WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

1720

±17

2039

±28

2309

±26

14,9

14,0

±0,5

16,1

±0,4

14,4

±0,5

22,7

20,8

±0,4

24,1

±0,3

23,0

±0,3

6.Яровой ячмень

2156

1867

±26

2193

±24

2408

±24

15,7

15,1

±0,4

16,0

±0,5

16,1

±0,6

22,6

21,3

±0,3

23,7

±0,3

22,9

±0,3

7.Кукуруза

1865

1666

±17

1811

±9

2117

±22

16,7

14,5

±0,3

16,9

±0,5

18,7

±0,3

21,5

18,3

±0,4

22,0

±0,4

24,2

±0,3

8.Рис

1250

1420

±29

1222

±24

1108

±22

4,4

4,9

± 0,2

4,4

± 0,1

4,0

± 0,1

6,6

7,2

± 0,1

6,4

± 0,1

6,0

± 0,1

9.Сорго

3022

2838

±48

2964±85

3184

±104

22,7

21,5

±1,1

23,5

±0,9

22,5

±1,2

30,4

28,8

±0,5

31,3

±0,8

30,5

±0,9

10.Бамбук

14722±1005

112,2±7,8

138,7±12,3

Примечание.Доверительный интервал определялся привероятности 90 %.

Из таблицы видно, чтовеличины модуля упругости изменяются отнаименьшего у риса (1250 МПа) до весьмавысокого у бамбука (14722 МПа). Модульупругости бамбука соответствует величинаммодуля упругости древесинам бука илиственницы и почти в 14 раз меньше этогопоказателя для низкосортной стали (равный200000 МПа).

Пределы упругости всреднем по фазам вегетации такжеизменяются от наименьшего у риса (4,4 МПа) доочень высокого у бамбука (112,2 МПа), чтоненамного выше, чем у бука и лиственницы итолько в 1,8 раза меньше у длянизкосортной стали (200 МПа). Характеризменения, по фазам вегетации, пределатекучести аналогичен изменению пределаупругости.

Во всех случаях (кромериса) по мере созревания растений Еувеличивается (на 17-33 %), т.е. стебельстановится жестче.

Что касается у ит, то всегда (кроме риса) эти величиныувеличиваются (на 9-15 %) при переходе из фазыцветения в фазу молочно-восковой спелости,а затем, в фазе полной спелости – немного снижаются.

Модуль упругости Е,у и т риса имеюттенденцию к снижению (на 28, 23 и 20 %) припереходе от фазы цветения к фазе полнойспелости.

Приведенные в работевеличины Е, у и т посортам (гибридам) внутри видов растенийимеют значения и тенденции изменения как втаблице 4.3. Различий в них (кроме риса) длякаждой группы сортов по годам и междусамими группами не установлено.

Тенденции изменения, Е, у ит по фазам вегетации и по сортам риса,выращенного в полевых условиях и навегетационной площадке одинаковые, чтоподтверждает их достоверность исвидетельствуют об устойчивости величин Е,у и т внутри каждого видазлаков.

5. Направления селекцииустойчивых к полеганию сортов и гибридовзлаковых растений на основеисследования устойчивости иизгиба их стеблей

Селекция – длительный итрудоемкий процесс, поэтому важно знатьжелательные числовые характеристикипризнаков создаваемых сортов (длина,диаметры стебля, масса колоса и др.). Вэтой связи, первостепенное значение имеетизучение вертикальной устойчивости иизгиба стебля.

Определены направленияселекции устойчивых к полеганию сортов игибридов злаковых растений на основесозданной нами информационной базы данныхархитектоники и физико-механическихсвойств злаков, исследования вертикальнойустойчивости и изгиба их стеблей.

Принимаются обычныедопущения линейной теории упругости,подробно описанные в диссертации.

На рисунке 5.1 данарасчетная схема устойчивости стеблярастения.

Решение задачи дано наоснове линейного уравнения:

,(5.1)

причем, гдеY, Х – абсцисса иордината любой точки на упругой осистебля; EIo,qо – жесткость при изгибеи погонный вес стебля с листьями у корня(соответственно EIк и qк – у колоса);, – декременты убывания(по длине стебля L) жесткости и погонноговеса стебля в формулах,; В – вес колоса; M, F– постоянныеинтегрирования; величины EIo, EIк, qo, qк,, определены вдиссертации.

Решение линейногодифференциального уравнения (5.1) имеетвид:

,(5.2)

где ; ;.

Граничные условия дляопределения 4-х неизвестных M, F, C1 и C2:

I. Ось стебля у корнясовпадает с началом координат XOY и имеетвозможность угловых смещений: 1); 2),гдео –удельный изгибающий момент (отношениемомента к угловому смещению стебля), причем0 < о<, т.е. имеет местоупругая заделка.

II. На верхнем, свободномк перемещению, конце стебля действуетизгибающий момент от веса колоса длинойh:. Следовательно,3) где – удельныйизгибающий момент от веса колоса(отношение момента к угловомусмещению) и 4).

Подчиняя решение (5.2)граничным условиям и приравнивая главныйопределитель полученной системы уравненийнулю, получено соотношение для определениякритических условий вертикальнойустойчивости стебля:

,(5.3)

где U1 – U9 приведенные вработе функции величин EIo, EIк,,, L, и к.

Исследуя зависимостикритических значений ккр =к(о, L, Dо, Dк/Dо), оценено влияниесцепления корня с почвой, длины стебля, егодиаметров, погонного веса, жесткости, весалистьев на величину критического моментаот веса колоса к.При к ккр стебель теряет устойчивость иизгибается. Очевидно, что чем вышевертикальная устойчивость растения, тембольше его устойчивость к полеганию.Поэтому, в качестве целевой функцииоптимизации архитектоники злаков, принятамасса колоса и задача селекции "идеальногосорта" состоит в достижении такихпараметров архитектоники растения(длина, диаметры, степень заделки корня впочве), чтобы при заданной, желательноймассе колоса стебель сохранялвертикальную устойчивость. Для кукурузы ибамбука метелка или крона с зерновкой непредставляют промышленной ценности;поэтому целью селекции для пищевыхгибридов кукурузы является максимальнаямасса зерна в початках, а для бамбука–прямолинейность ствола и высокое качестводревесины.

В диссертации приведеныграфики зависимости безразмерных удельныхмомента заделки корня mо от момента отвеса колоса mкдля всех десяти видов злаковых растений вфазе молочно-восковой спелости,рассчитанные для короткостебельных,среднерослых и длинностебельных группсортов (гибридов). Фаза молочно-восковойспелости принята как наиболее опасная сточки зрения полегания. Моменты mо и mк вычислялись поформулам: mо =o/(EIo);mк = к/(EIк).

В качестве примера, нарисунке 5.2 даны зависимости mк = mк(mо) для трех группсортов озимой пшеницы, откуда видно, чточем выше mк(к), тем больше должен быть mо (о).Вместе с тем, при увеличении mо более определеннойвеличины рост mк прекращается. Эта величина mк являетсякритической mккр, при которой теряетсявертикальная устойчивость стебля.Подобные зависимости имеют место для всехзлаков.

Предельные значения mо (о)находятся в диапазоне: 10-15 б.е. для стеблейозимой пшеницы; 20-30 б.е. для яровойпшеницы; 2,0-2,5 б.е. для ржи; 4-6 б.е. длятритикале; 2-3 б.е. для озимого ячменя,кукурузы, риса и бамбука; 7-10 б.е. для яровогоячменя и 8 – 10б.е. для сорго.

Вместе с тем,сопоставляя фактические, свойственные внастоящее время растениям, величиныmк(к) ссоответствующими mо (о) критическимизначениями mккр(ккр), выявлено, что длябольшинства злаков (озимой и яровойпшеницы, тритикале, озимого и яровогоячменя) mк(к) в 1,3-3,6 разабольше критических mккр(ккр).Для влажных растений это превышениерастет. Поэтому эти растения не способнысохранять вертикальную форму равновесия вреальном диапазоне изменениябиометрических показателей их стеблей имассе колосьев. Более того, среднерослые идлинностебельные сорта ржи,длинностебельный озимый ячмень необладают вертикальной устойчивостью дажепри В = 0 и для ее приобретения необходимоуменьшение длины и/или увеличение диаметрастебля.

С другой стороны,фактические значения mк(к)обследованных сортов риса в 1,8-2,3 разаменьше критических, т.е. они обладаютзапасом вертикальной устойчивости, что неозначает, однако, невозможность ихполегания; оно может быть обусловленовнешними нагрузками (ветер, дождь).Увлажнение растений риса снижает ихустойчивость на 20-30 %.

Кукуруза, сорго и бамбукотносятся к высокоустойчивым при ужеимеющихся биометрических показателях,поскольку фактические значения mк(к) уних намного (до 4,1-17,2 раза) меньшекритических; увлажнение растений неприводит к заметному снижению ихустойчивости.

Показано, чтоусловия упругой заделки корня впочве существенным образом влияют навертикальную устойчивость и изгибстебля. Принимая во внимание природныйпринцип минимума затрат энергии,заложенное в самом растении стремлениесохранять вертикальную форму равновесия,за реальные значения этого параметраследует считать указанные выше диапазонывеличин mо(о). При увлажнениипочвы, неблагоприятных условиях развитиякорневой системы, mо(о) приближается книжним границам диапазона, а приблагоприятных – к верхним.

В диссертацииобоснованы целевые функции оптимизацииархитектоники злаковых растений ипоказано, что изменение модуля упругости Еткани стеблей мало влияет на устойчивостьрастений.

В результате изучениявертикальной устойчивости обозначеныследующие целевые функции селекции: 1).Озимая и яровой пшеница, рожь, тритикале,озимый и яровой ячмень – достижениевертикальной устойчивости при имеющихсямассах колоса. 2). Рис и сорго – увеличение массыметелок, например, в 1,5 раза большефактических величин и уменьшениенапряжений изгиба стебля под действиемвнешних сил до величин, меньше уили, для риса, увеличение у. 3).Кукуруза –увеличение числа и/или веса початков. Такоеувеличение эквивалентно повышениюпогонного веса стебля с листьями ипочатками, например, на 50%.

Из главы 4 диссертацииследует, что отношение наружных диаметровстеблей у колоса и корня r = Dк/Do составляетвеличины от 0,273 (бамбук) до 0,617 (яроваяпшеница), причем чем больше r, тем вышеустойчивость растений.

Пути сниженияmк (к)видны из полученной в работеформулы:

mк.(5.4)

Из неё следует, чтоснижение mкэффективней всего путемувеличенияDк = Do*r, что также должнобыть целью селекции.

В диссертации имеютсяграфики зависимости L от Dо для всехобследованных растений; здесь, в качествепримера, приводится график и порядоквыбора оптимальных параметров для озимойпшеницы, рисунок 5.3.

Графики построены длясухих и мокрых растений. Если точкапересечения координат "диаметр – длина" находитсявыше соответствующих линий, то растениенеустойчиво ("область неустойчивости"),если ниже –устойчиво ("область устойчивости").Дана процедура выбора оптимальныхдиаметра (у корня) стебля Dоопт и его длиныLопт: 1)находятся L1 (поDо) и D1(по L); 2) вычисляетсяоптимальный Dоопт = (Dо +D1)/2; 3) находитсяLопт,соответствующая Dоопт; 4) вычисляется Dк = Dоопт*r.

В результате, былиопределены (с учетом увеличения на 50 % массыстебля кукурузы с початками и масс метелоку риса и сорго) оптимальные параметры дляхудшего случая – мокрых растений (увеличенные на 4-57 %диаметры и уменьшенные на 11-48 % длины ихстеблей); только у кукурузы фактическиедиаметры и длины стеблей оказались впределах оптимальных.

Уточнение оптимальных параметровархитектоники проведено на основеизучения изгиба стеблей под действиемветровой нагрузки.

В диссертацииопределены ветровая нагрузка по длинамколоса и стебля с листьями,гдеСм 0,3-0,5; для тела стебляСс 0,2-0,4; для листьевСл 0,6-0,8; в = 1,24кг/м3 – плотность воздуха, V – скорость ветра;Sм, Sл, Sс – площадиколоса, листьев и стебля; Sл = Sул*L, причем Sул – погонная площадьлистьев; Sм,Sл приведеныв главе 4 диссертации;.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»