Kukurūzų burbuolių biometriniai rodikliai

Kiekvienas augalas išaugina vieną, kartais dvi mažesnes burbuoles, kurių forma priklauso nuo veislės ir augimo sąlygų. Subrendusi burbuolė yra netaisyklingo kūgio formos, jos paviršių standžiai dengia nuo 4 iki 6 lapų sluoksniai. Vidutinis burbuolės ilgis yra 180,2±4,0 mm, o didžiausias burbuolės skersmuo 41,4±0,9 mm. Grūdai prie šerdies prisitvirtinę žiedkočiais, apatinę jų dalį dengia žiedžvyniai. Grūdai sudaro nuo 10 iki 16 vertikalių eilučių ir apie 31 horizontalų žiedą (1.15 pav.) (Petkevičius, 2007).

Burbuolės pagal grūdų drėgnį skirstomos į keturias grupes: sausos - iki 16%., vidutinio drėgnumo - 16-18%, drėgnos - 18-20%, bei žalios >20%. Tačiau tokia burbuolių klasifikacija galima tik Pietų kraštuose, kur burbuolės iki derliaus nuėmimo pasiekia panašų drėgnį.

Lietuvoje geriausias grūdų nuėmimo laikotarpis yra pilnos brandos, kuomet drėgnis siekia 25-30%. Būtent tokios brandos kukurūzų grūdų ir burbuolių fizikinės-mechaninės savybės ir yra dažniausiai nustatytos. Tačiau šaltesnio klimato šalyse, taip pat ir Lietuvoje, net ir subrendę kukurūzų burbuolės dažnai būna apie 30-35%, o nepalankiais metais >35% drėgnio (Čenys M., 2010).

1.15 pav. Kukurūzų augalas (a), burbuolė ir jos dalys (b): 1 - burbuolę dengiantys lapai; 2 - burbuolė; 3 - šerdis; 4 - grūdų eilutės; 5 - burbuolės skerspjūvis; 6 - grūdų žiedai (Petkevičius S., 2007.; Čenys M., 2010).

Petkevičius S., ištyrė grūdų drėgnį burbuolės ilgyje, tyrimais buvo nustatyta, kad ties burbuolės pagrindu esantys stambiausi grūdai yra drėgniausi. Link burbuolės viršūnės grūdai smulkėja, jų drėgnis mažėja (1.16 pav.) (Petkevičius S., 2007).

1.16 pav. Kukurūzų „G12" grūdų drėgnis atskirose burbuolės ilgio atkarpose: U_1vid. - burbuolės vidutinis grūdų drėgnis (Petkevičius S., 2007)

Petkevičius S., atliko tyrimus su trimis skirtingomis veislėmis grūdų. Dvi grūdų veislės buvo užaugintos Vokietijoje („Benicia" ir „Attribut") ir viena Lietuvoje („G12").

Atlikus tyrimus buvo nustatyta, kad:

-         „Bemcid" ir „G12" burbuolių didžiausias skersmuo yra 40 mm atstumu nuo burbuolės pagrindo ir jis nežymiai mažėja 100 mm ilgio atkarpoje link viršūnės;

-                     nuo burbuolės pagrindo 160 mm atstume skersmuo tesiekė apie 30 mm;

-                     burbuolės viršūnėje išsivysto nepilnaverčiai grūdai, jų forma rutuliška;

-         burbuolių „Attribut" grūdai netaisyklingo kūgio formos, viršūnė smailėjanti (Petkevičius S., 2007).

Basalan M. ir kiti mokslininkai, atliko tyrimus su kukurūzų burbuolėmis ir grūdais, jų brendimo laikotarpyje. Tyrimai buvo atliekami 12 dienų (nuo rugpjūčio mėnesio, kai rankiniu būdu atskirti grūdus nuo burbuolės buvo neįmanoma, iki spalio mėn. galo, kai kukurūzų grūdai ir burbuolės buvo ganėtinai sausos), su trijų rūšių „Pioneer Hy-Bred" kukurūzais. Kiekvieną tyrimų dieną, buvo paimama kiekvienos rūšies po keturias kukurūzų burbuoles ir atliekami tyrimai.

Tyrimų metu, buvo stebimas kukurūzų burbuolių ir grūdų, drėgnio kitimas, jų brendimo laikotarpyje, taip pat nustatytas tinkamiausias derliaus nuėmimo laikotarpis, rugpjūčio-spalio mėn. dienomis (1.17 pav.) (Ponce-Garcia N., 2008).

1.17 pav. Grudų ir burbuolių svoriai, jų brendimo laikotarpyje: 1 - A rūšis; 2 - B rūšis; 3 - D rūšis (Ponce-Garcia N., 2008)

Tyrimais nusttyta, kad skirtingų veislių grūdų džiūvimo laikas skiriasi nežymiai.

Tyrimais buvo nustatyta, kad sausų grūdų masė, lyginant visų veislių grūdus (A, B ir C veislės grūdai), vėlesniame derliaus nuėmimo laikotarpyje didėja. Burbuolių (be lapų) svorio didėjimas buvo nežymus ir visų rūšių panašus (Ponce-Garcia N., 2008).

1.5. Informacijos šaltinių apžvalgos apibendrinimas

Atlikus informacijos šaltinių analizę, galime teigti, kad grūdų fizikinės-mechaninės savybės labai priklauso nuo grūdų baltymo struktūros, krakmolo granulių tūrio ir tankio. Esant didesniam procentui suragėjusios endospermos, grūdo struktūra kietesnė ir sunkiau pažeidžiama, todėl veikiant grūdą mechaniškai, reikia didesnės jėgos jį suardyti. Kukurūzų grūdų ir burbuolių fizikinės-mechaninės savybės priklauso nuo veislės, derliaus nuėmimo laiko ir drėgnio. Bręstant grūdams mažėja jų drėgnis, tuo pačiu metu kinta ir jų savybės. Kukurūzų grūdų dydis, forma ir jų fizikinės-mechaninės savybės yra svarbios projektuojant derliaus nuėmimo, grūdų valymo ir rūšiavimo bei traiškymo mašinas. Todėl tikslinga nustatyti drėgnio, brandos ir gniuždymo jėgos krypties įtaką kukurūzų burbuolių ir grūdų suirimo atsparumui.

2.   TYRIMŲ METODIKA 2.1. Tyrimų objektas

Tyrimų objektas, tai kukurūzų hibridas „Tango" sukurtas Vokietijoje, SudwestsaatiSaaten-Union sėklininkystės firmoje. Tai vidutinio ankstyvumo kukurūzų hibridas. Kukurūzų hibridas buvo pasėtas gegužės 2 d., Aleksandro Stulginskio universiteto bandymų stotyje. Sėjama buvo "Vdderstad Rapid" trijų metrų sėjamąja, kartu įdirbant dirvą ir atliekant tręšimą. Kukurūzai buvo pasėti juostomis, kurios viena nuo kitos nutolusios 50 cm, o eilutės juostoje išdėstytos 12,5 cm tarpueiliais. Sėklos norma 32 kgha^-1.

2003-2004 m. Šilutės, Kauno ir Vilniaus augalų veislių tyrimo stotyse, buvo atlikti ūkinio vertingumo tyrimai. Bandymuose buvo gautas vidutinis žalios masės derlius 55,18 tha^-1, o perskaičiavus į normalizuotas sausas medžiagas - 24,71 tha^-1. "Tango" hibrido sausoje medžiagoje nustatytas vidutinis baltymų kiekis 8,6 %, o ląstelienos - 26,0 %.

Burbuolės sausoje medžiagoje vidutiniškai sudarė 39,5 %. Jose grūdai subręsdavo iki pieninės-vaškinės brandos. Augalų vidutinis aukštis 218 cm. Tyrimo metais jie neišgulė.

2.2. Tyrimų įranga

Kukurūzų grūdų ir burbuolių fizikinių-mechaninių savybių nustatymui buvo naudojama medžiagų savybių tyrimų mašina „Instron 5960", bei jos valdymo bei parametrų matavimo sistema „Bluehill" (2.1 pav.).

Mašina sudaryta iš šių pagrindinių dalių: jėgos jutiklio, strypelio, bandinio padėjimo plokštės, stovo, rėmo, valdymo skydelio, eigos ribotuvo ir „Bliiehilt programinės įrangos.

a)                                                                         b)

2.1 pav. Medžiagų savybių tyrimo mašina: a) sudėtinės dalys: 1 - jėgos jutiklis, 2 -strypelis, 3 - bandinio padėjimo plokštė, 4 - stovas, 5 - rėmas; 6 - valdymo skydelis; 7 - eigos ribotuvas; b) bendras vaizdas

Atliekant bandymus, bandinys yra padedamas ant pagrindo ar lenkimo atramų, atidaroma programinė įranga „Bluehill" ir nustatomi parametrai reikalingi testo atlikimui.

Atsivėrus langui, kaip parodyta 2.2 paveiksle, pirmiausia yra pasirenkamas tyrimų metodas (spaudimo, tempimo ar kt.), sistemos matavimo vienetai (SI), nurodomas matavimo tikslumas ir užrašomas bandymo pavadinimas.

2.3 pav. Duomenų atvaizdavimo langas

Atlikus šiuos pasirinkimus, toliau nurodoma testuojamo bandinio forma (cilindro, apvali, netaisyklinga ar pan.) ir jo matmenys (pvz., jei bandinys apvalus, atliekant bandymą, kiekvieną kartą reikia įvesti jo skersmenį). Pasirinkus šiuos parametrus, įvedamas grūdo skerspjūvio plotas. Vėliau pasirenkami matuojami dydžiai (laikas, apkrova ar kt.) ir kompiuterine programa skaičiuojami dydžiai (pavyzdžiui, tamprumo modulis, energija ir t.t.). Pasirenkamas duomenų pateikimo būdas (skaičiais, grafinis ar abu). Taip pat nustatomas apkrovos mechanizmo judėjimo greitis, nurodomos jo judėjimo ribos bei avarinio išjungimo momentas. Pažymimas duomenų įrašymo formatas, t.y. Microsoft Office Excel, Microsoft Office Word ar PDF formatu.

Taip pat galima pasirinkti duomenis, kurie bus rodomi valdymo skydelyje. Atlikus visus reikiamus nustatymus bandymo mašina pradedamas atlikti tyrimas. Baigus tyrimą duomenys įrašomi pasirinktu formatu.

2.3. Tyrimų eiga

Biometriniai rodikliai. Tyrimų metu pirmiausia buvo nustatomi kukurūzų burbuolių biometriniai rodikliai. Burbuolės laboratorijoje buvo pasveriamos, išmatuojamas jų ilgis, skersmuo, nustatomas grūdų vertikalių eilučių ir horizontalių žiedų skaičius, bendras burbuolės grūdų skaičius ir 1000 grūdų masė. Išmatuotas šerdies ilgis, skersmuo, nustatyta jos masė. Nustatyti lapų, grūdų ir šerdies drėgniai, džiovinant juos 105 °C laipsnių įkaitintoje džiovinimo spintoje, iki orasausės masės ir pagal drėgnų ir išdžiovintų grūdų masės skirtumas, procentaliai apskaičiuotas drėgnis.

Grūdų gniuždymo bandymas. Šis bandymas atliekamas grūdą gniuždant 4,7 mm strypeliu, kurio judėjimo greitis 20 mmmin^-1. Tokią apkrovą galima laikyti pusiau statine, nes inercijos poveikis neženklus. Bandymo metu grūdas padedamas ant plokštelės 3, kuri pritvirtinta prie stovo 4 (2.1 pav.) ir gniuždomas strypeliu 2 iki suirimo. Tuo momentu užfiksuojama ribinė jėga ir poslinkis (deformacija). Gniuždymo bandymai vykdyti grūdus gniuždant trimis kryptimis: veikiant jėga, sutampančia su grūdo išilgine ašimi (išilgai grūdo), padėtą didžiausiu plotu ant plokštumos - storio kryptimi ir padėtą ant plokštumos šonu - pločio kryptimi (2.4 pav.).

a)                                                  b)                                                                 c)

2.4 pav. Grūdo gniuždymo jėgos F kryptys: a) per ilgį, b) per storį, c) per plotį

Tyrimai atlikti su skirtingos brandos grūdais. Bandymo metu buvo stebima kaip kinta kukurūzų grūdų suirimui reikalinga jėga, priklausomai nuo jų brandos.

Grūdų spaudimas eilutėje. Bandymo metu, buvo spaudžiami burbuolėje esantys grūdai. Bandymui atlikti, buvo pagaminti specialūs antgaliai, skirti spausti vieną, tris ir penkias grūdų eilutes (2.5 pav.).

2.5 pav. Grūdų eilučių spaudimo antgaliai: a) vieno grūdo spaudimui, b) trijų grūdų spaudimui, c) penkių grūdų spaudimui

Bandymo metu, spaudimo antgaliai įtvirtinami į mašinos „Instron 5960" viršutinėje dalyje esančius griebtuvus ir grūdai spaudžiami spaudikliui slenkant burbuolės spindulio kryptimi (2.6 pav.). Kiekvienas bandymas pakartojamas po penkis kartus.

a)                                     b)

2.6 pav. Grūdų eilutės spaudimas: a) schema; b) bendras vaizdas

Burbuolių lenkimas. Šis bandymas atliktas mašina „Instron 5960", kurioje burbuolė buvo padedama ant specialių atramų (2.7 pav.). Atliekant lenkimo bandymą, tarpas tarp atramų ant kurių buvo padėta bandomoji burbuolė, buvo keičiamas: 60 mm ir 120 mm. Tyrimo metu burbuolė buvo lenkiama kol lūždavo. Matavimo įrenginiu buvo fiksuojama burbuolei perlaužti reikalinga jėga. Be to, buvo fiksuojamas ir burbuolę spaudžiančio antgalio poslinkis iki burbuolės lūžimo (ribinis burbuolės įlinkis). Kadangi burbuolė ant atramų buvo padėta laisvai (nepritvirtinta), tai ją spaudžiant atramų įsigilinimo į burbuolę nebuvo. Burbuolės tirtos jų brendimo metu, rugsėjo-spalio mėnesiais.

a)                                                    b)

2.7 pav. Burbuolės lenkimas: a) lenkimo schema: F - veikianti jėga, L - atstumas tarp atramų; b) bendras vaizdas

Lenkimo bandymams (tarpas tarp atramų L=60 mm) atrinktos burbuolės, kurių vidutinis ilgis buvo 181±3 mm, skersmuo - 45±1 mm, o bandymams, kai L=120 mm, burbuolės buvo 185±2 mm ilgio ir 45±1 mm skersmens. Kiekvienas bandymas buvo pakartotas po penkis kartus. Iš gautų rezultatų apskaičiuotos aritmetinių vidurkių ir jų pasikliauties intervalų, esant 95% tikimybei, reikšmės.

Burbuolių gniuždymo jų ilgyje bandymas. Bandymai atlikti rugsėjo-spalio mėn. dienomis, du kartus per savaitę, kiekvieną bandymą pakartojant po penkis kartus.

Tyrimams atlikti, buvo atrinktos panašaus ilgio ir storio burbuolės, kurių viršūnė ir pašaknis, mažai skyrėsi (buvo panašaus skersmens). Atrinktos burbuolės padalijamos į tris dalis, kas 50 mm (2.8 pav.).

 nė dalis - burbuolės viršūnė, vidurinė dalis - burbuolės vidurys, galinė dalis - burbuolės pagrindas

Tyrimų metu, kiekviena burbuolės dalis, spaudžiama specialiu gniuždymo antgaliu ir fiksuojama gniuždymo jėga, bei poslinkis.

2.4. Tyrimų duomenų statistinis įvertinimas

Tyrimų duomenys apdoroti statistiškai. Iš gautų rezultatų nustatomas visų matavimų aritmetinis vidurkis, surasta kiekvieno atskiro matavimo dispersija ir standartinis nuokrypis, surastas aritmetinio vidurkio standartinis nuokrypis, pasirenkama pasikliautiems tikimybė P=0,95% ir laisvės laipsnių skaičius, bei pateikiami galutiniai rezultatai (vidurkis ir jo pasikliauties intervalas, nurodant pasikliauties tikimybės lygį).

Imties aritmetinis vidurkis y apskaičiuojamas iš sekančios formulės (Jasinskas ir kt.

2010):

y ₌ i į y   ₌  ^y.   ^+ y2                     + ^yn   ;                      (3.1)

n _i=1                              n

čia n - matavimo pakartojimų skaičius arba imties tūris; y₁ + y₂ + - + y_n - kiekvieno atskiro matavimo reikšmė.

Surandame  atskiro matavimo  dispersiją dispersiją D,  tai  atskirų matavimų   y

išsibarstymo arba sklaidos apie aritmetinį vidurkį y matas. Taigi, dispersiją D galime apskaičiuoti iš sekančios formulės (Jasinskas ir kt. 2010):

_D = ^________ ₌ Ąy' +Ay₂² +^... + Ay²„ ₌ ^(y1 - y⁾² + ^(y2 - ^y... + ⁽y_n - ^y)2                                                     (_{3 2})

n -1                              n -1                                                         n -1

Apskaičiuojame kiekvieno atskiro matavimo standartinį nuokrypį S, kuris išreiškiamas kvadratinės šaknies iš dispersijos D skaitine reikšme (Jasinskas ir kt. 2010):

S = 4D

!==1

n -1

(3.3)

Apskaičiuojame aritmetinio vidurkio standartinį nuokrypį s. Šis dydis tarsi parodo vidurkių y sklaidą apie tikrąją matuojamo dydžio vertę. Jis priklauso nuo dispersijos, imties tūrio ir imties ėmimo būdo. Taigi, aritmetinio vidurkio standartinis nuokrypis s apskaičiuojamas (Jasinskas ir kt. 2010):

s =

_s_

(3.4)

Parenkame pasikliauties tikimybę P ir Stjudento koeficientą. Pasikliauties tikimybe įvertinamas ateityje įvyksiančio įvykio pasikliovimo laipsnis. Technologijos moksluose pasikliauties tikimybė priimama P=95%.

Pagal pasikliauties tikimybę P ir laisvės laipsnių skaičių parenkamas Stjudento koeficientas t_{n-li P}.

Nustatome vidurkio pasikliauties intervalą. Nustatant šį dydį, apibrėžiamas intervalas, kuriame yra tikroji matuojamojo dydžio reikšmė y_t, o pakartojus eksperimentą dar keletą kartų,

aritmetinis vidurkis y pateks į šį intervalą su 95% tikimybe.

Ay«-i, p = ^tn-i p ■-/=^{.                                                                          (3.5)}

Vidurkio pasikliauties intervalas priklauso nuo šių dydžių:

•           didesnė dispersij a praplatina intervalo ribas;

•           didesnis imties tūris susiaurina intervalo ribas;

•           didesnė pasikliauties tikimybė praplatina intervalo.

Gauto matuojamo dydžio vidurkis y apibrėžiamas pasikliauties intervalu ± Ay_n__{1 P}

Išmatuoto dydžio y galutinis rezultatas užrašomas kaip to dydžio aritmetinio vidurkio y ir atsitiktinės paklaidos ± Ay_n_ _P suma (Jasinskas ir kt. 2010):