Способ определения лимитирующих элементов питания растенийПатент на изобретение №: 2073423 Автор: Ельников И.И., Кочетов А.Н. Патентообладатель: Почвенный институт им.В.В.Докучаева Дата публикации: 20 Февраля, 1997 Адрес для переписки: подача заявки10.02.1993 публикация патента20.02.1997 Изображения    Использование: сельское хозяйство. Сущность изобретения: определение лимитирующих элементов питания растений проводят путем отбора растительных образцов, анализа в них содержания не менее 5 элементов питания, определения нормативного содержания элементов путем последовательного выделения группы образцов с высоким содержанием каждого элемента и установления норматива по среднему значению парных соотношений элементов в этих группах, после чего определяют соотношение элементов в каждом образце и сравнивают с установленными нормативами. 8 табл. , , , , , , , , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в агроэкологии, агрохимии и почвенном мониторинге при определении состояния эффективного плодородия почв и оценке степени дефицитности поступивших в растение элементов. Цель обеспечение диагностики минерального питания растений с учетом взаимодействия элементов при полном отсутствии нормативных данных по элементному составу растений и показателей их продуктивности. Изобретение отличается от аналогов тем, что во всех существующих методах диагностики питания растений [1] (прототип и базовый образец) для выявления лимитирующих элементов проводят сравнение фактического содержания элемента в растительном образце с его оптимумом (нормативным содержанием) для данного органа и фазы развития растений. При проведении диагностики питания растений по соотношению элементов также требуется сравнение фактических соотношений элементов в растительном образце с нормативными. Разработка нормативов содержания отдельных элементов в разных органах растений требует многолетних исследований в полевых опытах и трудоемких работ по учету продуктивности растений (зеленой и сухой массы растений) по фазам вегетации, величины и качества продукции, что приводит к большим экономическим затратам. Подсчитано, например, что в 1991 г. стоимость одного полевого опыта в зависимости от размера учетной площади составляла 70 100 тыс. рублей в год [2] Однако разработанные традиционными дорогостоящими способами нормативы содержания элементов не обеспечивают высокой надежности в определении лимитирующих элементов, так как они не увязаны с конкретными почвенными условиями произрастания растений, и их применение осуществляется на недостаточно обоснованной опытами гипотезе константности оптимальных концентраций содержания элементов в индикаторных органах растений в различных почвенно-климатических условиях, обеспечивающих неодинаковый максимальный урожай культур. При отсутствии предварительно разработанных нормативов традиционные методы не позволяют сделать даже приближенные выводы о лимитирующих элементах питания растений, что делает невозможным их применение для новых и малоосвоенных сортов культур, травосмесей в естественных агроценозах и любых культур, для которых неизвестны оптимальные концентрации содержания элементов. Существующие методы также малопригодны для выявления лимитирующих элементов питания растений, если время взятия растительных образцов не совпадает с индикаторной фазой развития растений. Использование изобретения позволяет избежать перечисленные трудности в диагностике питания растений практически без снижения надежности и точности диагноза, что резко уменьшает трудоемкость и экономические затраты на составление диагностического заключения, так как отпадает необходимость сравнивать элементный состав растений с показателями их конечной продуктивности, сырой и сухой массой растений в момент отбора образцов. Это достигается за счет того, что по новому способу лимитирующие элементы выявляют не на основе сравнения фактического содержания элементов с нормативным (оптимальным), как принято во всех способах [1] а на основе сравнения влияния каждого из определенных элементов на сбалансированность других элементов, поступивших в растения. Чем в большем дефиците или избытке будет находиться искомый элемент или группа элементов, тем в большем дисбалансе они находятся по отношению к другим элементам. Баланс (уравновешенность) элементов выражают в виде дроби Da/Ia, где Da ранг элемента "а" по дефициту, Ia ранг элемента "а" по избытку. Если Da > Ia, элемент "а" считается дефицитным, если Da < Ia элемент "а" считается избыточным. В системе, состоящей из n элементов, в наибольшем дефиците или избытке будет тот элемент, ранг которого равен 1. Ранг по дефициту или избытку искомого элемента (обозначим его как элемент функция Эф) в системе из n элементов согласно способу можно определить лишь в том случае, если известны парные соотношения Эф с другими (n 1) элементами и их изменение при повышении или снижении концентрации Эф. В связи с этим после определения в растительных образцах содержания не менее пяти элементов (n 5) проводят вычисление их парных соотношений путем последовательного деления содержания элемента Эф, выраженного в процентах или мг.-экв. сухого вещества, на содержание других элементов. Затем проводят разделение выборки растительных образцов на две группы: с низкой и повышенной концентрацией Эф. О степени изменения соотношения других элементов в связи с изменением концентрации Эф судят путем сравнения соотношений элементов в группе образцов с пониженной концентрацией со средними соотношениями этих же элементов в группе с повышенной концентрацией. Процедуру разделения растительных образцов на две группы систематически повторяют, последовательно принимая за элемент-функцию каждый из определенных элементов: от первого до n-ного. В целях объективности сравнения степени и направленности изменения соотношений элементов в сравниваемых группах растительных образцов применяются различные статистические критерии и формулы. Более детально реализацию метода рассмотрим на конкретном примере. Пример 1. В растительных образцах кукурузы, взятых с 10 вариантов опыта, определено содержание азота, фосфора, калия, кальция и магния (в примере только 3 элемента для сокращения объема текста и таблицы) (табл. 1). 1. Вычислим парные соотношения элементов (табл. 2). 2. Проводим первое разделение выборки растительных образцов на две группы по содержанию азота (N): повышенное (N1) и пониженное (N2). Более объективно это разделение лучше провести по размаху варьирования N в растительных образцах согласно формуле G max (max min)*0,3, где G граница раздела образцов на две группы N1 и N2; min и max - минимальное и максимальное содержание (%) N в растительных образцах. Граница раздела образцов по содержанию азота (больше и меньше G) будет равна G 3,00 (3,00 1,64)*0,3 2,592 Таким образом, в группу N1 следует включить образцы с содержанием N больше 2,592 (No 2, 3, 8, 10), в группу N2 меньше 0,2592 (No 1, 4, 5, 6, 7, 9). 3. Вычислим среднее содержание элементов в группе N1 N 2,8425% P 0,2725% K 2,2875% и их соотношения N/P 10,431, N/K 1,243, P/K 0,119 4. Примем средние значения соотношений за условные нормативы (Н) и найден их стандартные отклонения общеизвестным способом [3] SN/P 1,35, SN/K 0,212, SP/K 0,037 5. Составим таблицу баланса элементов по вариантам опыта по отношению к условному нормативу выборки после ее разделения по концентрации N. Таблица заполняется следующим образом: сравнивают разницу между фактическим значением соотношения (например, ФN/P) и условно нормативным (HN/P); если она больше нуля, то элемент, записанный над чертой (N), считается избыточным, под чертой (Р) в дефиците (в таблице это отмечается соответственно i и d); если (ФN/P HN/P) меньше нуля, то, наоборот, N будет в дефиците, Р в избытке или d и i. Для повышения объективности сравнения соотношения с условным нормативом рекомендуется учитывать ошибку норматива. В данном случае принято, что, если различие между Ф и Н превышает величину стандартного отклонения, то она учитывается соответствующим символом (d, i), в противном случае достоверность различия между Ф и Н считается недоказанной, что обозначается знаком "0". Так, по варианту 1 ФN/P 6,59, что меньше условного норматива (HN/P 10,431) на величину, превышающую стандартное отклонение SN/P 1,35; поэтому согласно условию сравнения: N в дефиците по отношению к Р, а Р в избытке по отношению к N, что отмечено знаками d и i. Аналогично определяют относительную дефицитность и избыточность в других соотношениях. 6. С целью количественной оценки и наглядного расположения элементов по степени убывания дефицита или избытка вычисляют их ранги по формуле Da n SD и Ia n SI, где Da ранг элемента "а" по дефициту; Ia ранг элемента по избытку; n количество элементов; SD количество соотношений, в которых элемент "а" дефицитен; SI количество соотношений, в которых элемент "а" избыточен. В результате получают упорядоченный ряд сбалансированности элементов с количественной оценкой в виде рангов их места в ряду дефицитности Da или избытка Ia, которое выражают в виде дроби Da/Ia (табл. 3). Так, в варианте 1 по первому разделению выборки N в системе 3 элементов (n 3) в двух соотношениях дефицитен; число соотношений, в которых он избыточен равно "0". Следовательно, DN 3 2 1 и IN 3 0 3 или баланс N (после первого разделения выборки) равен 1/3 (по другим вариантам см. табл. 3). Для уточнения диагноза проводится второе разделение выборки на две группы, но уже по содержанию в растительных образцах фосфора, затем калия и т.д. по числу одновременно определенных элементов (n). При n 3 проводят трехкратное разделение, при n 4 четырехкратное и т.д. Процедура обработки выборок аналогична рассмотренной в пп. 1 6, поэтому для сокращения объема текста она не приводится. После каждой обработки результаты определения баланса элемента, выраженные в рангах, суммируют и находят среднее значение, которое вносят в итоговую таблицу. Для нашего примера итоговые результаты определения баланса N, P, K представлены в таблице 4. По соотношению рангов D/I проводят ранжирование элементов по дефициту и определяют их взаимодействие, которое обозначают стрелками: (уменьшение),  (увеличение) относительно уровня. Таким образом, разработанный способ позволяет определить лимитирующие элементы питания без сопоставления содержания элементов с показателями продуктивности растений или их оптимальными уровнями, выявить сбалансированность питания, провести группировку элементов по степени дефицитности, определить взаимодействие элементов. С целью объективной проверки способа можно использовать результаты любых опытов с удобрениями, в которых имеются данные по содержанию элементов в растениях (не менее 5) и реакция растений на удобрения. Пример 2. Опыт взят из литературы [5] что повышает объективность проверки способа. Многолетние полевые опыты проведены с морковью на светло-серой суглинистой почве в двух сериях: серия А на почвах с низким содержанием, серия Б на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора в пахотном слое почвы. В опыте изучали реакцию моркови на фосфорные удобрения с одновременным определением пяти элементов в листовых пластинках. Опыты четко показали различную реакцию моркови на возрастающие дозы Р-удобрений: в серии А действие Р-удобрений по варианту N60P60K60 проявилось убедительно, в серии Б реакция на возрастающие дозы Р-удобрений отсутствовала. Чтобы получить эти результаты, автор проводил опыты в течение нескольких лет и учитывал показатели продуктивности растений. Для интерпретации данных элементного состава листовых пластинок моркови традиционным способом необходима разработка критических (оптимальных) концентраций элементов в листовых пластинках по фазам развития моркови. При использовании предлагаемого способа полностью отпадает необходимость проведения такой дорогостоящей работы. Тем не менее, прогноз реакции растений на фосфорные удобрения по степени дефицитности Р новым способом оказался высокоточным (табл. 5). В серии А по варианту 1 (без удобрений) в растениях определено нарушение баланса К и Р (дефицит), Mg и Са (избыток). По варианту NK дефицит К практически устранен и на первом месте оказалась потребность в фосфорных удобрениях. Применение суперфосфата в дозе Р60 по фону N60K60 уменьшило дефицит Р и в соответствии с прогнозом повысило урожай моркови почти на 40 ц/га, а увеличение дозы до Р120 не оказало дополнительного влияния на урожай. В серии Б опытов, поставленных на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора, реакция растений на фосфорные удобрения согласно балансу Р в листовых пластинках не прогнозируется. Важная особенность нового способа возможность учета взаимодействия элементов под влиянием воздействия на почву удобрений, что дает основание прогнозировать экологические последствия от такого воздействия. В рассмотренном опыте под влиянием возрастающих доз фосфора удобрений отмечается опасное нарушение баланса элементов: обострение дефицита Са, К с одновременным избытком Р и N, что создает большую угрозу загрязнению корнеплодов нитратами (см. варианты 4 и 7), особенно сильно это нарушение вызвано по варианту 4. Пример 3. С целью экспериментальной проверки способа был взят модельный опыт [4] в котором искусственно были созданы разные условия питания овса, а диагностика проведена по широко рекламируемой за рубежом системе DRIS (интегральная система диагностики питания растений и рекомендаций, автор Beaufils, метод описан [4]). Как видно из таблицы 6, по системе DRIS и новым способом выявляются фактически одинаковые элементы-лидеры по дефициту. Однако по новому способу для получения этих результатов не потребовались данные по нормативной базе и продуктивности растений, что совершенно необходимо при использовании системы DRIS [6] Пример 4. С целью проверки эффективности использования предлагаемого способа на производственных посевах проведен следующий эксперимент. На серой лесной почве Московской области на посевах кукурузы в фазу выбрасывания метелок были выделены участки с хорошим и плохим развитием растений. Причем у плохо развитых растений были обнаружены слабо выраженные визуальные симптомы, позволившие предположить дефицит марганца или железа. Для уточнения диагноза были отобраны растительные образцы (3 4 лист сверху) с участков с повышенной и пониженной продуктивностью. В растительных образцах было определено 10 элементов и подсчитано их среднее содержание в листьях, взятых с растений с повышенной (более 300 г) и пониженной (менее 300 г) зеленой массой (табл. 7). Непосредственное сравнение среднего содержания элементов в двух группах растений позволяет выявить следующий дефицит элементов: N, Mn, Fe, Zn. Обработка экспериментального материала новым способом, то есть без учета нормативов и показателей продуктивности растений выявила аналогичные дефицитные элементы и, кроме того, позволила ранжировать их в порядке уменьшения дефицита: Mn > Zn > Fe N P. По балансу элементов выявляется также их взаимодействие, что важно для экологических прогнозов. Таким образом для выявления дефицитности элементов новым способом достаточно было только отобрать образцы, желательно с индикаторных органов растений и провести ранжировку элементов по степени нарушения их баланса. Пример 5. Для экспериментальной проверки предлагаемого способа в целях прогнозирования потребности растений в удобрениях проводят модельные опыты с различным сочетанием доз удобрений, отбирают для анализа растительные образцы в соответствии с существующими рекомендациями [1] и учитывают по вариантам опыта показатели продуктивности растений. В растительных образцах определяют баланс элемента, дефицит которого требуется установить и проверяют отзывчивость растений на внесение этого элемента с удобрениями. В таблице 8 представлены результаты многофакторного модельного опыта с возрастающими дозами калия на фонах с различным сочетанием доз азота и фосфора. В целях сокращения текста дозы удобрений даны в кодированном виде: 0 без удобрения, 1 одинарная доза, 2 двойная доза удобрения. Культура кукуруза, почва - дерново-подзолистая среднесуглинистая, средне обеспечена подвижными формами фосфора и калия. Растительные образцы (все листья) отобраны в фазу выметывания метелок с одновременным учетом массы 1 растения. Диагностика дефицита калия проведена новым способом по анализу баланса калия в системе 8 элементов (Mg, Si, P, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn). Калий взят потому, что диагностика питания растений этим элементом традиционными способами, как правило, малоэффективна. Результаты диагноза четко выявили варианты опыта, в которых калий был в наибольшем дефиците, что соответствовало уровню содержания калия в растениях и отзывчивости растений на К-удобрения: это варианты с дозами 100, 120, 110, 220. Четко выявляются также фоны, на которых потребность кукурузы в К-удобрении, несмотря на пониженное содержание калия в листьях, отсутствует: 000, 020, 210, 211, 221. Новый способ четко выявляет также удобренность почвы калием: с увеличением дозы калия увеличивается дисбаланс его содержания в сторону избытка, последнее проявляется на разных фонах, но наиболее неблагоприятно для урожая одностороннее увеличение доз калийных удобрений. Из результатов диагноза по новому способу видно также, что кукуруза снижает урожай только при нарушении баланса калия в сторону дефицита и не реагирует снижением урожая при нарушении баланса калия в сторону избытка. Однако при этом отмечается значительное нарушение в сбалансированности других элементов, что может приводить к неблагоприятным экологическим последствиям. Таким образом, новый способ определения лимитирующих элементов по их влиянию на баланс других позволяет определить лимитирующие элементы без данных по их нормативам и трудоемких процессов учета продуктивности растений. Однако это не снижает эффективности диагностики, а, наоборот, расширяет возможности диагноза. Аналогичным способом проводят экспериментальную проверку пригодности использования способа для любой полевой культуры и на любой элемент питания. Литература 1. Церлинг В. В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур. М. 1990. 2. Литвак Ш.И. Атрашкова Р.А. Куберева Л.С. Длительные опыты госсети - основа агроэкологического мониторинга. Химизация сельского хозяйства. 1992, N 1, с. 6. 3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М. Колос, 1979, 416 с. 4. Chojnacki A. Y1 th International Colloguium for the Optimization of Plant Nutrition. 2 8 september 1984. P. 139 148. 5. Панков В. В. Влияние фосфора на химический состав и продуктивность моркови. Агрохимия. 1978, N 6, с. 26. 6. Sumner M. E. Commun. in Soil Sci. Plant Anal. 1990. 21 (15 16). P. 1409 1430.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ определения лимитирующих элементов питания растений, включающий отбор растительных образцов, анализ содержания в них элементов питания и сравнение с нормативным содержанием этих элементов, при этом за лимитирующий принимают элемент, содержание которого ниже норматива, отличающийся тем, что в образцах анализируют не менее 5 элементов и при определении нормативного содержания элементов последовательно выделяют группы образцов с высоким содержанием каждого из анализируемых элементов и за норматив принимают среднее значение парных соотношений элементов в этих группах, а затем определяют соотношение элементов в каждом образце и сравнивают их с установленными нормативами.Популярные патенты: 2050341 Устройство для переработки органического субстрата в биогумус ... от сопротивления питательной среды перемещаются вверх, поворачиваются на шарнирах 15 на 90о и устанавливаются из вертикального положения в горизонтальное. После перемещения на новое место вертикальные стержни 16 от действия кинетической энергии от собственного веса перемещается из горизонтального в вертикальное положение. Снова производят загрузку органического субстрата между рядами труб 5 и послойный засев дождевыми червями, при падении питательная среда уплотняется. В каждой шахте 11 перемещается воздух и обеспечивается циркуляция воздуха, питательная среда обогащается воздухом (кислородом). Обслуживающий персонал перемещается по эстакаде 6 и с помощью специальных устройств ... 2502793 Масло, семена и растения подсолнечника с модифицированным распределением жирных кислот в молекуле триацилглицерина ... приводит к перераспределению всех жирных кислот в молекулах триглицеридов; позже путем фракционной перегонки можно получать фазу, обогащенную насыщенными триглицеридами. Благодаря такому способу полезное для здоровья растительное масло превращается во вредный для здоровья жир, типа лярда, с большим количеством насыщенных жирных кислот в положении sn-2. Такое масло будет способствовать увеличению холестерина низкой плотности (вредного для здоровья). В заключение необходимо отметить, что способы, применяемые для химической модификации растительных масел не особенно полезны для здоровья, так как изменяют свойства указанных масел таким образом, что новые масла менее полезны для ... 2488437 Способ получения микрокапсул пестицидов методом осаждения нерастворителем ... в натрийкарбоксиметилцеллюлозе, соотношение 1:3 К 6 г 5% раствора натрийкарбоксиметилцеллюлозы в бутаноле добавляют 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества. Полученную смесь ставят на магнитную мешалку и включают перемешивание. 0,1 г галоксифопа-п-метил растворяют в 0,5 мл ДМСО и переносят в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в бутаноле. После образования галоксифопом-п-метилом самостоятельной твердой фазы очень медленно по каплям добавляют 3 мл этанола и 1 мл дистиллированной воды. Полученную суспензию микрокапсул отфильтровывают на фильтре Шотта 16 класса пор, промывают ацетоном, сушат в эксикаторе над хлористым кальцием.Получено 0,255 г ... 2450135 Двигатель самоходной машины ... водитель на поворотном сидении аналогично действиям мотоциклиста при повороте в конце кона. После поворота такое управление блокируется фиксатором, и безопасность резервируется. Замена колес дисками или передачей боковых сил раме устраняет и боковое сползание.Рабочие органы в шагающем режиме поочередно шагают вперед и удерживают других за счет большого сопротивления отходу назад. Этому способствуют списки 39, упоры 43 и машины задней навески, тормоза колес. Такой режим шагания прицепов облегчает работу автопоездов на подъемах, при плохом сцеплении колес с дорогой и недостаточном сцепном весе тягача. В этом режиме динамический фактор машины возрастает пропорционально весу ... 2215407 Способ создания исходного материала для селекции растений ... связаны различные нарушения конъюгации и кроссинговера гомологичных хромосом, вызывающие их структурные изменения. Нерегулярное распределение дочерних хромосом в мейозе у "ранних" автополиплоидов приводит к редукции плоидности гамет и образованию анеуплоидов и возвратных диплоидов (реплоидов). У "ранних" автополиплоидов при мультивалентной конъюгации и кроссинговере могут происходить асимметричные обмены гомологичными участками хромосом. Структурные изменения хромосом могут приводить к количественным и качественным изменениям существующих или к образованию новых признаков. Реплоидные формы образуются на основе составляющих полиплоидный геном диплоидных геномов, включая ... |
Еще из этого раздела: 2197796 Рабочий орган ручного почвообрабатывающего орудия 2279799 Балансир рыболовный 2084132 Устройство для выращивания растений 2121263 Способ лесоводственной оценки технологического комплекса машин 2455815 Самоходный универсальный комбайн для уборки картофеля и топинамбура 2488422 Сеть фильтров 2282965 Разбрасыватель минеральных удобрений 2261592 Ферма двухконсольного дождевального агрегата 2444885 Посевной агрегат 2145478 Гранулированное либо пеллетированное средство для защиты растений, способ его получения и способ борьбы с грибами |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||