Способ определения стабильности сортов растений и устройство для его осуществления

(19) ч)5 А 01 Н 1/ Я ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Украинская сельскохозяйственная академия(56) Авторское свидетельство СССРМ 751364, кл. А 01 Н 1/04, 1978.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ СОРТОВ РАСТЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сельскому илесному хозяйству, а именно к способам иустройствам для ускоренного определениясортовых, посевных и технологических показателей качества семян, и может быть использовано в селекционной практике дляускоренного выведения новых сортов растений. Цель изобретения - увеличение производительности труда, упрощение измерений и ускорение определения сортовых, посевных и технологических показателей качества семян без нарушения их жизнеспособности. Устройство для реали.зации способа включает два генератора сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний 1 и 2, генератор прямоугольных импульсов 3, два селектора 4, 5, два модулятора 6 и 7, измерительный волновод 23 с нагревателем 20, детектор 12 ЭВМ 15, дозатор семян 16, сообщенный наклонным желобом 17, проходящим через измерительный волновод 23, с распределителем семян 18 с накопительными ячейками 19. Семена поштучно подаются дозатором семян 16 на наклонный желоб 17 и проходят через измерительный волновод 23, В последнем на семена попеременно действует электромагнитное поле частотой выше 10 ГГц и ниже 10 ГГц. Параметры данного поля регистрируются детектором 12, сигнал которого обрабатывается в последствии на ЭВМ 15, 2 сп.флы.1 ил,Цель изобретения - увеличение производительности труда, упрощение и ускорение определения сортовых, посевных и ,технологических показателей качества семян без нарушения их жизнеспособности,На чертеже представлена схема устройства для определения стабильности сортов.Сущность изобретения заключается в том, цто измерения проводят для каждого отдельного семени (зерновки) за время не более 1 с, необходимое для того, чтобы под действием силы тяжести по наклонному желобу семя(зерновка) прошло один раз поперек измерительного волновода, в котором поддерживают постоянную температуру 100 - 200 С, под действием которой семя (зерновка) нагревается и часть содержащейся в нем воды переходит в свободную, в результате чего изменяется диэлектрическая проницаемость семени (зерновки), Кроме того, в измерительном волноводе семя (эерновка) поочередно взаимодействует с двумя электромагнитными излучениями, из которых у одного частота ниже 10 ГГц, а у другого - выше 10 ГГц и котооые распространяются П-образными импульсами с частотой следования порядка 1 кГц. Частоты ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц выбраны потому, что при частоте 10 ГГц значительно уменьшается диэлектрическая проницаемость свободной воды, а это значит. что электромагнитное поглощение одним и тем же семенем на частоте ниже 10 Г Гц отлицается от электромагнитного поглощения на частоте выше 10 ГГц, О величине поглощения судят по амплитудам измененных семенем (зерновкой) сигналов, которые подаются на электронно-вычислительную машину и служат исходными данными для вычисления влажности Р каждого семени (зерновки), а также построения с помощью ЗВМ функции распределения количества семян (зерновок) по влажности и вычисления среднего значения влажности Рср и стандартного отклонения ор, являющегося мерой стабильности исследуемых семян по товарнь м качествам, По мере нагревания и изменения диэлект рической проницаемости исследуемого сеИзобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, более конкретно к способам и устройствам для ускоренного определения сортовых, посевных и технологических показателей качества семян, и может быть использовано в селекционной практике для ускоренного выведения новых сортов растений с заранее заданными признаками, на сортоиспытательных станциях и в контрольно-семенных лабораториях, а также в системе заготовки зерна для определения его качества. 15 20 25 30 )40 45 50 55 мени (зерновки) величины поглощения энергии электромагнитных колебаний с частотой ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц также изменяются и поступают на ЭВМ в виде рядов последовательно изменяющихся велицин, по которым вычисляют для каждого семени (зерновки) скорости и ускорения изменения электромагнитного поглощения на частотах ниже 10 ГГц и выше 10 П ц, являющиеся данными для последующего определения количества связанной воды и энергии активации процесса десорбции верхних слсев связанной воды. Для совою пносги семян (зерновок) с помощью ЗВМ строят кривые распределения по количеству связанной воды и по энергии активации процесса десорбции, а также вычисляют статистические параметоы этих распределений, По среднему значению Еср энергии активации процесса десорбции оценивают морозоустойчивость озимых культур, а по стандартному отклонению те от среднего - стабильность сорта по морозоустойчивости, По среднему значению Мср количества связанной воды судят о хлебопекарных качествах семян (зерна), а стандартное отклонение ом от среднего количества связанной воды является показателем стабильности сорта по хлебопекарным качествам.Чувствительность предлагаемого способа обеспечивает различие семян, энергия десорбции молекул связанной воды у которых отличается не более чем на 42 Дж/моль,При измерениях не нарушается жизнеспособность семян, что делает возможным последующее высевание их с целью получения урожа. Таким образом, предлагаемый способ существенно упрощает измерения, так как для каждого семени (зерновки) они пооводятся один раз, а не два, как в известном способе, и не требует перед измерениями выдерживания семян в среде с определенной влажностью не менее 1 сут, Для измерения одного семени (зерновки) требуется не более 1 с, а для 1000 семян (зерновок) - не более 15 мин, что вместе со временем (10-15 мин) для вычисления необходимых показателей и построения кривых распределения с помощью ЗВМ составляет для исследования одного сорта не оолее 25- ЗО мин против 2 суток в известном способе,Данные об изменении параметров электромагнитных волн в измерительном волноводе подаются на ЭВМ, с помощью которой проводятся все необходимые вычисления, значительно облегчая таким образом и ускоряя процесс определения качества семян,Кроме энергии активации процесса гесорбции, предлагаемый способ позвсляетопределять количества свободной и связанной воды в исследуемых семенах (зерновках), что дает возможность дополнительно оценивать их по влажности и хлебопекарным качествам,Если на частоте 10 ГГц значительно уменьшается диэлектрическая проницаемость свободной воды, то при взаимодействии исследуемого семени (зерновки) с электромагнитным излучением в измерительном волноводе значения поглощения 31 энергии электромагнитных колебаний с частотой ниже 10 ГГц будут отличаться от значений поглощения 52 энергии электромагнитных колебаний с частотой выше 10 ГГц и по мере нагревания семени (зерновки) в измерительном волноводе значения 51 и Яг изменяются. Электромагнитные сигналы обеих частот в измерительном волноводе, провзаимодействовав с исследуемым семенем (зерновкой), детектируются и подаются на электронную вычислительную машину(ЭВМ), которая вычисляет величины поглощения Я и 52, а также скорости ч и Чг и ускорения изменения величины поглощения энергии электромагнитных колебаний с частотой ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц по мере того, как исследуемое семя (зерновка) нагревается и изменяется его диэлектрическая проницаемость, Полученные результаты служат исходными данными для вычисления с помощью ЭВМ для каждого семени (зерновки) влажности Р, энергии активации Е процесса десорбции верхних слоев связанной воды, количества связанной воды М, а также при построении кривых распределения и их статистической обработки - для совокупности исследуемых семян (зерновок). Влажность Р для каждого семени (зерновки) определяют по формуле Р=А 1З 1 - ЗгЯг(1) где А 1 - постоянная прибора;31 - величина поглощения энергии электромагнитных колебаний с частотой ниже 10 ГГц,32 - величина поглощения энергии электромагнитных колебаний с частотой выше 10 ГГц.Для совокупности исследуемых семян (зерновок) строят с помощью ЭВМ кривую распределения по влажности и находят стандартное отклонен ие о р от с реди его значения Рср, Функция распределения и значение стандартного отклонения ор характеризует стабильность сорта или стабильность исследуемых семян по товарному качеству зерна, а Рср характеризует влажность семян (зерна). Энергия активации Е процесса десорбции верхних слоев связанной воды для каждого семени (зерновки) пропорциональна отношению скоростей Ч 5 и Чг изменения величин поглощения энергии электромагнитных колебаний соответственно с частотой ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц по мере нагревания семени (зерновки)Е=С - (2)где С - постоянная прибора,Для совокупности исследуемых семянстроят функцию распределения числа зерновой по Е, нахоДЯт сРеДнее значение Еср 15 энергии активации процесса десорбции истандартное отклонение Ое от средней величины Еср Функция распределений числа семян (зерновок) по Е и величина сте характеризуют стабильность сорта по морозоустойчивости (для озимых злаков), а Еср - морозоустойчивость озимых злаков, Количество связанной воды в каждом семени (зерновке) определяют= С - ( - ) - (-) 3ВЧг(1) Чг(2)где В и С - постоянные прибора;ЧФ) и ЧМг) - скорости изменения электромагнитного поглощения соответственно ОТ ЗнаЧЕНИя ) и ДО Я и+1 и ОТ С и+ДО 51 и+2 при взаимодействии отдельного семени (зерновки) и электромагнитного излучения с частотой ниже 10 ГГц.ЧЦ 1)=(Я . - 51,п+1). и;Ч 1(г)=(Я 1,п+ - Ь,п+2) Ю;где 1 д - час 1 ота (порядка 1 кГц) следования П - образных импульсов электромагнитного излучения в измерительном волноводе;Чгр) и игр) - скорости изменения электромагнитного поглощения соответственно ОТ ЗНац" НИя Зг,п ДО 2 и+1 И ОТ Яг,п+ ДО Бг,п+2 при взаимодействии отдельного семени (зерновки) и электромагнитного излучения с частотой Выше 10 ГГЦ,г(1) (Яг,п )г,п+1) "Р;2(2)=(Яг,п+ - г,п+2) РДля совокуг;ности исследуемых семян(Зерновок) строят функцию распределения по количеству связанной воды М, вычисляют среднее значение М,р. и стандартное отклонение от среднего гт, Функция распределения по количеству связанной воды М и стандартное отклонение о характеризуют стабильность сорта по хлебопекарным качествам зерна, а величина Мср характеризует хлебопскарные качества зерна,Способ осуще:твляют следующим образом, 1565427В дозатор семян измерительного устройства засыпают семена озимой пшеницы Безостаяи включают устройство, По команде, поступающей на дозатор от ЗВМ, семена по наклонному желобу под действием силы тяжести по одному проходят через разогретый до 150 С измерительный волновод, в котором изменяется состояние семян - их влажность, а следовательно, и диэлектрическая проницаомость, при этом семена взаимодействуют с двумя электромагнитными излучениями, распространяющимися в измерительном волноводе П-образными импульсами с частотой 1 кГц, изменяя их параметры. Электромагнитные сигналы с измененными параметрами из измерительного волновода поступа,от на ЭВМ, которая для каждого семени (зерновки) вычисляет значения поглощения на частотах ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц, а также скорости и ускорения изменения этих поглощений. По этим величинам в зависимости от введенной программы ЗВМ вычисляют для каждой зерновки количества свобоцной и связанной воды, а также энергию десорбции молекул связанной воды и посылают команды на распределитель семян, который распределяет семена по исследуемому признаку в специальные ячейки. С помощью ЭВМ получают данные и кривые распределения семян по исследуемому поизнаку и пр 1 в дят статистические расчеты. По ширине и фсрме кривых распределения, а также по средним значениям исследуемых параметров оценивают качество сорта и его стабильность.Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно упростить измерения, увеличить производительность труда и ускорить процесс определения сортовых, посевных и технологических показателей качества семян, таких как влажность, стабильность семян по влажности, морозоустойчивость сортов озимых культур и стабильность сортов га морозоустойчивости, а также хлебопекарные качества зерна и стабильность сорта партии семян) по хлебопекарным качествам.Устройство для реализации способа содержит генератор 1 электромагнитных СВЧколебаний, работающий на частоте ниже 10 ГГц, генератор 2 электромагнитных СВЧ-колебаний, работающий на частоте более 10 ГГц, низкочастотный генератор 3 прямоугольных колебаний, работающий, например, на частоте 1 кГц, селектор 4 положительных импульсов) селектор 5 (отрицательных импульсов), модуляторы б и 7, аттенюаторы 8 и 9, переход 10 с двух волноводов на один общий, отражающий клин 11,5 10 15 г,0 25 30 35 40 45 50 детектор 12, переключатели 13 и 14, ЗВМ 15, дозатор 16 семян, сообщенный наклонным желобом 17 с распределителем семян 18 с накопительными ячейками 19, нагреватель 20, волноводы 21 и 22 и измерительный волновод 23,Устройство работает следующим образом.От генератора 1 и 2 электромагнитные излучения с частотами соответственно ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц поступают на модуляторы б и 7; генератор 3 является источником электромагнитных П-образных колебаний с частотой порядка 1 кГц, поступающих на селекторы 4 и 5 и разделяющихся там на положительные и отрицательные прямоугольные импульсы, которые подаются на модуляторы б и 7, а также на переключатели 13 и 14, управляющие работой ЭВМ 15. Исследуемые семена по сигналу, поступающему от ЭВМ, движутся из дозатора 16 по наклонному желобу 17 через измерительный волновод 23 в распределитель 18. Электромагнитные излучения генераторов 1 и 2, промодулированные прямоугольными импульсами. поступают с модуляторов б и 7 соответственно через аттенюатор 8 и волнавод 21, а также через аттенюатор 9 и волновод 22 на переход 10, а из него - в измерительный волновод 23, имеющий в качестве оконченной нагрузки отражающий клин 11 и в котором с помощью нагревателя 20 поддерживается постоянная температура 100-200 С. Таким образом, электромагонитные излучения генераторов 1 и 2 распространяются в измерительном волноводе поочередно следующими с частотою порядка 1 кГц импульсами, взаимодействуют с проходящими через измерительный волновод семенами, а затем детектируются детектором 12 и через переключатели 13 и 14 поступают на ЭВМ, ко 1 орая для каждого семени вычисляет величины поглощений энергии электромагнитных колебаний, излучаемых генераторами 1 и 2, а также скорости и ускорения, с которыми изменяются зги поглощения вследствие нагревания семян за время прохождения через волновод. Полученные результаты служат исходными данными, чтобы с помощью ЭВМ в зависимости от введенной в нее программы вычислить для каждого исследуемого семени количество свободной воды или количество связанной воды, или энергию активации процесса десорбции, а также построить кривые распределения семян по этим параметрам и рассчитать статистические характеристики этих кривых. Вычисляя ка- кОЙ-либО из названных параметров для каж1565427 1 О ду соответствующего переключателя, кроме того, выходы модуляторов посредством соответствующих аттенюаторов и перехода с двух волноводов на общий сообщены с измерительным волноводом, причем выход ЭВМ подключен к управляющим входам дозатора семян и распределителя семян, а наклонный желоб пропущен через измерительный волновод, при этом первый генератор сверхвысокочастотных электро 3035 магнитных колебаний выполнен в виде генератора для создания электромагнитных колебаний более 10 ГГц, а второй - в виде генератора для создания электромагнитных колебаний менее 10 ГГц, кроме того, выход каждого генератора сверхвысокочастотных 40 2, Устройство для определения стабильности сортов растений, содержащее первый генератор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, измерительный волновод, измеритель параметров электроэлектромагнитных колебаний подключен ккоммутируемому входу соответствующеомодулятора. 45 Составитель Е. Ш крадюк Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор И.ЭрдеиЗаказ 1176 Тираж 437 Подпи:ное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 дого исследуемого семени, ЭВМ вырабатывает и подает команды на распределитель 18, распределяющий семена в ячейке 19 по исследуемому признаку,Чувствительность предлагаемого устройства обеспечивает различие семян, энергия десорбции молекул связанной воды у которых отличается не более чем на 42 Дж.мол ь.Формула изобретения 1. Способ определения стабильности сортов растений, включающий пропускание семян через волновод и измерение параметров электромагнитных колебаний высокой частоты при изменении состояния исследуемых семян, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности труда, упрощения и ускорения процесса определения сортовых, посевных и технологических показателей качества семян без нарушения их жизнеспособности, при пропускании семян чеоез волновод на них воздействуют постоянной температурой 100-120 С, в волноводе создают П-оборазные импульсы двух электромагнитных излучений, из которых у одного частота ниже 10 ГГц, а у другого выше 10 ГГц при частоте П-образных импульсов 1 кГц, по измеренным параметрам для каждого семени вычисляют поглощение энергии электромагнитных колебаний при частоте ниже 10 ГГц и выше 10 ГГц, а также скорости и ускорения изменений этих поглощений при прохождении семени в волноводе, и по получен н ым резул ьтатам для каждого семени вычисляют влажность, количество связанной воды и энергию активации процесса десорбции, а стабильность сорта определяют путем сравнения полученных данных для совокупности исследуемых семян. 5 10 15 20 25 магнитных волн в волноводе и связанный с ним индикатор, отл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью увеличения производительности труда, упрощения и ускорения процесса определения сортовых, посевных и технологических показателей качества семян без нарушения их жизнеспособности, оно снабжено вторым генератооом сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, генератором прямоугольных колебаний, двумя селекторами, двумя модуляторами, двумя аттенюаторами, а также дозаром семян, госредством наклонногс желоба совмещенным с распределителем семян с накопительными ячейками, а измерительный волновод снабжен нагревателем, при этом измеритель параметров электромагнитных волн в волноводе выполнен в виде детектора, двух переключателей и ЭВМ, причем выход детектора подключен к коммутируемым входам переключателей, выходы которых связаны с соответствующими входами ЭВМ, а выход генератора прямоугольных колебаний подключен к входам селекторов, выход каждого из которых подключен к управляющему входу соответствующего модулятора и управляющему вхо