Результат интеллектуальной деятельности: Способ комбинированной обработки растений для уничтожения вредителей и микроорганизмов

Предлагаемый способ относится к агропромышленному комплексу и может быть использован для защиты растений от вредителей и микроорганизмов.

Известен способ защиты растений с использованием химических и биологических составов (авт. свид. СССР №168.085). Химические препараты дихлор-дифенил-дихлорэтан, предназначены для уничтожения насекомых и микроорганизмов, растворяются в воде и наносятся на растения. Гибель вредителей наступает вследствие воздействия на них химических препаратов.

Недостатками данного способа является:

- зависимость от погодных условий и заражения почвы. В дождь после обработки химические вещества смываются и попадают в почву, заражаю ее, и снижается эффективность применения препаратов;

- после применения необходимо время для выветривания или разложения вредных для человека веществ;

- вредители привыкают к химикатам, и они перестают на них действовать.

Известен способ подвода энергии к биообъекту, включающий воздействие на объект направленного потока теплоносителя, в качестве которого используется насыщенный пар воды или ее растворы с экологически чистыми веществами, при этом поток насыщенного пара с температурой от 80°С до 135°С и влажностью от 0,01 до 0,99 подается на объект воздействия под давлением (1,01-5,2)10⁵ Па со скоростью истечения потока от 0,1 до 10 м/с и расходом теплоносителя от 0,05 до 3,0 г/с, а уровень воздействия теплоносителя определяется количеством сконденсировавшегося на объекте пара (патент РФ №2,177,224, А01М 1/20).

При охлаждении насыщенного пара на поверхности объекта к ней подводиться тепло конденсации пара и тепло нагретого газа. Первая составляющая - тепло фазового перехода пар-жидкость примерно в двадцать раз больше второй составляющей, когда пар, как всякий газ, начнет до температуры 100°С при давлении 1 атм. При конденсации пара на объекте обрабатываемая поверхность нагревается до какой-то температуры, зависящей от теплопроводимости и теплоемкости объекта и величины удельного теплового потока.

В соответствии с законами теплопередачи на поверхности объектов при таких удельных тепловых потоках возникает температура, приблизительно равная температуре кипения теплоносителя. При этом биообъекты или погибают, или у них поражаются жизненно важные органы, подавляются их жизнеспособность.

Недостатками данного способа являются:

- ограниченное применение на растениях, так как может применяться только ранней весной, когда отсутствует листва;

- невозможно контролировать температуру конденсата, который перегревает растения выше 45°С и листва растения погибает, а так же возникают ожоги на ветвях в местах разветвлений, где скапливается конденсат.

В качестве прототипа выбран «Способ уничтожения вредителей и микроорганизмов на растениях тепловой обработкой растения» (патент РФ №2,610,130, А01М 1/20, 2015), в котором в качестве теплоносителя используют поток горячего воздуха с температурой от 50 до 150°С, влажностью от 0,01 до 0,15, скоростью истечения потока от 3 до 8 м/с и продолжительностью воздействия на объект от 1 до 3 сек.

Данный способ отличается тем, что:

- тепловая обработка осуществляется сухим воздушным потоком;

- воздушная тепловая обработка не создает конденсата, а следовательно, не перегревает растения выше 45°С и листва растения не погибает;

- не имеет ограничений по срокам применения, может применяться круглый год;

- уничтожение вредителей осуществляется потоком горячего воздуха, а не пара.

В основу известного способа положено кратковременное высокотемпературное воздействие горячим воздушным потоком на крону, листву и плоды растений. Кратковременное температурное воздействие не повреждает растения, но мгновенно уничтожает вредителей и микроорганизмов. Активная жизнь насекомых протекает при температуре от 10 до 35°С. Верхний порог развития насекомых не превышает 40°С. Повышение температуры от точки оптимума оказывает резкое влияние на микроорганизмы. Нагревание свыше температурного максимума приводит к быстрой гибели микробов. Причиной гибели микроорганизмов при нагревании является, главным образом, свертывание белковых веществ клетки и разрушение ферментов. Опыты с листьями растений показывают, что температура в 47°С предельна. Вместе с ним анализ опытных данных показывает на большую амплитуду летальных температур для листьев у разных видов древесных растений от +45 до +80°С. Следовательно, температура горячего потока воздуха и скорость обработки растения не должны нагревать листья выше температуры 45°С.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности защиты растений от вредителей и микроорганизмов путем использования бактерицидного ультрафиолетового излучения.

Поставленная задача решается тем, что способ комбинированный обработки растений для уничтожения вредителей и микроорганизмов, включающий, в соответствии с ближайшим аналогом, воздействие на объект направленным потоком теплоносителя, в качестве которого используют поток горячего воздуха с температурой от 50 до 150°С, влажностью от 0,01 до 0,15 скоростью истечения потока от 3 до 8 м/с и продолжительностью воздействия на объект от 1 до 3 сек., отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно воздействуют на объект направленным бактерицидным (ультрафиолетовым) излучением с длиной волны 254 нм, плотностью облучения 400-600 Бт/м² и продолжительностью несколько минут.

Для определения устойчивости растений к тепловой обработке было проведено тестирование ряда растений, растущих в саду и на грядке по степени устойчивости к высоким температурам. Были выявлены наиболее устойчивые из них, что очень важно для создания схем тепловой обработки. Для проведения тестирования взято по 6 свежих листьев от различных древесных пород, обернув концы черешков в мокрую вату, фольгу, а все листья помещены временно в целлофан. Если подвергнуть листья действию высокой температуры, а затем погрузить в слабый раствор соляной кислоты, то поврежденные и мертвые клетки побуреют вследствие свободного проникновения в них кислоты, которая вызывает превращение хлорофилла в феофитин (бурого цвета), тогда как неповрежденные клетки останутся зелеными. У растений, имеющих кислый клеточной сок, феофитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, так как при нарушении полупроницаемости тонопласта органические кислоты проникают из клеточного сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла. Листья присосками прикреплялись к веревке и воздействовали на них горячим воздухом температурой 80°С и 150°С на 1, 2 и 3 секунды. Полученные 6 испытуемых листьев, обработанные раствором, как описано выше, определили, по их цвету, допустимую температуру и скорость тепловой обработки растений.

Например, необходимо уничтожить белую тлю на томатах, определили, что лист томатов выдерживают поток горячего воздуха 80°С продолжительностью 2 секунды. Настраиваем установку подачи воздуха на 80°С и обрабатываем лист сверху и снизу следя за скоростью обработки, которая не должна быть более 2 секунд.

Дополнительно обеззараживание растений происходит за счет воздействия на вредителей и микроорганизмы бактерицидного ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм. Инактивация вредителей и микроорганизмов происходит за счет сообщения им летальной дозы ультрафиолетового облучения.

Предлагаемый способ уничтожения вредителей может выть реализован различными вариантами установки. На фиг. 1 и 2 изображена установка, воздуходувные рукава которой имеют горизонтальное и вертикальное положение для обработки грядок и вертикальных растений.

Установка состоит из тележки 1, на которой закреплены вентилятор 2 и воздуходувные рукава. Воздуходувный рукав выполнен из металла, в зоне выхода воздушного потока установлена металлическая сетка 5 (фиг. 3). Внутри корпуса установлены нагревательные элементы 4, управляемые с помощью термодатчика 6, установленного снаружи и поддерживающего заданную температуру воздушного потока. Для уничтожения вредителей на вертикальных растениях, например помидорах, подвязанных к вертикальным веревкам, установку размещают в междурядье, а воздуходувные рукава закрепляют в вертикальном положении. На панели управления установки регулируют температуру и продвигают установку в междурядье со скоростью, определенной опытным путем. Воздушные патоки из воздуходувных рукавов с заданной температурой направляют на растения. Таких проходок установки вдоль растений делают не менее двух. Через два - три дня при обнаружении на растениях вредителей обработку повторяют. С целью выращивания экологических чистых продуктов, особенно в теплицах, обработку растений следует проводить регулярно, как минимум один раз в две недели, не давая вредителям размножаться.

Осенью до перекопки грядок их необходимо обработать горячим потоком температурой не менее 200°С для уничтожения спор грибковых заболеваний и личинок вредителей.

Весной, когда устанавливаются положительные температуры, необходимо обработать кроны деревьев и кустарников тепловым потоком, не нагревая ствол и ветви выше 45°С. Обработку следует проводить 3-4 раза, так как насекомые в разные сроки заползают на растения и заражают их.

На фиг. 4 изображена ручная установка, позволяющая обрабатывать отдельное растение или участки растений, заселенные вредителями. Установка состоит из вентилятора 1, нагревательного элемента 2, управляемого с помощью термодатчика 3, установленного снаружи и поддерживающего заданную температуру воздушного потока. Уничтожение вредителей и микроорганизмов осуществляется тепловым потоком температурой от 50 до 150°С (в зависимости от растения и типа вредителя), направленным на лист и крону, не ближе 25-40 сантиметров, продолжительностью от 1 до 3 секунд, двигая источник теплового потока и направляя его в места скопления вредителей.

На фиг. 5 изображена установка для обеззараживания растений бактерицидным ультрафиолетовым излучением (каталог «Установки обеззараживания воздуха и поверхностей ультрафиолетовым излучением УОВ», НПО ЭНТ», Санкт-Петербург, 2012 г., htt://www.npoekt.2u).

Установка состоит из блока обеззараживания 7, выполненного из нержавеющей стали, внутри которого установлено УФ лампа 8 в кварцевом кожухе с рефлектором 9 и блоком управления 10, в котором размещены элементы питания, индикации и органы управления (фиг. 5).

Обеззараживание поверхности растений происходит за счет воздействия на вредителей и микроорганизмы бактерицидного ультрафиолетового (УФ) излучения с длинной волны 254 нм, и плотностью облучения 400-600 Вт/м² и продолжительностью несколько минут.

Воздействие УФ излучения на растения происходит в те же временные интервалы, что и тепловая обработка растений.

Осенью до перекопки грядок они так же обрабатываются УФ излучением для уничтожения спор грибковых заболеваний, личинок вредителей, бактерий гельминтов и других видов микрофлоры.

Весной, когда устанавливаются положительные температуры, кроны деревьев и кустарников так же неоднократно обрабатываются УФ излучением.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности защиты растений от вредителей и микроорганизмов. Это достигается за счет использования бактерицидного ультрафиолетового излучения.

Применение комбинированной обработки растений для уничтожения вредителей и микроорганизмов с помощью тепловых потоков и бактерицидного ультрафиолетового излучения обеспечивает возможность для выращивания экологически чистых овощей и фруктов, что ведет к всеобщему оздоровлению населения, снижению заболеваемости и увеличению средней продолжительности жизни.