:

1. Исследование механизмов влияния биотропных параметров импульсного потока ЭМИ на семена сорных растений и почву с целью получения моделей этого влияния и оптимизации биотропных параметров.

2. Повышение эффективности импульсного СВЧ-метода борьбы с сорной растительностью за счет разработки новых технических средств и оптимизации режимов обработки почвы СВЧ-установками.

3. Совершенствование технологии применения СВЧ-стимуляции прорастания сорных растений и микробиологической активности почвы в интегрированной системе защиты посевов от сорняков и технологии механического уничтожения проростков сорных растений.

4. Повышение эффективности использования энергетических возможностей трактора за счет увеличения ширины захвата и скорости движения мобильной полевой СВЧ-установки,.

5. Перевод аппаратуры на новую элементную базу, включающий замену магнетронного генератора на твердотельные импульсные генераторы комплексированные с излучателями СВЧ-энергии, позволит увеличить надежность и ремонтопригодность СВЧ-установки, а также уменьшить её массу и габариты.

Использование результатов НИР в СВЧ-технологиях с.-х. назначения и медико-биологнческих исследованиях.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу: разработки технических заданий и конструкторской документация на модернизированный модульный вариант СВЧ-установки, предназначенный для серийного выпуска, под условным названием «Модуль», разработка которого проводилась НИИИТ в рамках конверсии оборонных отраслей промышленностиразработки технологий предпосевной обработки семян кормовых, овощных, зерновых культур [40, 46, 50, 51, 52, 54, 56, 71, 92, 179, 180, 181, 182, 183] и картофеля [94]- разработки технических заданий и конструкторской документации на макетный образец установки для предпосевной обработки семян «Импульс-2» [56, 182, 184] и установки «Ипульс-Зу» [175]- разработки технологии повышения сохранности плодоовощной продукции («Импульс-4») [56, 93].

С целью исследований механизмов влияния импульсных ЭМИ на биологические системы и подтверждения основных результатов настоящей работы, исследования были продолжены на других биологических моделях (мыши, крысы, кровь человека) [68, 104, 105, 188]. Результаты подтвердили основные закономерности воздействия импульсно-модулированных ЭМИ дециметрового диапазона длин волн, полученные на семенах и почвенных микроорганизмах. По результатам исследований был разработан и запатентован способ снижения опасности воздействия искусственных ЭМИ на биологические объекты [175], в основе которого лежит установленная в наших исследованиях на семенах, поляризационная избирательность биологических объектов.