Применение лазерных инфракрасных диодов для воздействия на тепличные растения

В последние годы одним из перспективных направлений уменьшения энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции становится применение электромагнитных полей. Множество публикаций в этой области приводят данные о том, что электромагнитные поля влияют на биологические системы, причём в зависимости от параметров воздействия, как

положительно, так и отрицательно.

Рассмотрим лишь часть спектра электромагнитного поля, а именно инфракрасные волны с длинной волны 890 нм. В качестве генератора таких

волн можно использовать лазерный диод ЛПИ-101, который уже давно успешно применяется в медицине и ветеринарии. В сельском хозяйстве положительное влияние данного вида излучения обнаружено на семена перед

посадкой, на хранение сырья и продукции, однако влияние излучения на тепличные растения затрагивалось в меньшей степени.

Предполагается, что воздействуя на тепличные растения инфракрасным излучением можно получить лучшую устойчивость к болезням, повышение качества продукции и увеличение урожайности. Причем затраты на эти эффекты, по сравнению например с затраченной энергией на досвечивание растений, будут очень низкими. Увеличение прироста плодовитости покроет затраты энергии на генерацию инфракрасного излучения. И тем самым энергоемкость производства данного продукта уменьшиться. Следует отметить безвредность этого воздействия, инфракрасные волны это не радиация и генная инженерия, мы не вносим ничего нового в биологический организм растения, мы лишь стимулируем биохимические процессы в нем. 

Важным является подбор оптимальных параметров воздействия инфра-красного излучения на конкретный вид растения. В некоторых случаях

можно получить не только положительный, но и отрицательный эффект –

растение будет больше болеть, качество плодов снизится, уменьшится

урожайность или растение вообще погибнет. Главными параметрами инфракрасного лазерного воздействия являются время действия на растение

и плотность потока излучения (Вт/м 2). Данные параметры для конкретного

растения могут быть в узком диапазоне значений, и попасть в этот диапазон будет непросто. Поэтому планируется перебрать множество различных вариантов параметров воздействия инфракрасного лазерного излучения на тепличные растения в нескольких экспериментах. Для внедрения инфра-красного облучения в технологический процесс потребуется специальное

оборудование, которое будет поддерживать требуемые параметры излучения.

Можно рассмотреть несколько вариантов организации равномерного

распределения инфракрасного излучения для всех растений теплицы. Пер-

вый – это расположить над каждым растением отдельный индивидуальный

излучатель, который будет влиять только на одно растение или на не-

сколько, в зависимости от требуемых параметров (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема обработки тепличных растений инфракрасным излучением с использованием индивидуальных излучателей

Современные теплицы имеют достаточно большие площади, если устанавливать над каждым участком отдельный генератор инфракрасного облучения, то общие затраты будут велики. Поэтому, более целесообразным является применение передвигающейся головки с генератором излучения   (рисунок 5). Головка должна передвигаться по двум координатам с помощью специального механизма с блоком управления.

Данное оборудование позволит полностью автоматизировать процесс облучения. С помощью блока управления можно задать параметры воздействия (длительность, интенсивность, частота), необходимые для данного растения.

Следующим можно рассмотреть вариант так же с одним генератором излучения, но теперь будет перемещаться не сам генератор, а лишь испускаемый им луч. Это можно осуществить поворотом в пространстве самого генератора или отражением испускаемого им луча. Управление лучом будет осуществляться с помощью специального отражателя, в зависимости от требуемой координаты воздействия, отражатель должен повернуться на определенный угол (рисунок 6).

Так же возможно применение оптико-волоконного кабеля для передачи инфракрасного излучения от генератора к растениям. Такая схема позволит одновременно воздействовать на большое количество объектов, что позволит достигнуть хорошей производительности. Однако следует учесть, что блок, генерирующий и распределяющий излучение, будет технологически сложен, и общие затраты на установку будут больше остальных вариантов.

Рисунок 5 - Схема обработки тепличных растений инфракрасным излучением с использованием передвигающегося излучателя

Рисунок 6 - Схема обработки тепличных растений инфракрасным излучением с использованием передвигающегося луча

Рисунок 7 - Схема обработки тепличных растений инфракрасным излучением с использованием оптико-волоконного кабеля