TECHNOLOGIES AND MACHINES FOR MAKING PHYSICAL IMPACT ON SOIL, SEEDS, AND PLANTS

Getting a high-quality yield depends on a significant number of factors: soil and climatic conditions, the quality of seed or planting material, cultivation technologies, the level of technical equipment, etc. In addition, the efficiency of agricultural production depends primarily on the use of chemicals to treat various biological objects (soil, seeds, and plants). In turn, they contribute to the "pollution" of chemical compounds and their components used in the treatment of soil, soil waters, rivers, and reservoirs, as well as crops grown. To prevent the negative effect of chemicals on biological objects, it is necessary to use alternative treatment methods, which can include a physical influence, carried out by various types of radiation, gaseous media, etc. The authors outline tasks to be solved in the machine design. They include ensuring physical influence on biological material, using basic design principles to solve the problems of forming a system of agricultural machines and technologies to ensure high productivity, environmental safety, and obtaining healthy food by completely or partially replacing chemical influence with the physical one. The paper proposes designs of devices to process the soil, seeds, and plants by physical methods aimed at combating weeds, pests, and diseases, as well as stimulating the germination and intensive development of seed and planting material cultivated both in open and protected ground.

1. Pokhrel A., Soni P. Energy balance and environmental impacts of rice and wheat production. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2019; 12 (1): 201-207. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20191201.3270

2. Debaeke P., Casadebaig P., Flenet F., Langlade N. Sunflower crop and climate change: vulnerability, adaptation, and mitigation potential from case-studies in Europe. OCL, 2017; 24 (1): D102. https://doi.org/10.1051/ocl/2016052

3. Schneider A., Perrin A. - S., Le Gall C. Oleagineux et proteagineux: concilier l'attenuation du changement clima-tique et la necessite de s'y adapter. OCL, 2017; 24 (1): D101. https://doi.org/10.1051/ocl/2017004

4. Ghasempour A., Ahmadi E. Evaluation of environmental effects in producing three main crops (Corn, wheat and soybean) using life cycle assessment. CIGR Journal, 2018; 20 (2): 126-137.

5. Zitnak M., Kollarova K., Macak M. et al. Assessment of risks in the field of safety, quality and environment in post-harvest line. Research in Agricultural Engineering, 2015; 61: 26-36. https://doi.org/10.17221/23/2015-RAE

6. McCartney L., Lefsrud M. Protected Agriculture in Extreme Environments: A Review of Controlled Environment Agriculture in Tropical, Arid, Polar, and Urban Locations. Applied Engineering in Agriculture, 2018; 34 (2): 455-473. https://doi.org/10.13031/aea.12590

7. Shin C.S., Kim K.U. CO2 Emissions by Agricultural Machines in South Korea. Applied Engineering in Agriculture, 2018; 34 (2): 311-315. https://doi.org/10.13031/aea.11796

8. Whitehouse K.J., Owoborode O.F., Adebayo O.O. et al. Further Evidence That the Genebank Standards for Drying Orthodox Seeds May Not Be Optimal for Subsequent Seed Longevity. Biopreserv Biobank. 2018; 16 (5): 327-336. https://doi.org/10.1089/bio.2018.0026

9. Leprince O., Pellizzaro A., Berriri S., Buitink J. Late seed maturation: drying without dying. Journal of Experimental Botany, 2017; 68 (4): 827-841. https://doi.org/10.1093/jxb/erw363

10. Алёшин В.Н., Ачмиз А.Д., Першакова Т.В. и др. Применение радиационных агробиотехнологий при хранении и переработке растительного сырья // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2018. № 136. С. 22-35. https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-003

11. Баранов Л.А., Бурнаев М.Г. Устройство для электротермической обработки почвы защищенного грунта // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2007. № 20 (92). С. 46-49.

12. Кабалоев Т.Х. Энергетические режимы и технические средства обеззараживания почвы в защищенном грунте: Автореф. дис.. д-ра техн. наук. Зерноград, 2005. 38 с.

13. Устройство для обеззараживания почвы ИК-излучением: патент № 197880 РФ, МПК A01M 17/00(2006.01) A01M 21/04(2006.01) / И.Г. Поспелова, И.В. Возмищев, А.М. Ниязов, И.М. Новоселов; заявл. 13.12.2019, опубл. 03.06.2020, Бюл. № 16.

14. Вентилируемый бункер для сушки семян: патент № 161411 РФ, МПК A01F 25/14(2006.01) E04H 7/22(2006.01) / В.В. Морозов, Н.М. Максимов; заявл. 30.09.2015, опубл. 20.04.2016, Бюл. № 11.

15. Сушилка семян и зерна: патент № 2684041 РФ, МПК F26B9/06(2006.01) F26B25/22(2006.01) / Г.А. Бибик; заявл. 04.05.2018, опубл. 03.04.2019, Бюл. № 10.

16. Способ сушки мелкосеменных культур и устройство для его осуществления: патент № 2638253 РФ, МПК F26B3/14(2006.01) / А.В. Голубкович, С.А. Павлов, А.Ю. Измайлов; заявл. 13.10.2016, опубл. 12.12.2017, Бюл. № 35.

17. Li B.R., Lin J.Y., Zheng Z.A. et al. Effects of different drying methods on drying kinetics and physicochemical properties of Chrysanthemum morifolium Ramat. Int J Agric & Biol Eng, 2019; 12 (3): 187-193.

18. Liu Y.H., Li X.F., Zhu W.X. et al. Drying characteristics, kinetics model and effective moisture diffusivity of vacuum far-infrared dried Rehmanniae. Int J Agric & Biol Eng, 2016; 9 (5): 208-217.

19. Chen P.L., Xu J., Tang Y., Liu M.H. Experiments on paddy drying mechanism of far-infrared convection combination in combine harvester. INMATEH - Agricultural Engineering, 2019; 59 (3): 133-140. https://doi.org/10.35633/INMATEH-59-15

20. Bandura V., Mazur V., Yaroshenko L., Rubanenko O. Research on sunflower seeds drying process in a monolayer tray vibration dryer based on infrared radiation. INMATEH -Agricultural Engineering, 2019; 57 (1): 233-242.

21. Paziuk V.M., Liubin M.V, Yaropud V.M. et al. Research on the rational regimes of wheat seeds drying. IN-MATEH - Agricultural Engineering, 2018; 56 (3): 39-48.

22. Yang M.J., Liu B., Yang Z.R. et al. Development and experimental study of infrared belt dryer for rapeseed. INMATEH - Agricultural Engineering, 2017; 53 (3): 71-80.

23. Rudobashta S., Zueva G. Drying of seeds through oscillating infrared. Drying Technology, 2016; 34 (5): 505-515.

24. Вертикальная зерновая сушилка каскадного типа: патент № 194628 РФ, МПК F26B15/18(2006.01) / Е.Е. Кузнецов и др.; заявл. 26.04.2018, опубл. 17.12.2019, Бюл. № 35.

25. Способ сушки семян рапса: патент № 2638690 РФ, МПК F26B3/30(2006.01) / В.М. Попов, В.А. Афонькина, Е.И. Шукшина, В.И. Майоров; заявл. 11.08.2016, опубл. 15.12.2017, Бюл. № 35.

26. Сушильная установка: патент № 199290 РФ, МПК F26B17/04(2006.01) F26B3/30(2006.01) / В.М. Попов и др.; заявл. 18.06.2019, опубл. 25.08.2020, Бюл. № 24.

27. Устройство для сушки: патент № 140792 РФ, МПК F26B9/06(2006.01) / С.А. Афонин, В.Е. Шкуров, А.О. Горчаков; заявл. 08.08.2013, опубл. 20.05.2014, Бюл. № 14.

28. Способ импульсной инфракрасной сушки термолабильных материалов: патент № 2009119751 РФ, МПК F26B3/06(2006.01) F26B3/30(2006.01) / И.В. Григорьев, С.П. Рудобашта; заявл. 26.05.2009, опубл. 10.11.2009, Бюл. № 31.

29. Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией: патент № 188559 РФ, МПК A01C1/00(2006.01) / М.В. Горелов, Т.Н. Бастрон; заявл. 14.11.2018, опубл. 16.04.2019, Бюл. № 11.

30. Цугленок Н.В. Анализ эффективного использования ИК и ВЧ и СВЧ методов обработки семян // Вопросы науки и образования. 2019. № 21 (68). С 60-73.

31. Курылева А.Г., Кондратьева Н.П. Эффективность ультрафиолетового облучения семян зерновых культур // Пермский аграрный вестник. 2019. № 4 (28). С. 47-52.

32. Соснин Э.А., Липатов Е.И., Скакун В.С. и др. Действие УФ-излучения среднего диапазона XeCl-эксилампы на морфогенез и структуру урожая пшеницы сорта Triti-cumaestivuml // Прикладная физика. 2020. № 2. С. 98-104.

33. Чекмарев В.В. Совместная химическая и электромагнитная обработка семян // Защита и карантин растений. 2013. № 4. С. 52-53.

34. Вербицкая Н.В., Соболева О.М., Кондратенко Е.П. Особенности воздействия электромагнитного поля на посевные качества семян пшеницы // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. 2014. Т. 2, № 7. С. 28-31.

35. Хныкина А.Г., Рубцова Е.И., Стародубцева Г.П., Безгина Ю.А. Влияние импульсного электрического поля на микофлору семян сельскохозяйственных культур // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 54.

36. Смирнов А.И. Влияние электромагнитных полей низкой частоты на рост сеянцев сосны обыкновенной // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2014. № 4. С. 52-55.

37. Гаджимусиева Н.Т., Асварова Т.А., Абдулаева А.С. Эффект воздействия инфракрасного и лазерного излучения на всхожесть семян пшеницы // Фундаментальные исследования. 2014. № 11-9. С. 1939-1943.