Совершенствование электротехнологических методов лазерной обработки растений и плодов

• Автор: Будаговский, Андрей Валентинович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 313 с. : ил.

1. АНАЛИЗ ЛАЗЕРНЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Лазерное облучение сельскохозяйственных растений

1.2. Дискуссионные вопросы лазерных агротехнологий

1.3. Конструктивные особенности лазерных облучательных установок, применяемых в растениеводстве

1.4. Технологические примы лазерного облучения растений

1.5. Формализация проблемы, цель и задачи исследований

1.6. Выводы
2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ АППАРАТ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ОБОРУДОВАНИЯ ЛАЗЕРНЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ
2.1. Аналитический аппарат расчта параметров рабочего органа оборудования лазерных агротехнологий

2.1.1. Расчет энергетических параметров лазерного излучения

2.1.2. Расчт области равномерного облучения

3.1.3. Искажения лазерных пучков в оптическом тракте
2.1.4. Количественный анализ статистических параметров квазимонохроматического излучения
2.2. Обоснование диапазона параметров рабочего органа оборудования лазерных агротехнологий
2.2.1. Спектры действия фоторегуляторных систем растений
2.2.2. Выбор плотности мощности и длительности облучения
2.3. Роль когерентности света в биорегуляторных процессах
2.3.1. Экспериментальное моделирование биорегуляторных эффектов когерентных полей
2.3.2. Биологическая мера когерентности
2.4. Выводы
3. РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ И ПЛОДОВ
3.1. Разработка технологии лазерного облучения черенков и вегетирующих растений плодовых и ягодных культур
3.1.1. Расчт производительности лазерного облучения черенков и растений
3.2. Разработка технологии лазерного облучения плодов и ягод в послеуборочный период
3.2.1. Оптимизация режимов лазерного облучения яблок
3.2.2. Экспериментальное обоснование режимов лазерного облучения плодов земляники
3.3. Выводы
4. ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗМОВ
4.1. Взаимодействие когерентного поля с биологическими структурами и системами
4.2. Практическое применение лазерного анализа микроструктуры тканей растений
4.2.1. Диагностика функционального состояния плодовых растений при изменении минерального питания
4.2.2. Количественная оценка поражения сельскохозяйственных растений биотическими и абиотическими факторами
4.2.3. Оценка генетической специфичности плодовых растений методом лазерного анализа микроструктуры тканей
4.3. Выводы
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
5.1. Теоретические вопросы конструирования лазерных облучательных установок
5.2. Разработка семейства лазерных установок для научных исследований
5.2.1. Расчет надежности функционирования электронных схем управления
5.2.2. Расчт параметров оптической системы формирователя плотности мощности излучения
5.2.3. Лазерный измерительный комплекс ЛИКМЭК5
5.3. Лазерные сельскохозяйственные установки серии ЛОС
5.4. Лазерная многофункциональная установка Универсал
5.5. Лазерные анализаторы микроструктуры растительных тканей.
5.6. Выводы
6. Экологические и экономические вопросы внедрения лазерных агротехнологий
6.1. Экологическая безопасность лазерных агротехнологий
6.2. Применение установок серии ЛОС для сокращения затрат на предпосевную обработку зерна
6.3. Оценка экономической эффективности вегетативного размножения растений с применением лазерного излучения
6.4. Выводы
Заключение и общие выводы
Цитируемые источники информации
Приложения
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
БХЛ биохемилюминесценция ИМК индолилмасляная кислота КХ криптохром
ЛАМ лазерный анализатор микроструктуры ЛАТ лазерная агротехнология
ЛИК лазерный исследовательский комплекс измерительный комплекс ЛОС лазерный облучатель сельскохозяйственный ЛОУ лазерные облучательные установки
НКИ низкоинтенсивное когерентное излучение, излучение оптической области спектра, обладающее большей статистической упорядоченностью, чем рассеянный солнечный свет и интенсивностью, не вызывающей тепловой деструкции биоструктур ОКГ оптический квантовый генератор ПОЛ перекисное окисление липидов ПЦР полимеразная цепная реакция
РАМ метод импульсной амплитудной модуляции флуоресценции хлорофилла
РГС регулируемая газовая среда СФЭ стохастический фазовый экран ФС 2 фотосистема 2 ФХ фитохром
ЭМИ электромагнитное излучение
ВВЕДЕНИЕ


В производственных условиях однократная обработка дала похожие результаты. Устойчивость ячменя к тврдой головне и корневым гнилям, пшеницы к пыльной головне, томатов к чрному бактериозу выросла в несколько раз. Статистическая обработка доказывает высокую наджность приведенных данных. А.И. Вельский , с. ЛГН 4, направленного непосредственно на семена, проростки или почву. Облучнные семена не только лишаются живого инфекционного начала, но и повышают жизнеспособность. С таким пониманием механизма действия лазерного излучения трудно согласиться. Наоборот, при этом происходит повышение их всхожести и дальнейшее усиление развития растений. В случае деструктивных свойств рассматриваемого фактора в первую очередь должны гибнуть более чувствительные клетки зародыша, а не споры грибов, обладающие высокой устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Интенсивность излучения применнного лазера не превышала мВтсм2, что соответствует естественной освещнности и уже в силу этого не может привести к летальным последствиям. Факт стимуляции указывает на совершенно иной механизм протекающих процессов, который требует специальных исследований. О сложности взаимодействия организмов в ценозе хозяинпаразит говорит следующее наблюдение. Облучение гелийнеоновым лазером сеянцев, подвоев и плодоносящих растений вишни в 3 раза снижает их поражение коккомикозом . Однако происходит это только в утренние часы. При вечерней обработке, наоборот, усиливается заражение листа, черешка и даже плодоножек плодов. Столь парадоксальная ситуация может иметь объяснение. На примере листьев огурца было показано, что их чувствительность к возбудителю угловой пятнистости изменяется в течение суток в раз . Наибольшие различия также наблюдали между утренними и вечерними часами. Лазерная обработка семян льнадолгунца на установке Львов1 Электроника в лабораторных опытах снизила их заражение плесневыми грибами с в контроле до в опыте, а бактериями, соответственно, с до 0,9 6,7 . В полевых условиях поражение растений фузариозом уменьшилось в 5 раз, антракнозом в 2 раза и бактериозом в 2 раза. С ростом количества обработок до циклов позитивный эффект возрастал. К сожалению, авторы этой работы полученный результат также связывают с . Его применение на томатах повысило устойчивость к вирусу табачной мозаики в среднем на , возбудителю коричневой пятнистости на . Также снизилось поражение пшеницы и ячменя головнвыми заболеваниями и гельминтоспориозом . Возросла устойчивость гвоздики ремонтантной к возбудителю ржавчины и фузариоза 8. С помощью лазерного излучения были получены формы ячменя, слабо реагирующие на изменение внешних условий 1, а также устойчивые к каменной головне и другим грибным патогенам 1. Когерентное излучение влияет на повышение резистентности растений и к абиотическим факторам. В качестве примера остановимся на ионизирующей радиации. Гамма облучение в дозе 0, Клкг в 4 раза снизило митотический индекс долю делящихся клеток в меристемах корешков пшеницы . Последующее лазерное воздействие 2,8 нм, мВтсм2, минут восстановило этот показатель почти до контрольного уровня. Также изменялось и содержание ДНК в ядрах клеток. Близкий по смыслу результат был получен на укореняющихся черенках фасоли . Усиление репарационных процессов посредством когерентного излучения достаточно хорошо изучено обзор и находит широкое применение в практических целях, в частности при индуцированном мутагенезе растений ,,1,1. Таким образом, стимуляционные эффекты когерентного излучения весьма разнообразны и имеют очевидное прикладное значение. Статистически значимые результаты получены при использовании лазеров, генерирующих в импульсном или непрерывном режиме на частотах длинах волн от ультрафиолетового до инфракрасного диапазонов. Режимы обработки также существенно различались как по длительности, так и по мощности облучения. Столь высокая универсальность биорегуляторного действия когерентных полей частично упрощает их использование в сельскохозяйственном производстве, но не делает изучение механизма лазерной стимуляции менее актуальным.