Способ листовой диагностики потребности растений в минеральных элементах питания Российский патент 2024 года по МПК A01G7/00 B01D15/00 G01J3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к агрономической химии, и может быть использовано для диагностики потребности растений в элементах питания.

Известен способ листовой диагностики по изменению фотохимической активности хлоропластов при индивидуальном поочередном добавлении исследуемых элементов в суспензию хлоропластов растений [1]. Потребность в элементе устанавливают по увеличению, а избыток - по уменьшению фотохимической активности хлоропластов в сравнении с данными контрольного измерения фотохимической активности без добавления элемента.

Однако при индивидуальном подходе к каждому из исследуемых элементов невозможно оценить важнейший фактор в агрохимии - взаимодействие между ними, проявляющееся в увеличении (синергизм) или снижении (антагонизм) потребности растений в других элементах.

Взаимодействие между элементами учитывается путем определения фотохимической активности хлоропластов при добавлении в нее исследуемых элементов не индивидуально, а смесями, составленными по методике полного факторного эксперимента или дробной реплики [2].

При выполнении диагностических действий производят вытяжку суспензии хлоропластов из листьев культуры, подвергающейся диагностированию. В промежуточную пробирку из комплекта расходных материалов вливают растворы смеси солей исследуемых элементов питания, суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия [3]. Полученной смесью наполняют кварцевую светопроницаемую пробирку, которую засвечивают на фотометре с целью определения значения фотохимической активности хлоропластов.

Аналогичные действия проводят последовательно со всеми смесями солей элементов питания в объеме диагностики, сравнивают их с контрольным измерением и устанавливают потребность в исследуемых элементах питания. Учитывая, что во время проведения анализа активность хлоропластов постепенно снижается, в меню фотометра по ходу анализа предусмотрено не менее 8 контрольных измерений, относительно которых корректируются данные [4, с. 103].

Однако на практике наблюдается значительная вариация исходной оптической плотности растворов в кварцевой пробирке за опыт, снижающая точность диагностических данных. Причина тому - высокая вариабельность концентрации компонентов раствора в кварцевой пробирке, обусловленная разнящимся объемом растворов хлористого натрия, суспензии хлоропластов и красителя вследствие суммарной погрешности дозаторов при заполнении промежуточных пробирок.

Для повышения точности диагностики смесь раствора хлористого натрия, суспензии хлоропластов и красителя готовят в единой светозащитной емкости на всю разовую программу исследований, из которой удобно заполнять кварцевую пробирку (прототип) [5]. При этом исключают операции индивидуального для каждой исследуемой смеси солей элементов питания заполнения промежуточных пробирок обозначенными компонентами, являющиеся причиной повышения вариабельности их концентрации при засветке на фотометре.

Необходимость в промежуточных пробирках отпадает, используется лишь кварцевая пробирка. Сначала в нее пипеточным дозатором вносят исследуемую смесь солей элементов питания. Затем эту же кварцевую пробирку заполняют раствором из светозащитной емкости и засвечивают на фотометре. Аналогично в обусловленной последовательности поступают с другими смесями исследуемых солей элементов питания.

Недостатком прототипа является длительный процесс получения диагностических данных вследствие повторения одинаковой процедуры с каждой из исследуемых смесей элементов питания. Длительность диагностики обуславливает необходимость использования контрольных измерений, обслуживание которых дополнительно удлиняет процесс диагностики, а также увеличивает погрешность сопоставимости получаемых диагностических данных по различным исследуемым элементам питания.

Целью изобретения является ускорение диагностики и минимизация погрешности в получении диагностических данных.

Для достижения поставленной цели последовательно выполняют следующие приемы.

1) Растворы смесей солей исследуемых элементов питания одновременно забирают многоканальным пипеточным дозатором из пробирок комплекта расходных материалов и помещают в разделенные кварцевые пробирки.

2) Тем же дозатором из светозащитной емкости одновременно производят забор приготовленного раствора суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия и добавляют его одновременно в каждую из разделенных кварцевых пробирок.

3) Растворы в кварцевых пробирках засвечивают одновременно на многоканальном фотометре.

Вследствие одновременного выполнения приемов время на проведение диагностики сокращается пропорционально количеству исследуемых элементов питания. При этом существенным признаком изобретения является эффект синергии, заключающийся в устранении необходимости трудоемких и длительных по времени контрольных замеров вследствие одновременного анализа по всем исследуемым элементам питания. В условиях ограниченного времени жизни хлоропластов отсутствие необходимости корректировки данных по ходу анализа позволяет дополнительно экономить время и получить качественно новый эффект, заключающийся в снижении погрешности сопоставимости получаемых диагностических данных по различным исследуемым элементам питания.

На фиг. 1 показано использование многоканального пипеточного дозатора для забора солей исследуемых элементов питания из пробирок комплекта расходных материалов. По аналогичной схеме производят помещение этих солей в разделённые кварцевые пробирки, а также добавление в разделённые кварцевые пробирки раствора суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия.

На фиг. 2 показан забор многоканальным пипеточным дозатором из светозащитной ёмкости раствора суспензии хлоропластов, краски Тильманса и хлористого натрия.

Предложенный способ реализуют следующим образом. Из пробирок комплекта расходных материалов многоканальным пипеточным дозатором, например, производства фирмы MicroPette Plus DLab (Китай), одновременно забирают растворы смесей солей испытываемых элементов питания и помещают их в разделённые кварцевые пробирки (фиг. 1). Затем тем же дозатором из светозащитной ёмкости производят забор приготовленного раствора суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия (фиг. 2) и одновременно добавляют его в каждую из разделённых кварцевых пробирок (фиг. 1). После этого растворы в кварцевых пробирках одновременно засвечивают на многоканальном фотометре.

При выполнении одного анализа по прототипу кварцевую пробирку засвечивают на фотометре последовательно 24 раза: 16 засветок с исследуемыми неповторяющимися смесями элементов питания плюс 8 контрольных измерений, где смеси элементов питания не используют. По хронометражным данным затраты времени на диагностику составляют 24,0 мин (17,0 мин на обслуживание пробирок со смесями элементов питания плюс 7,0 мин на подготовку и засвечивание пробирок с раствором для контрольных измерений). Использование изобретения за счёт экономии времени при одновременном выполнении анализов по испытанию элементов питания, а также синергии устранения контрольных замеров, сокращает время диагностики до 8,7 мин, т.е. в среднем в 2,8 раза.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. СССР 952168, М. Кл.³ А01G 31/02. Способ обеспечения растений минеральными элементами / А.С. Плешков, Б.А. Ягодин (СССР). - № 2970658/30-15; заявл. 31.07.80; опубл. 23.08.82, Бюл. №31.

2. Пат. Российской Федерации 2541310, МПК A01G 7/00. Способ диагностики потребности растений в минеральных элементах питания / Гуреев И.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии». N2013118542/13; заявл. 22.04.2013; опубл. 10.02.2015, Бюл. №4.

3. Гуреев И.И. Адаптивная система удобрения сельскохозяйственных культур // Проблемы и перспективы научно-инновационного обеспечения агропромышленного комплекса регионов. Сборник докладов Международной научно-практической конференции. - г. Курск, 8-9 сентября 2020 г. - С. 50-54.

4. Гуреев И.И., Нитченко Л.Б., Прущик И.А. Углубленная адаптация технологий производства зерновых культур в Центрально-Черноземном регионе. - Курск: Курский федеральный аграрный научный центр, 2021. - 238 с. - DOI: 10.18411/978-5-907407-39-8-238.

5. Пат. Российской Федерации 2780843, МПК A01G 7/00. Способ листовой диагностики потребности растений в минеральных элементах питания / Гуреев И.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Курский федеральный аграрный научный центр». Заявка: 2021114102; заявл. 18.05.2021; опубл. 04.10.2022, Бюл. №28.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ диагностики потребности растений в минеральных элементах питания по величине фотохимической активности хлоропластов характеризуется тем, что включает в себя засветку на фотометре растворов со смесью солей исследуемых элементов питания совместно с раствором суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия, которые перед засветкой на фотометре готовят в единой светозащитной ёмкости, причём растворы смесей солей исследуемых элементов питания многоканальным пипеточным дозатором одновременно забирают из пробирок комплекта расходных материалов и помещают в разделённые кварцевые пробирки, затем многоканальным пипеточным дозатором из единой светозащитной ёмкости одновременно забирают раствор суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия и добавляют в разделённые кварцевые пробирки, растворы в кварцевых пробирках засвечивают одновременно на многоканальном фотометре. Изобретение позволяет ускорить диагностику и минимизировать погрешность в получении диагностических данных. 2 ил.

Способ диагностики потребности растений в минеральных элементах питания по величине фотохимической активности хлоропластов, характеризующийся тем, что включает в себя засветку на фотометре растворов со смесью солей исследуемых элементов питания совместно с раствором суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия, которые перед засветкой на фотометре готовят в единой светозащитной ёмкости, причём растворы смесей солей исследуемых элементов питания многоканальным пипеточным дозатором одновременно забирают из пробирок комплекта расходных материалов и помещают в разделённые кварцевые пробирки, затем многоканальным пипеточным дозатором из единой светозащитной ёмкости одновременно забирают раствор суспензии хлоропластов растений, краски Тильманса и хлористого натрия и добавляют в разделённые кварцевые пробирки, растворы в кварцевых пробирках засвечивают одновременно на многоканальном фотометре.