SU1496703A1

SU1496703A1 - Способ диагностики функционального состо ни растений

Info

Publication number: SU1496703A1
Application number: SU864100723A
Authority: SU
Inventors: Николай Софронович Балаур; Михаил Иосифович Копыт
Original assignee: Институт физиологии и биохимии растений АН МССР
Priority date: 1986-08-05
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1989-07-30
Also published as: MD574C2; MD574B1

Abstract

Изобретение относитс к физиологии растений и может быть использовано в сельском хоз йстве при оценке физиологического состо ни растений и их адаптации к неблагопри тным услови м среды. Цель изобретени - повышение точности диагностики и снижение трудоемкости. Дл осуществлени способа на растени прикрепл ют датчики, с помощью которых измер ют скорость транспирации воды с единицы листовой поверхности (Е) и разность температур между листь ми и окружающей средой, по которым определ етс разность температур между растением и средой как средн дл всех листьев, после чего определ ют тепловые потери в единицах мощности по соотношению Q =LE + ΑΔТ, где L - удельна теплота парообразовани

α - коэффициент теплопередачи

ΔТ - средн температура растени . После измерени стационарного уровн тепловых потерь на растени воздействуют стрессовым фактором, что приводит к "всплеску" тепловых потерь и последующей стабилизации этих значений на новом стационарном уровне. Таким образом, определение тепловых потерь растительного организма как суммы потерь на транспирацию и теплопередачу позвол ет по стационарному уровню тепловых потерь оценивать физиологическое состо ние организма в данных услови х среды, а по динамике тепловых потерь оценивать адаптацию к изменению условий произрастани . 1 ил.

Description

. Изобретение относитс к физиологии растений и может быть использовано в сельском хоз йстве при оценке физиологического состо ни растений и их адаптации к неблагопри тным услови м среды, а также решении смежных задач.

Целью изобретени вл етс повышение точности диагностики и снижение трудоемкости.

На чертеже представлены графики изменени тепловых энергетических

потерь (а) и изменени отношени сырой биомассы к сухой (б) в ответ на насьш1ение почвы водой до полной вла-, гоемкости.

Способ осуществл ют следующим образом.

На растени , наход щиес в данных услови х окружающей среды, прикрепл ют датчики, с помощью которых измер ют скорость транспирации воды с единицы .листовой поверхности расте3 . 149 НИИ (Е) и разности температур между листь ми и окружающей средой, по которым определ ют разность температур между растением и средой, как сред- н дл всех листьев (Д Т). Тепловые потери определ ютс в единицах мощности по формуле

Q LE + 6i.fiiT,

где L - удельна теплота парообра- зовани , вл кица с линейной функцией, от температуры; об - коэффициент теплопередачи, которьй определ етс предварительно опытным путем с по- мощью листовой модели. При изменении условий окружающей среды по динамике тепловых потерь оцениваетс изменение функционального состо ни растений.

Пример 1. Необходимо рассчитать тепловые потери с единицы площади растений кукурузы на фазе 3-х листьев, наход щихс при ZS C.

Пусть текущее значение тран- спирации растений. В таком случае скорость транспирации воды с единицы листовой поверхности B;-BJ.,

Е

/itNZS

i

J

где ut -.промежуток времени мелду

измерени ми В к В - ; N - количество растений.в измерительной камере; S - площадь j-ro листа. В данном примере Л t 1 ч, j 3,так как растени наход тс в фазе 3-х листьев N-5 растений кукурузы т.е. полученное значение транспирации среднее по 5 растени м.

Значени Sj определ ютс планиметрически , как средние дл всех растений , наход щихс в измерительной камере. S 5,3 см; S 7,1

. 5,3 см; 52 7,1 СМ} 5, 1,5 см ; 2l Sj 13,9 см.

Текупще значени транспирации соответственно равны В 74,3 г;

В

Ч

73,1.

- Е . .

- 0,.017 ---г. ч см

o 5 0

5

0

сти листовой пластины и растени при этом не повреждаютс . В данном примере

ЛТ, 1,4 С; Ы 1,8 С; ДТ- 0,8°С.

При этом доверительньш интервал при уровне значимости 95% не превышает 0,2 С, Уровень доверительного ;интервала + 0,2 С выбран исход из :Того, что погрешность датчика изме- рени разности температур лист-воздух лежит, в этих пределах. Например, дл каждого 2-го листа растений кукурузы , дл которых вз т данный пример , в данном интервале времени значени измерений ДТ второго листа составили 1,80°С; 1, 1,7б с. Результат математической обработки дает величину ЛТ, 1,81 +. 0,12 с, т.е. доверительнь:й интервал входит в указанный предел О,.

Среднюю температуру растени определ ют как среднюю по его листь м. Это допущение прин то по причине того, что теплообмен растений со средой в основном определ етс теплообменом между листь ми и окружающим воздухом. Таким образом, в нашем примере

ЛТ

ГUTj STs

,13 + 7j.1i1j,,

Тз79

1,.

Скорость -тепловых потерь

Q LE + ctAT,

где Ь - удельна теплота парообразовани воды - линейна функци от температуры; tL - коэффициент теплопередачи. Дл температуры - L 2532 Дж/г. Коэффициент оС определен экспериментально с помощью листовой модели, на которую подавалась электрическа мощность Р. При этом фиксировалось измерение разности температур между моделью и воздухом ЛТм.

Разность температур между листь - ми и воздухом uTj определ ют дл каждого уровн листьев как среднюю по 3-4 измерени м, причем измерение температуры осуществл ют с поверхноoi

Р

Тт7

4,0 мВс/см град.

Татсим образом, тепловые потери растений кукурузы с единицы листовой поверхности составл ют

Q 2532 Дж/r . 0,017 г/ч см + +4,0 мВт/см2. град ,5°С 11,9 + + 6,0 17,9 мВт/см,

Измерение предлагаемым способом провод т в услови х контролируемого климата.

Пример 2. Необходимо оценить динамику физиологического состо ни растений кукурузы (гибрид М 257) на фазе трех листьев в процессе их адаптации к переувлажнению почвы.

Оценку осуществл ют по традиционным физиологическим параметрам: удельной скорости прироста сухой био- массы (в пересчете на 1 г сухой биомассы ) ; содержанию воды в ткан х; а также предлагаемым способом - по изменению тепловых потерь растений. Растени в вегетационных сосудах выращивают в установке искусственно

го климата в нормальных дл кукурузы услови х (температура воздуха +22 с, фотопериод 16 ч, влажность почвы 60% от ПВ) . По достижении растени ми фазы трех листьев вегетационные сосуды насьщают водой до полной влаго- емкостй. За трое суток до начала действи стресса и вплоть до окончани испытаний с интервалом в 1 сут берут пробы на определение сухой биомассы Wg и содержание воды в ткан х, о котором суд т по отнощению сьфой биомассы W к сухой W(j. Тепловые потери растений определ ют по непрерывным измерени м транспирации и разности температур между листь ми всех русов и окружающей средой (см. чертеж).

Как видно из чертежа, всплеск тепловых потерь после залива сопровождаетс соответствующими изменени ми других физиологических параметров, характеризующих адаптивную реакцию растений на залив. Стабилизаци всех параметрбв наступает через 5 сут после залива, что свидетельствует об адаптации растений к изменившимс услови м произрастани . Новый стационарный уровень тепловых потерь характеризует новое (адаптированное) физи- 50 адапта1 ию к изменению условий произологическое состо ние растительного

5/

о7 ) ю .

о- 15 20 49670 .3 6

организма. Поскольку тепловые потери вл ютс интегральным параметром, завис щим от всей совокупности процессов , протекающих в растении, их изменение (Д Q) может служить количественной мерой при оценке функционального состо ни растительного организма.

Примеры, а также проверка способа на других видах стресса (низкие и высокие температуры) позвол ют прийти к заключению, что тепловые энергетические потери могут количественно характеризовать. физиологическое состо ние растительного организма в измен ющихс услови х окружающей среды и адаптацию растений к ним.

Формула

изобретени

15 20

Способ диагностики функционального состо ни растений, включающий измерение физиологического показате- 25 л растений, по значению которого оценивают функциональное состо ние до и после воздействи неблагопри т- ньм фактором, отличающий- с тем, что, с целью повьшгени точности диагностики и снижени трудоемкости , в качестве физиологического показател непрерывно измер ют транспирацию растений Е, дополнительно измер ют разность температур между листь ми и окружающей средой

Л Т, определ ют тепловые потери Q по формуле

30

35

Q LE + oi. Д Т,

где

т,

удельна теплота парообразовани воды; oi - .коэффициент теплопередачи,

определ емый предварительно. опытным путем,

при этом по стационарному уровню тепловых потерь оценивают функциональ-. мое состо ние растени в данных услови х среды, а по динамике изменени тепловых потерь оценивают его

растани ,

ВО

I

&Q

, t

1 2 3 if 5 В 78 3 Ю S

&Q

утки

, t.cymnu

Claims

20 Формула изобретения

Способ диагностики функционального состояния растений, включающий измерение физиологического показате25 ля растений, по значению которого оценивают функциональное состояние до и после воздействия неблагоприятным фактором, отличающийс я тем, что, с целью повышения эд точности диагностики и снижения трудоемкости, в качестве физиологического показателя непрерывно измеряют транспирацию растений Е, дополнительно измеряют разность температур между листьями и окружающей средой 35 Δ Т, определяют тепловые потери Q по формуле

Q = LE + oL· Δ Т,

4Q где L - удельная теплота парообразования воды;

©4 - коэффициент теплопередачи, определяемый предварительно. опытным путем, ) при этом по стационарному уровню тепловых потерь оценивают функциональ-. ное состояние растения в данных условиях среды, а по динамике изменения тепловых потерь оценивают его адаптацию к изменению условий произрастания.

Q