СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЫХАНИЯ ПОЧВЫ В ПОСЕВЕ Российский патент 2014 года по МПК G01N33/24 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при мониторинге посевов и земель сельхозназначения, а также при экологическом обустройстве окружающей среды с применением озеленительных технологий.

Органическая жизнь в посеве осуществляется в двух средах: приземном воздухе и в почве. При этом биологическая активность в приземном воздухе сопровождается фотосинтетическим и дыхательным СO ₂ и O₂ - газообменом надземной части растений, а в почве - дыханием корневой системы растений, почвенных животных и микроорганизмов.

Диффузионные газообменные потоки углекислого газа и кислорода от надземной части растений и от почвы аккумулируются в аэротопе (приземном воздухе, заключенном в пространстве, ограниченном поверхностью почвы и верхней границей растительного покрова), образуя его углекислотный и кислородный концентрационный фон (В. Лархер, «Экология растений», Издательство «Мир», Москва, 1978, с.13).

Для правильной оценки газообменной активности в посеве важно выделить в общей динамике изменения этого концентрационного фона вклад, вносимый отдельно дыханием почвы и газообменом надземной фитомассы растений.

С учетом имеющегося опыта (С.В. Норкин, А.Ф.Чудновский, «Энерго- и массообмен в системе растение - почва - воздух», Ленинград, Гидрометеоиздат, 1975, с.252-270) актуальным в настоящее время является задача выделения почвенной дыхательной компоненты в общем газообменном потоке в посеве.

В известных способах для контроля дыхания почвы используются разные приемы подготовки контролируемого участка посева и измерения газообмена.

Известны следующие приемы подготовки: неразрушающий, когда сохраняется целостность растений, и разрушающий, когда надземная часть растений отрезается от корневой.

При этом для измерения газообмена применяют накопительный объем в виде герметичной камеры, которой накрывают на время измерения контролируемый участок посева. В результате в камере естественным путем вследствие процессов фотосинтеза и дыхания происходит накопление (убыль) газообразного фотосинтетического и дыхательного субстрата CO₂, количество которого измеряют с помощью ИК-газоанализатора.

Известный неразрушающий способ контроля дыхания интактных растений описан в работе: Erust - Manfred Wildenroth. Methodik der Erfassung des Gas - wechsels in Sprob - und Wurzelsystemen intakter Yungpflanzen. Wissenschaftliche Zeitschrift,der Humboldt - Universitat Zu Berlin. 6.1976.

Внутри герметичной камеры имеется перегородка, которая делит камеру на две части: верхнюю, в которой размещается надземная часть растений, нижнюю с корневой частью. Стебель каждого растения фиксируется в одном из отверстий, имеющихся в перегородке. Воздушная изоляция по стеблю осуществляется с помощью какого-либо эластичного уплотнения, например желеобразного агар-агара.

Недостатком известного способа является то, что контролируемый таким образом фитоценоз представляет собой упрощенную модель по сравнению с фитоценозом «in nature» из-за отсутствия свободного воздухотока между корневой частью и аэротопом, и кроме того, известный способ непригоден для применения в полевых условиях.

Известный разрушающий способ контроля описан в работе: Колосов С.И. «Метод определения CO₂ - газообмена посевов». Труды Коми научного центра Ур О АН СССР, №94, Сыктывкар, 1988, с.89-95.

В известном способе контроль дыхания почвы осуществляют с помощью герметичной камеры, которой накрывают участок посева с предварительно удаленной надземной частью растений.

Недостатком известного способа контроля является привнесение в результаты измерения дополнительного элемента неопределенности, вызванного травмирующим воздействием на растения.

Была поставлена цель разработать способ контроля дыхания почвы в посеве, одинаково пригодный для использования как в лабораторных, так и в полевых условиях и одновременно не нарушающий целостность взаимодействия корневой и надземной частей растений.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что на этапе подготовки на выбранном для контроля участке почвы дополнительно проводят неравномерный посев, оставляя часть участка свободной от посева, тогда как другую часть засевают также, как весь посев. Такое распределение может быть, например, таким, как представлено на фиг.1. Внутри посева 1 выделяют контролируемый участок по границе 2, который имеет незасеянную часть 3 и засеянную часть 4.

При этом принимается во внимание, что в достаточно развитом посеве корневые системы отдельных растений, перекрывая друг друга и переплетаясь, образуют горизонтально однородное распределение корневой массы под поверхностью почвы.

Следовательно, можно считать, что таким же горизонтально однородным будет дыхательный поток по всей контролируемой площади, включая свободную от растений часть.

Как видно, в этом случае не теряется взаимосвязь между отдельными составляющими посева, а лишь несколько деформируется структура посева. Появляется возможность контролировать один и тот же посев многократно на разных этапах развития.

Другим отличительным признаком является изменение процедуры контроля дыхания почвы с использованием вместо одной двух разных герметичных камер с разной площадью основания. Одной их этих камер накрывают полностью только засеянную часть растений 4 контролируемого участка посева. Другая камера имеет основание, размеры которого позволяют дополнительно, кроме засеянной части, накрыть полностью или частично также незасеянную часть 3.

Указанные камеры могут иметь, например, форму цилиндра с высотой, позволяющей свободно разместить растения.

Заявленный способ осуществляется путем измерения газообмена тех объектов, которыми отдельно накрывают каждую из указанных выше двух камер.

В результате в камере, накрывающей засеянную часть 4 контролируемого участка, измеряют суммарный газообмен, состоящий из газообмена надземной части растений и дыхания почвы на этой площади. В то же время в другой камере с большим основанием, происходит дополнительное накопление (убыль) дыхательного газообразного субстрата CO₂ (O₂), вызванное дыханием почвы на незасеянной растениями площади. В итоге, определяя разность между результатами двух измерений и умножая эту разность на величину отношения площади контролируемого участка посева к разности площадей оснований двух камер, рассчитывают дыхание почвы на всей площади контролируемого участка посева.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для контроля дыхания почвы в посеве. Для этого выполняют выбор в посеве контролируемого участка и его подготовку, процедуру контроля дыхания почвы на выбранном в посеве контролируемом участке путем измерения величины накопления (убыли) газообразного дыхательного субстрата CO₂ (O₂) в герметичной камере, которой накрывают контролируемый участок. Подготовка контролируемого участка дополнительно включает такой посев семян, при котором часть участка оставляют незасеянной. Для измерения используют отдельно и поочередно две разные герметичные камеры, с помощью одной из которых полностью накрывают только засеянную растениями часть контролируемого участка посева, а с помощью другой дополнительно к указанной выше площади накрывают частично или полностью также незасеянную часть контролируемого участка посева. При этом величину дыхания почвы, приходящейся на площадь контролируемого участка посева, рассчитывают путем определения разности между результатами измерений, полученными с помощью указанных выше герметичных камер, умноженной на величину отношения площади контролируемого участка посева к разности площадей оснований двух указанных выше герметичных камер. Изобретение обеспечивает возможность исследования в полевых условиях и одновременно не нарушает целостности взаимодействия корневой и наземной части растений. 1 ил.

Способ контроля дыхания почвы в посеве, включающий выбор в посеве контролируемого участка и его подготовку, а также процедуру контроля дыхания почвы на выбранном в посеве контролируемом участке путем измерения величины накопления (убыли) газообразного дыхательного субстрата CO₂ (O₂) в герметичной камере, которой накрывают контролируемый участок посева, отличающийся тем, что подготовка контролируемого участка дополнительно включает такой посев семян, при котором часть контролируемого участка оставляют незасеянной, а для измерения используют отдельно и поочередно две разные герметичные камеры, с помощью одной из которых полностью накрывают только засеянную растениями часть контролируемого участка посева, а с помощью другой дополнительно к указанной выше площади накрывают частично или полностью также незасеянную часть контролируемого участка посева, и при этом величину дыхания почвы, приходящейся на площадь контролируемого участка посева, рассчитывают путем определения разности между результатами измерений, полученными с помощью указанных выше герметичных камер, умноженной на величину отношения площади контролируемого участка посева к разности площадей оснований двух указанных выше герметичных камер.