RU2507517C1 - Method for controlling soil respiration in plantings - Google Patents

Method for controlling soil respiration in plantings Download PDF

Info

Publication number
RU2507517C1
RU2507517C1 RU2012134524/15A RU2012134524A RU2507517C1 RU 2507517 C1 RU2507517 C1 RU 2507517C1 RU 2012134524/15 A RU2012134524/15 A RU 2012134524/15A RU 2012134524 A RU2012134524 A RU 2012134524A RU 2507517 C1 RU2507517 C1 RU 2507517C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
area
controlled
controlled area
planting
sowing
Prior art date
Application number
RU2012134524/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Николаевич Аканов
Игорь Эдуардович Аканов
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова
Priority to RU2012134524/15A priority Critical patent/RU2507517C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507517C1 publication Critical patent/RU2507517C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: controlled area in the planting is chosen and prepared, the procedure for controlling of soil respiration is carried out in the chosen controlled area in the planting by measuring the amount of accumulation (loss) of gaseous respiratory substrate CO2 (O2) in a sealed chamber, with which the controlled area is covered. Preparation of controlled area additionally includes such sowing seeds when a part of the area is left unsown. For measurement two different sealed chambers are used separately and alternately, with one of which the part of controlled area of the planting just sown with plants is covered entirely, and with another one additionally to the above area the unsown part of the controlled area of the planting is covered partially or completely. At that the amount of soil respiration attributable to the square of the controlled area of planting is calculated by determining the difference between the measurement results obtained with the above sealed chambers, multiplied by the ratio of the square of the controlled area of planting to the difference of squares of bases of above two sealed chambers.
EFFECT: ability to study in the field, and at the same time the interaction integrity of the root and ground parts of plants is not violated.
1 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при мониторинге посевов и земель сельхозназначения, а также при экологическом обустройстве окружающей среды с применением озеленительных технологий.The invention is intended for use in agriculture in monitoring crops and agricultural land, as well as in the environmental management of the environment using greening technologies.

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.Organic life in crops is carried out in two environments: surface air and in the soil. Moreover, the biological activity in the surface air is accompanied by photosynthetic and respiratory CO 2 and O 2 - gas exchange in the aerial parts of plants, and in the soil - by the respiration of the root system of plants, soil animals and microorganisms.

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).Diffusive gas exchange flows of carbon dioxide and oxygen from the aboveground parts of plants and from the soil are accumulated in an aerotope (surface air enclosed in a space bounded by the soil surface and the upper boundary of the vegetation cover), forming its carbon dioxide and oxygen concentration background (V. Larcher, “Plant Ecology” "," Mir "Publishing House, Moscow, 1978, p.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.For a correct assessment of gas exchange activity in sowing, it is important to single out the contribution made separately by soil respiration and gas exchange of aboveground plant phytomass to the general dynamics of changes in this concentration background.

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.Taking into account the existing experience (S.V. Norkin, A.F. Chudnovsky, “Energy and mass transfer in the plant – soil – air system”, Leningrad, Gidrometeoizdat, 1975, p. 252–270), the current task is soil respiratory components in the total gas exchange flow in crops.

В известных способах для контроля дыхания почвы используются разные приемы подготовки контролируемого участка посева и измерения газообмена.In the known methods for controlling the respiration of the soil, various methods are used for preparing a controlled site for sowing and measuring gas exchange.

Известны следующие приемы подготовки: неразрушающий, когда сохраняется целостность растений, и разрушающий, когда надземная часть растений отрезается от корневой.The following preparation methods are known: non-destructive, when the integrity of the plants is preserved, and destructive, when the aerial part of the plants is cut off from the root.

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.In this case, to measure gas exchange, a storage volume is used in the form of a sealed chamber, which covers a controlled seeding area for the duration of the measurement. As a result, the chamber naturally accumulates (decreases) the gaseous photosynthetic and respiratory substrate CO 2 , due to photosynthesis and respiration processes, the amount of which is measured using an infrared gas analyzer.

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.A known non-destructive method for controlling the respiration of intact plants is described in: 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.Inside the sealed chamber there is a partition that divides the chamber into two parts: the upper one, in which the aerial part of the plants is located, the lower one with the root part. The stem of each plant is fixed in one of the holes in the septum. Stem air insulation is carried out using some kind of elastic compaction, for example, jelly-like agar-agar.

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.The disadvantage of this method is that the phytocenosis thus controlled is a simplified model compared to the in nature phytocenosis due to the lack of free air flow between the root part and the aerotope, and in addition, the known method is unsuitable for use in the field.

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.A well-known destructive control method is described in the work: Kolosov S.I. "Method for the determination of CO 2 - gas exchange of crops." Proceedings of the Komi Science Center of the Ural Branch of the Academy of Sciences of the USSR, No. 94, Syktyvkar, 1988, p.

В известном способе контроль дыхания почвы осуществляют с помощью герметичной камеры, которой накрывают участок посева с предварительно удаленной надземной частью растений.In the known method, the control of soil respiration is carried out using a sealed chamber, which covers the sowing area with the previously removed aboveground part of the plants.

Недостатком известного способа контроля является привнесение в результаты измерения дополнительного элемента неопределенности, вызванного травмирующим воздействием на растения.The disadvantage of this control method is the introduction into the measurement results of an additional element of uncertainty caused by traumatic effects on plants.

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.The goal was to develop a method for controlling soil respiration in crops, equally suitable for use in both laboratory and field conditions and at the same time not violating the integrity of the interaction of the root and aboveground parts of plants.

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.This goal is achieved due to the fact that at the stage of preparation, an uneven sowing is additionally carried out on the selected soil plot, leaving part of the plot free from sowing, while the other part is sown as well as the entire crop. Such a distribution may, for example, be as shown in FIG. Inside the sowing 1, a controlled area is allocated along the border 2, which has an un seeded part 3 and an seeded part 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.At the same time, it is taken into account that in a sufficiently developed crop, the root systems of individual plants, overlapping each other and intertwining, form a horizontally uniform distribution of the root mass under the soil surface.

Следовательно, можно считать, что таким же горизонтально однородным будет дыхательный поток по всей контролируемой площади, включая свободную от растений часть.Therefore, we can assume that the respiratory flow over the entire controlled area, including the plant-free part, will be equally uniform.

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.As can be seen, in this case, the relationship between the individual components of the sowing is not lost, but only the structure of the sowing is slightly deformed. It becomes possible to control the same sowing many times at different stages of development.

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.Another distinguishing feature is the change in the procedure for controlling soil respiration using instead of one two different airtight chambers with different base areas. One of these chambers covers completely only the sown part of plants 4 of the controlled plot of sowing. The other chamber has a base, the dimensions of which additionally allow, in addition to the seeded part, to cover completely or partially also the unseeded part 3.

Указанные камеры могут иметь, например, форму цилиндра с высотой, позволяющей свободно разместить растения.These chambers may, for example, have the shape of a cylinder with a height that allows free placement of plants.

Заявленный способ осуществляется путем измерения газообмена тех объектов, которыми отдельно накрывают каждую из указанных выше двух камер.The claimed method is carried out by measuring the gas exchange of those objects that separately cover each of the above two chambers.

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.As a result, in the chamber covering the seeded part 4 of the controlled area, the total gas exchange, consisting of the gas exchange of the aboveground part of the plants and respiration of the soil in this area, is measured. At the same time, in another chamber with a large base, there is an additional accumulation (decrease) of respiratory gaseous substrate CO 2 (O 2 ), caused by respiration of the soil in the area not sown by plants. As a result, determining the difference between the results of two measurements and multiplying this difference by the ratio of the area of the controlled sowing area to the difference of the base areas of the two chambers, soil respiration is calculated over the entire area of the controlled sowing area.

Claims (1)

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. A method for controlling soil respiration in a crop, including selecting and preparing a controlled area for sowing, as well as a procedure for controlling soil respiration in a controlled area selected in a crop by measuring the accumulation (loss) of gaseous respiratory substrate CO 2 (O 2 ) in an airtight chamber, which cover the controlled area of sowing, characterized in that the preparation of the controlled area additionally includes such seeding of seeds, in which part of the controlled area is left un sown, and for measurement Two different sealed chambers are used separately and alternately, with the help of one of which completely cover only the part of the controlled sowing area sown by plants, and with the help of the other, in addition to the above area, partially or completely also the unseeded part of the controlled sowing area is covered, and the amount of soil respiration per the area of the controlled seeding area, calculated by determining the difference between the measurement results obtained using the above sealed chambers, Multiplication by the ratio of the area of controlled section sowing to the difference areas bases above two sealed chambers.
RU2012134524/15A 2012-08-13 2012-08-13 Method for controlling soil respiration in plantings RU2507517C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134524/15A RU2507517C1 (en) 2012-08-13 2012-08-13 Method for controlling soil respiration in plantings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134524/15A RU2507517C1 (en) 2012-08-13 2012-08-13 Method for controlling soil respiration in plantings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507517C1 true RU2507517C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134524/15A RU2507517C1 (en) 2012-08-13 2012-08-13 Method for controlling soil respiration in plantings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507517C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1393351A1 (en) * 1986-11-28 1988-05-07 Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) Meter of photosynthetic activity of plants
RU2001194C1 (en) * 1991-07-08 1993-10-15 Алексей Владимирович Наумов Device for measuring intensity of gas exchange in soil specimens
EP1262775A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 STAAT DER NEDERLANDEN te dezen vertegenwoordigd door de Directeur-Generaal van de Rijkswaterstaat Method and device for soil sampling
RU2399194C2 (en) * 2008-11-06 2010-09-20 Гну Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Агрохимии Им. Д.Н. Прянишникова Method and device of air regime control in root medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1393351A1 (en) * 1986-11-28 1988-05-07 Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) Meter of photosynthetic activity of plants
RU2001194C1 (en) * 1991-07-08 1993-10-15 Алексей Владимирович Наумов Device for measuring intensity of gas exchange in soil specimens
EP1262775A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 STAAT DER NEDERLANDEN te dezen vertegenwoordigd door de Directeur-Generaal van de Rijkswaterstaat Method and device for soil sampling
RU2399194C2 (en) * 2008-11-06 2010-09-20 Гну Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Агрохимии Им. Д.Н. Прянишникова Method and device of air regime control in root medium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЛОСОВ С.И. Метод определения СО 2 - газообмена посевов. Труды Коми научного центра Ур О АН СССР. - Сыктывкар, 1998, №94, с.89-95. *
КОЛОСОВ С.И. Метод определения СО- газообмена посевов. Труды Коми научного центра Ур О АН СССР. - Сыктывкар, 1998, No.94, с.89-95. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Syswerda et al. Ecosystem services along a management gradient in Michigan (USA) cropping systems
Hernandez-Ramirez et al. Carbon dioxide fluxes in corn–soybean rotation in the midwestern US: Inter-and intra-annual variations, and biophysical controls
Zhang et al. Evapotranspiration components determined by sap flow and microlysimetry techniques of a vineyard in northwest China: Dynamics and influential factors
Pyšek et al. Effects of abiotic factors on species richness and cover in Central European weed communities
Basso et al. Simulating crop growth and biogeochemical fluxes in response to land management using the SALUS model
Liu et al. Responses of yield and water use efficiency to irrigation amount decided by pan evaporation for winter wheat
Nardino et al. Annual and monthly carbon balance in an intensively managed Mediterranean olive orchard
Consoli et al. Determination of evapotranspiration and annual biomass productivity of a cactus pear [Opuntia ficus-indica L.(Mill.)] orchard in a semiarid environment
Brisson et al. Adaptation of the crop model STICS to intercropping. Theoretical basis and parameterisation
Anapalli et al. Quantifying water and CO2 fluxes and water use efficiencies across irrigated C3 and C4 crops in a humid climate
Soto et al. Simulation of tomato growth, water and N dynamics using the EU-Rotate_N model in Mediterranean greenhouses with drip irrigation and fertigation
Miao et al. Cultivation and grazing altered evapotranspiration and dynamics in Inner Mongolia steppes
Pietsch et al. Using mechanistic modeling within forest ecosystem restoration
Maggard et al. Fertilization reduced stomatal conductance but not photosynthesis of Pinus taeda which compensated for lower water availability in regards to growth
Alberto et al. Straw incorporated after mechanized harvesting of irrigated rice affects net emissions of CH4 and CO2 based on eddy covariance measurements
CN103308664B (en) Ridge body soil greenhouse gas detection device
Gimbel et al. Drought in forest understory ecosystems–a novel rainfall reduction experiment
Uliarte et al. Seasonal dynamics of CO2 balance and water consumption of C3 and C4-type cover crops compared to bare soil in a suitability study for their use in vineyards in Germany and Argentina
Jongen et al. Precipitation variability does not affect soil respiration and nitrogen dynamics in the understorey of a Mediterranean oak woodland
Yao et al. The role of maize plants in regulating soil profile dynamics and surface emissions of nitrous oxide in a semiarid environment
Rasse et al. Modelling short-term CO2 fluxes and long-term tree growth in temperate forests with ASPECTS
Li et al. Modification of CSM-CROPGRO-Cotton model for simulating cotton growth and yield under various deficit irrigation strategies
Seidel et al. Estimation of the impact of precrops and climate variability on soil depth-differentiated spring wheat growth and water, nitrogen and phosphorus uptake
Lindner et al. Carbon dioxide exchange and its regulation in the main agro-ecosystems of Haean catchment in South Korea
Rosas-Anderson et al. Partitioning between evaporation and transpiration from Agrostis stolonifera L. during light and dark periods

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150814