Способ экологического мониторинга стрессовых состояний растений Российский патент 2023 года по МПК A01G7/04 G01J1/10 

Изобретение относится к экспериментальной биологии и предназначено для использования в экологическом мониторинге, при определении состояния растений по оптическим свойствам их листьев, а так же в отраслях сельского хозяйства (растениеводстве открытого грунта и светокультуре) при оптимизации параметров окружающей среды.

Измерение стресса растений означает количественную оценку воздействия окружающей среды на их здоровье. Растение как элемент экологической системы осуществляет свое взаимодействие со средой через восприятие поступающих сигналов о величинах факторов, характеризующих окружающую среду. Формируемые сигналы корректируют процессы жизнедеятельности в растениях, задаваемые генетическими программами развития, в зависимости от условий окружающей среды. Стрессовые воздействия, вызванные внешними факторами, разнообразны по направленности, степени и времени воздействия, но все они, в той или иной степени нарушают нормальное состояние организма, оказывая влияние на метаболизм, продуктивность растений, их функциональное состояние и стабильность развития в целом.

Особенностью экологического мониторинга, в отличие от селективных методов, направленных на определение влияния отдельных факторов на различные отдельные показатели растений, является комплексность, интегральность производимой оценки действия совокупности экологических факторов на общее состояние растений.

Одним из критериев оценки общего состояния растений является их функциональное состояние, т. е. физиологическое состояние, отражающее уровень функционирования растения в целом или отдельных его систем, а также показывающее приспособленность растения к условиям его существования. Функциональное состояние растений в значительной мере подвержено влиянию факторов естественной или регулируемой окружающей среды. Содержанием функциональной диагностики являются объективная оценка, обнаружение отклонений и установление степени нарушения функций различных органов и физиологических систем живого организма на основе измерения физических, химических или иных объективных показателей их деятельности с помощью инструментальных либо лабораторных методов исследования. В основе существующих методов функциональной диагностики растений лежат физиологические представления о деятельности исследуемых органов либо всего растения в целом [Бондарева Л.А., Суханова М.В. Оценка возможности применения методов функциональной диагностики растений для решения проблем экологического мониторинга. Биотехносфера. 2015. № 6 (42). С. 11-15].

В настоящее время широкое распространение в экологическом мониторинге получили оптические методы, позволяющие оценить стрессовое состояние растений неинвазивно, не повреждая при этом ткани растения. Среди них наиболее удобны методы, в которых определяют отражающие свойства листьев (коэффициенты их диффузного и/или направленного отражения). Известны различные технические решения для определения отражающих свойств листьев растений.

Известен способ определения отражающей способности (блеска) поверхности, реализованный в блескомере типа ФБ-2. Способ основан на измерении величины фототока, возбуждаемого в фотоэлементе под действием пучка света, отраженного от измеряемой поверхности. Фотоэлемент помещают в боковой тубус для замера блеска (зеркальной составляющей светового потока) и в средний тубус - для замера рассеянного света. Для настройки блескомера применяют рабочие стандартные образцы (эталоны) [Лившиц М.Л. Технический анализ и контроль производства лаков и красок. М.: 1973. - с.182.]

Недостаток данного технического решения: необходимость смены положения фотоэлемента снижает оперативность измерений и повышает их трудоемкость.

Известен способ определения отражающей способности объекта, при котором плоские образец и эталон освещают направленным по нормали пучком света, а о коэффициенте диффузного отражения образца судят по соотношению интенсивностей отраженного под определенным углом света [Зеге Э.П., Кацев И.Л. Способ определения коэффициента диффузного отражения. А.С. СССР № 750288. Заявка: 2581746, 1978.02.20. Дата подачи заявки: 1978.02.20. Опубл.: 1980.07.23].

Способ обладает недостаточной функциональностью, поскольку не предусмотрено определение зеркальной составляющей, характерной для листьев растений.

Известен способ определения спектральных направленно-полусферических коэффициентов отражения, в соответствии с которым освещают направленным пучком света образец и эталон, измеряют интенсивность отраженного света, для определения индикатрисы отражения поворачивают образец [Аксютов Л.Н., Холопов Г.К. Способ определения спектральных направленно-полусферических коэффициентов отражения. А.С. СССР №543855. Заявка: 2085011, 1974.12.17. Дата подачи заявки: 1974.12.17. Опубл.: 1977.01.25].

Способ достаточно трудоемок в силу необходимости построения индикатрисы обратного рассеяния.

Известен способ, при котором образец помещают на сферическую подложку, получают его изображение в плоскости камеры, поэлементно фотометрируют поле яркости изображения, по линейным координатам изображения элементов определяют углы падения и отражения света для реальных точек поверхности образца, для которых строят индикатрисы яркости [Танташев М.В., Холопов Г.К. Способ измерения индикатрис яркости светорассеивающих покрытий. А.С. СССР №1651168. Заявка 4689397/25. 11.05.89. Опубл. 23.05.91. Бюл. №19].

Реализация данного способа для определения отражательных свойств листа растения затруднена, в силу невозможности разместить на сферической подложке плоский лист без его повреждения.

Известно техническое решение, когда в одном устройстве реализуются различные методы экологического мониторинга определения функционального состояния растений: измерение индукции флуоресценции и ее спектрального анализа, определение содержания фотосинтетических пигментов по спектру отражения и пропускания листа растения [Смирнов А.А. и др. Портативное устройство для мониторинга стрессовых состояний растений. Патент РФ № 2775493. Заявка: 2021130759, 21.10.2021. Дата подачи заявки: 21.10.2021. Опубл.: 01.07.2022. Бюл. № 19].

При этом определение стрессового состояния растений недостаточно достоверно, поскольку не предусмотрено определение составляющих отраженного потока, являющихся характерными признаками состояния растения.

Другим подходом к оценке общего состояния растений является морфогенетический, при котором об изменениях в растениях вследствие нарушений гомеостаза судят по стабильности их индивидуального развития. Численным показателем и критерием оценки стабильности развития является флуктуирующая асимметрия (ФА) билатеральных (в норме зеркальных) признаков. Последняя определяется как следствие сбоя онтогенетических процессов в живом организме под влиянием факторов окружающей среды, которые нарушают взаимосвязь частей растения, что препятствует сохранению их симметрии. Такие изменения в живом организме происходят задолго до того, как действие факторов окружающей среды скажется на функциональном состоянии растения. В качестве билатеральных при расчете величины ФА наиболее часто используют морфологические признаки (ширину листа, расстояния между характерными точками листовой поверхности, углы между жилками), поскольку данные структуры легко воспринимаются человеческим глазом или простыми измерительными инструментами (линейкой, транспортиром и т.д.). Однако их измерение достаточно трудоемко, обеспечение точности измерений представляет серьезную проблему. В настоящее время, в связи с развитием измерительных технологий и процедур, так же используют неморфологические признаки (свойства) растений, в частности, физиологические или биохимические. Последние определяются количественным и качественным содержанием различных веществ, прежде всего, пигментов, в тканях растения и непосредственно взаимосвязаны с протекающими в них физиологическими процессами.

Научные исследования показали, что большие уровни ФА билатеральных признаков растений свидетельствуют о большей степени отклонения параметров окружающей среды от оптимальных. Это явление находит применение в экологическом мониторинге [Mendes G., Boaventura M.G., Cornelissen T. Fluctuating Asymmetry as a Bioindicator of Environmental Stress Caused by Pollution in a Pioneer Plant Species. Environmental Entomology, 47(6), 2018, 1479-1484. doi: 10.1093/ee/nvy147].

Известен способ, в соответствии с которым с помощью гиперспектральной цифровой камеры получают изображение листа растения, находят отражающую способность поверхности листа в отдельных спектральных диапазонах, определяют значения вегетационных индексов, о стабильности развития растения судят по величине ФА найденных индексов. [Ракутько С.А., Ракутько Е.Н. Способ определения стабильности развития растений. Пат. РФ. № 2 752 953. Заявка: 2020123106, 13.07.2020. Дата подачи заявки: 13.07.2020. Опубликовано: 11.08.2021 Бюл. № 23].

Недостаток известного способа - билатеральными признаками в способе являются вегетационные индексы, которые в основном зависят от параметров световой среды, влияющей на концентрацию пигментов в ткани листа. Влияние других экологических факторов в способе не раскрыто. Это снижает достоверность измерений.

Наиболее близким к заявленному является техническое решение, согласно которому освещают лист растения, измеряют интенсивность отраженного смешанного потока и его диффузной составляющей, по их соотношению судят о функциональном состоянии растений [Бондарева Л.А., Суханова М.В. Способ оценки функционального состояния растений для определения их потребностей в воде. Пат. РФ № 2719788. Заявка: 2019115574, 21.05.2019. Дата подачи заявки: 21.05.2019. 23.04.2020 Бюл. № 12]

Недостаток известного способа: при малых уровнях воздействия факторов окружающей среды на растения их реакция по функциональному состоянию, в силу большой адаптивности растений, может быть недостаточной для оценки стресса. Это снижает точность и достоверность экологического мониторинга.

Техническая задача - обеспечение возможности неинвазивного экологического мониторинга по функциональному состоянию растений и стабильности их развития.

Технический результат - реализация назначения изобретения, расширение его функциональных возможностей, повышение оперативности, достоверности и точности измерений, снижение их трудоемкости.

Технический результат достигается тем, что в способе экологического мониторинга стрессовых состояний растений, заключающимся тем, что освещают лист и эталоны направленным потоком света от источника, измеряют интенсивность отраженного смешанного потока и его диффузной составляющей, согласно изобретению, лист размещают на цилиндрической поверхности так, что бы центральная жилка листа располагалась вдоль оси цилиндра, в качестве приемника отраженного света используют цифровую камеру, расположенную напротив центра листа, получают два цифровых снимка при симметричных положениях источника света под углом 20 градусов с одной и другой стороны от линии визирования камеры на центр листа, производят калибровку снимков по изображениям поверхностей эталонов на снимках, измеряют коэффициенты отражения участков поверхности листа по яркости соответствующих пикселей на снимках вдоль линий, перпендикулярных оси цилиндрической поверхности, участки изображения поверхности листа на параллельных оси цилиндра линиях используют для получения повторностей измерений, выделяют область смешанного отражения на индикатрисе коэффициентов отражения по максимальному значению коэффициента отражения, в качестве области диффузного отражения принимают участок поверхности листа, расположенный симметрично выделенной области смешанного отражения относительно главной жилки листа, в качестве билатерального признака используют отношение коэффициентов смешанного и диффузного отражения у выделенных симметричных областей, о функциональном состоянии растения судят по среднему значению величины найденного билатерального признака, о стабильности развития растения судят по флуктуирующей асимметрии билатерального признака.

Технический результат обеспечивается тем, что:

- представленная совокупность существенных признаков обеспечивает количественную оценку воздействия окружающей среды на здоровье растений, т. е. реализацию назначения изобретения;

- придание образцу формы цилиндрической поверхности создает различные условия освещения и наблюдения для различных точек поверхности, что позволяет в одном снимке получить большое количество информации об отражательных свойствах листа, повышая тем самым оперативность измерений;

- получение данных с помощью цифровой камеры снижает трудоемкость измерений;

- получение двух цифровых снимков образца, освещенного с двух симметричных расположений источника позволяет произвести оценку стрессового состояния растений как по его функциональному состоянию, так и по стабильности развития, что обеспечивает расширение функциональных возможностей способа экологического мониторинга и повышение достоверности оценки;

- использование нескольких эталонов позволяет произвести более точную калибровку определения коэффициентов отражения образца по яркости пикселей на снимке, использование программных алгоритмов получения информации с цифровых снимков повышает точность получаемых результатов.

Заявляемое техническое решение относится к способу, т. е. является процессом осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств. Объектом выступают листья растений, по отражательным свойствам которых делают заключение о степени стрессового состояния растений. Действиями являются процедуры по измерению отражательных свойств листьев. Материальными средствами являются лабораторное оборудование и средства получения данных.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано формирование индикатрисы коэффициента отражения от образца (листа растения) помещенного на цилиндрическую подложку; на фиг. 2 - формирование поля яркости в плоскости чувствительной матрицы камеры; на фиг. 3 - индикатриса коэффициента отражения в прямоугольной системе координат; на фиг. 4 - иллюстрация к реализации способа; на фиг. 5 - пример таблицы измеренных при реализации способа коэффициентов отражения; на фиг. 6 - вычисление среднего значения и ФА билатерального признака.

В основе изобретения лежат следующие положения. Отраженный от листа растения смешанный световой поток содержит две составляющие: диффузную, в большей или меньшей степени соответствующую закону Ламберта, и зеркальную, поток которой сосредоточен в достаточно узком телесном угле [Okayama H. 1996. How different are the indicatrixes of the leaves of various woody plant species? Applied Optics. Vol. 35, No. 18. 3250-3254]. Диффузная составляющая образуется благодаря наличию на поверхности листа растения различных видов шероховатостей и неровностей. Причина их появления - сниженный тургор, дефицит элементов питания, повреждение поверхности под влияние неблагоприятных факторов окружающей среды. Напротив, большая доля в смешанном потоке зеркальной составляющей свидетельствует о лучшем экологическом состоянии растения, об отсутствии необходимости внешнего вмешательства (полив, подкормка или другие формы ухода за растением).

Пусть лист растения 1 размещен на полуцилиндрической подложке 2, а угол между направлениями на источник света 3 и камеру 4, измеряемый в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра фиксирован. За положительное направление угла () принято направление против часовой стрелки от линии визирования камеры до линии направления света. Пусть расстояния от источника света и камеры до листа существенно превышают его размеры, а источник света коллимирован, т.е. испускает параллельный пучок (фиг. 1). Анализ показывает, что различные участки принятой листом криволинейной поверхности находятся в различных условиях освещения от источника и наблюдения камерой. Рассмотрим характерные точки поверхности листа. При положительных крайней точкой, фиксируемой камерой, является крайне левая т. А - первая характерная точка. В ней луч визирования камеры касателен к полуцилиндрической поверхности, а значит, угол наблюдения равен нулю. При любой отражающей способности листа коэффициент отражения данного участка так же равен нулю. При движении к другому краю вдоль полуцилиндрической поверхности участки листа характеризуются различным сочетанием углов падения и наблюдения. До т. B (вторая характерная точка), расположенной на биссектриссе угла , наблюдается диффузное отражение. Окрестности т. В являются областью смешанного отражения, поскольку наряду с диффузной составляющей здесь появляется зеркальная, т.к. угол падения потока в этой точке равен углу отражения. Значения коэффициента отражения принимают здесь существенно большие значения. При дальнейшем движении по полуцилиндрической поверхности наблюдается вторая зона диффузного отражения. При достижении третьей характерной точки C касательная равна углу , падающий луч касателен к полуцилиндрической поверхности. Далее при любой отражающей способности образца коэффициент отражения данного участка равен нулю, поскольку освещение не попадает на этот участок. Четвертой характерной точкой является точка D - другой край полуцилиндрической поверхности. Отмеченные на поверхности листа реальные точки его поверхности A, B, C и D на снимке проецируются соответственно в точки , , и .

Камера создает изображение листа в пределах точек - в плоскости, перпендикулярной своей оптической оси. Яркость каждого пикселя на снимке пропорциональна коэффициенту отражения участка поверхности листа , соответствующему данному пикселю (фиг. 2). Для снимка в градациях серого пиксели на снимке характеризуются определенным уровнем серого. Область смешанного отражения из-за наличия зеркальной компоненты имеет вид светлой полосы, параллельной оси цилиндра. При сохранении снимка в 8 - битном формате максимальное значение интенсивности (уровень белого) пикселя на снимке составляет 255 ед. Нулевое значение соответствует уровню черного. Пиксели, лежащие на линии, перпендикулярной оси образующего цилиндра (, где M - количество пикселей на снимке, соответствующее ширине образца) используют для определения коэффициентов отражения различных точек поверхности листа. Пиксели на параллельных оси линиях (, где K - количество пикселей на снимке, соответствующее длине образца) используют как повторности измерения, для повышения точности измерений.

Для перехода от измеренного по цифровому снимку степени серого (яркости) пикселя к коэффициенту отражения соответствующего ему участка поверхности образца применяют формулу линейной интерполяции

,

где и- коэффициенты отражения эталонов

(близкие соответственно к 0 и 100 %);

и - яркости пикселей их изображений,

измеренные по цифровому снимку.

Известные программные средства, например, программа ImageJ, позволяют визуализировать распределение полей яркости на снимке в виде кривой в прямоугольных координатах (фиг. 3). На таком графике область зеркального отражения выглядит пиком на достаточно плавной кривой, соответствующей диффузному отражению. Форма индикатрисы отражения интегрально характеризует состояние растения.

Рассмотренные положения раскрывают физическую основу предлагаемого технического решения (фиг. 4). Лист растения симметрично размещают на цилиндрической поверхности. Измерения ведут для симметричных относительно центральной жилки участках поверхности листа слева (L) и справа (R).

Ткани листьев растений имеют ячеистую структуру, в которой происходят многократные отражения и преломления падающего света, формирующие отражательные свойства его поверхности. Они, в свою очередь, зависят от размера, формы и количества клеток в ткани, ее пигментного состава, влагообеспеченности, содержания элементов питания, то есть от параметров, по которым можно судить о состоянии растения в целом.

В положении I, когда источник света находится по одну сторону (условно слева) от камеры, определяют коэффициенты отражения: смешанного потока для левого участка и диффузной составляющей для правого участка . Переводя источник света в положение II, по другую сторону (условно справа) от камеры, определяют коэффициенты отражения: смешанного потока для правого участка и диффузной составляющей для левого участка . Эти полученные с помощью аппаратных средств четыре параметра являются исходными для алгоритма обработки, позволяющего численно оценить стрессовое состояние растений по его 1) функциональному состоянию (по среднему значению соотношения коэффициентов отражения смешанного потока и его диффузной составляющей) левых и правых участков поверхности листа и 2) стабильности развития (по ФА билатерального признака ).

Расчетные формулы: ; ; ; .

При высоких уровнях стресса, вызванного существенным отклонением от нормы условий окружающей среды, удобным инструментом экологического мониторинга является оценка функционального состояния растений по выбранному признаку . Морфогенетический подход в этом случае может дать неразличимые значения данного признака для билатеральных структур. При непродолжительном стрессе и/или низких уровнях наоборот, его влияние может не сказаться существенным образом на функциональном состоянии растений (величине ), однако проявится в нестабильности их развития, характеризуемого значимыми различиями билатерального признаков. Поскольку заранее невозможно предсказать силу влияния внешних факторов на состояние растения, универсальным подходом является одновременное определение как функционального состояния растений, так и стабильности их развития при проведении экологического мониторинга.

Cпособ осуществляют следующим образом.

Лист растения, стрессовое состояние которого необходимо оценить, размещают на цилиндрической поверхности. При этом достаточно, что бы лист при его плотном прилегании охватывал половину цилиндра. Центральная жилка (ось симметрии листа) должна располагаться вдоль оси цилиндра, по центру его половины.

Цифровую камеру размещают напротив центра листа, на линии, перпендикулярной оси цилиндра. В поле зрения камеры размещают эталоны с известными коэффициентами отражения. Источник света, создающий параллельный поток, размещают на линии, отклоненной под углом 20° в одну сторону от линии визирования камеры (точка пересечения линий лежит на оси цилиндра). При этом угле положение участков поверхности с диффузным и смешанным отражением максимально разнесено в пределах границ цифрового снимка, поскольку расстояние составляет одну треть от .

Производят первый снимок камерой. Изменяют положение источника света на симметричное относительно линии визирования камеры. Производят второй снимок. Определяют яркость изображений эталонов на снимках, по известным значениям коэффициентов их отражения определяют коэффициенты отражения участков поверхности листа. При этом коэффициенты отражения участков поверхности листа определяют по яркости соответствующих пикселей на снимках вдоль линий, перпендикулярных оси цилиндрической поверхности, участки изображения поверхности листа на параллельных оси цилиндра линиях используют для получения повторностей измерений.

Распределение поля яркости на цифровом снимке визуализируют в виде кривой (индикатрисы) зависимости коэффициента отражения от линейной координаты, измеряемой вдоль прямой, перпендикулярной линии визирования камеры. На полученной кривой смешанного отражения выделяют участок резкого всплеска, соответствующую появлению зеркальной составляющей отражения, определяют положение данного участка относительно края снимка и ее размер. На том же расстоянии от другого края снимка (симметрично относительно проекции центральной жилки на указанную линейную координату) выделяют участок диффузной составляющей отражения того же размера.

Другой равноценный вариант выделения участков - непосредственно по таблице исходных данных коэффициентов отражения.

Находят коэффициенты отражения для каждого выделенного участка для смешанного потока и его диффузной составляющей при первом и и втором и положении источника света.

Находят значения билатерального признака для выделенных участков листа и . Для повышения точности производят повторные измерения на снимках вдоль линий, параллельных оси цилиндра.

Находят среднее значение билатерального признака , по которому судят о функциональном состоянии растения.

Находят значение ФА билатерального признака , по которому судят о стабильности развития растения.

Для повышения точности определения и находят их средние значения по повторным измерениям.

Пример 1. В лаборатории энергоэкологии светокультуры ИАЭП весной 2023 г. в искусственных условиях выращивали рассаду огурца (Cucumis Sativus). Изучали влияние спектра излучения на состояние растений. Часть растений выращивали под люминесцентными лампами (ЛЛ), часть - под светодиодными источниками (СД) с красно-синим спектром при прочих равных условиях окружающей среды.

Исследуемые листья имели ширину порядка 10 см. Использовали цилиндр, вокруг которого оборачивали лист. Чтобы разместить лист во всю его ширину на половине цилиндрической поверхности его диаметр был взят 3 см. При поочередном изменении положения источника света получали два цифровых снимка. Калибровку производили по двум эталонам.

Разрешение цифрового снимка составляло 640 пиксель по ширине проецируемой поверхности листа. На фиг. 5 представлены значения коэффициентов отражения участков поверхности листа растения, выращенного под ЛЛ. Данные представлены в таблице, для каждого пикселя при обоих положениях источника света.

Анализ табличных данных показывает, что резкое увеличение коэффициента отражения (появление зеркальной составляющей в смешанном отражении для условно левого участка L) наблюдается с 211 по 215 пиксель. Здесь расположен блок данных . Данные для этих же пикселей, но при другом положении источника света составляют блок (диффузное отражение для условно левого участка L). Центром симметрии снимка, соответствующим середине листа, являются пиксели 320 и 321. На том же расстоянии в 210 пиксель, но от другого края снимка, начиная с 430 пикселя и по направлению к центру симметрии, до пикселя 426, располагается зона диффузного отражения для условно правого участка R при положении I источника света и зона смешанного отражения этого участка при положении II источника света.

На фиг. 6 показано определение итоговых показателей и их средних значений. У растений, выращенных под ЛЛ, среднее значение билатерального признака =3,662 отн. ед. Величина =0,0187 отн. ед.

Аналогичные измерения проводили для растений, выращенных под СД. У них среднее значение билатерального признака =3,837 отн.ед., т.е. отличия несущественны (менее 5%). Это означает, что спектр излучения оказал слабое влияние на изменение отражающей способности листьев, незначительно повлиял на функциональное состояние растений.

Однако величина =0,0241 отн.ед., что больше аналогичного показателя для ЛЛ на 30%. Это означает, что спектр излучения повлиял на стабильность развития растения, на тонкие механизмы управления гомеостазисом, что пока не проявилось в физиологических процессах. Увеличение ФА свидетельствует о менее благоприятном спектре СД по сравнению с ЛЛ.

Пример 2. Аналогичные измерения проводили при исследовании влияния водного режима на отражательные свойства листьев растений перца (Capsicum Annuum L.).

Контрольные и опытные растения были обеспечены нормальным поливом в течение всего времени выращивания, однако опытные были ограничены в поливе за несколько дней до измерений.

Были получены следующие данные:

В контроле =3,317 отн.ед., =0,0582 отн.ед.

В опыте =2.620 отн.ед., =0,0576 отн.ед.

У опытных растений снизилась доля зеркальной составляющей в смешанном отражении, что отразилось в снижении показателя на 20% по сравнению с контрольными по причине падения тургора листьев вследствие недостаточного полива растений. Различия в величине ФА несущественные, поскольку растения формировались в одинаковых нормальных условиях, снижение уровня полива в предшествующее эксперименту время не повлекло снижению стабильности их развития.

При нахождении по результатам проведения экологического мониторинга соответствующих зависимостей параметров растений от уровня действующих факторов окружающей среды возможна оптимизация параметров окружающей среды.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, растениеводству, и экспериментальной биологии. В способе освещают лист и эталоны направленным потоком света от источника, измеряют интенсивность отраженного смешанного потока и его диффузной составляющей. Лист размещают на цилиндрической поверхности так, чтобы центральная жилка листа располагалась вдоль оси цилиндра. В качестве приемника отраженного света используют цифровую камеру, расположенную напротив центра листа. Получают два цифровых снимка при симметричных положениях источника света под углом 20 градусов с одной и другой стороны от линии визирования камеры на центр листа. Производят калибровку снимков по изображениям поверхностей эталонов на снимках. По известным значениям коэффициентов их отражения определяют коэффициенты отражения участков поверхности листа. Измеряют коэффициенты отражения участков поверхности листа по яркости соответствующих пикселей на снимках вдоль линий, перпендикулярных оси цилиндрической поверхности. Участки изображения поверхности листа на параллельных оси цилиндра линиях используют для получения повторностей измерений, выделяют область смешанного отражения на индикатрисе коэффициентов отражения по максимальному значению коэффициента отражения. В качестве области диффузного отражения принимают участок поверхности листа, расположенный симметрично выделенной области смешанного отражения относительно главной жилки листа. В качестве билатерального признака используют отношение коэффициентов смешанного и диффузного отражения у выделенных симметричных областей. О функциональном состоянии растения судят по среднему значению величины найденного билатерального признака, выраженного в относительных единицах, при отличиях коэффициентов менее 5% – незначительное влияние на функциональное состояние растения. О стабильности развития растения судят по флуктуирующей асимметрии билатерального признака, увеличение которой на 30% свидетельствует о влиянии спектра на стабильность развития растения. Способ обеспечивает реализацию экологического мониторинга стрессовых состояний растений, расширение функциональных возможностей, повышение оперативности, достоверности и точности измерений, снижение их трудоемкости. 6 ил., 2 пр.

Способ экологического мониторинга стрессовых состояний растений, заключающийся в том, что освещают лист и эталоны направленным потоком света от источника, измеряют интенсивность отраженного смешанного потока и его диффузной составляющей, отличающийся тем, что лист размещают на цилиндрической поверхности так, чтобы центральная жилка листа располагалась вдоль оси цилиндра, в качестве приемника отраженного света используют цифровую камеру, расположенную напротив центра листа, получают два цифровых снимка при симметричных положениях источника света под углом 20 градусов с одной и другой стороны от линии визирования камеры на центр листа, производят калибровку снимков по изображениям поверхностей эталонов на снимках, по известным значениям коэффициентов их отражения определяют коэффициенты отражения участков поверхности листа, измеряют коэффициенты отражения участков поверхности листа по яркости соответствующих пикселей на снимках вдоль линий, перпендикулярных оси цилиндрической поверхности, участки изображения поверхности листа на параллельных оси цилиндра линиях используют для получения повторностей измерений, выделяют область смешанного отражения на индикатрисе коэффициентов отражения по максимальному значению коэффициента отражения, в качестве области диффузного отражения принимают участок поверхности листа, расположенный симметрично выделенной области смешанного отражения относительно главной жилки листа, в качестве билатерального признака используют отношение коэффициентов смешанного и диффузного отражения у выделенных симметричных областей, о функциональном состоянии растения судят по среднему значению величины найденного билатерального признака, выраженного в относительных единицах, при отличиях коэффициентов менее 5% – незначительное влияние на функциональное состояние растения, о стабильности развития растения судят по флуктуирующей асимметрии билатерального признака, увеличение которой на 30% свидетельствует о влиянии спектра на стабильность развития растения.