Спосіб визначення дефіциту вологості деревини інтактних рослин

Изобретение относится к физиологии растений, а именно - к оценке оводненности тканей растения и может быть использовано при изучении водного режима растений, при селекции новых сортов плодовых и декоративных растений, а также в экологии и лесоводстве. Известны способы определения насыщения влагой растения [1], основанные на определении диэлектрических констант при помощи емкостного датчика и электромагнитного импульсного излучателя. Исследования проводились на пальме. В первом методе диэлектрические постоянные определялись при помощи емкостного датчика, состоящего из двух пластин. На датчик подавалось напряжение частотой 40 70кгц. Во втором методе применяли высокочастотный излучатель электромагнитных импульсов с частотой 500кгц – 1Мгц. Оба метода показали примерно одни и те же результаты при насыщении влагой 90% и после недельного обезвоживания - 50%. Установка с использованием конденсаторного датчика не влияла на растение, но результаты исследований зависили от изменения температуры и возникала сложность при калибровке датчика. Чувстви тельность второго датчика ограничивалась затуханием электромагнитных колебаний в стволе растения. Применение этих методов ограничено их высокой сложностью и стоимостью. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является метод определения влажности древесины [2], основанный на определении эмпирической зависимости между температуропроводностью древесины (а) и ее влажностью (Wa). Эта зависимость выражается в следующем виде: ( g др.Wa - 0. 46 )(l в. - g др. ) + (0,54 Wa + 0 .7 )l др. a= 0,5( Wa + 0. 33 ) где: gдр. - плотность древесины lв. - коэффициент теплопроводности воды lдр. - коэффициент теплопроводности древесины Температуропроводность древесины (а) определяется из соотношения: 558 V tm = - 48 .4 a a2 В данной методике применен способ определения влажности древесины из результатов тепловых импульсных измерений. Для этого необходима регистрация кривой распространения теплового импульса на диаграммную ленту. Типичная такая кривая представлена на фиг.1. где: to - время наступления теплового равновесия между нижним и верхним чувствительными элементами датчика tm - время достижения максимальной разности температур между элементами датчика А - амплитуда импульса во время tm Как известно, этот метод применяется для определения линейной скорости ксилемного потока [3] которая при определенной геометрии элементов датчика определяется по формуле: К K V = (см / час ) to где: V - линейная скорость в см./час К - постоянный коэффициент Существенным недостатком этого метода является то, что для определения величины Wa необходимо определить несколько переменных, входящи х в эмпирическую формулу. При этом значительно возрастает погрешность определения Wa. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа определения дефицита влажности древесины, в котором повышение точности определения этого параметра обеспечивается путем измерения максимального значения амплитуды теплового импульса при 100% оводненности древесины и его текущего значения, затем вычисляется значение искомого параметра и за счет этого повышается точность его определения. Поставленная задача решается тем, что на интактное древесное растение воздействуют тепловым импульсом, затем находят максимальное значение амплитуды теплового импульса при 100% оводненности древесины и регистрируют почасовые (или с другим временньм интервалом) текущие значения амплитуды этого параметра и вычисляют по формуле значение искомого параметра в эти промежутки времени. При этом повышается точность определения дефицита влажности древесины за счет того, что измеряются всего два параметра, входящие в формулу для расчета значения искомого параметра. Для определения дефицита влажности древесины в предполагаемом изобретении также использован метод тепловых импульсов. В данном техническом решении применен способ определения влажности древесины непосредственно из результатов тепловых импульсных измерений. Для этого необходима регистрация кривой распространения теплового импульса на диаграммную ленту или другой носитель информации (см. фиг.1). Как известно, этот метод применяется для определения линейной скорости ксилемного потока. То есть, при применении этого метода использовалась лишь временная составляющая этого импульса. На амплитудную составляющую исследователи обращали мало внимания. Проведенные нами исследования по изучению водного режима древесных культур показали, что именно амплитудная составляющая теплового импульса тесно коррелирует с оводненностью древесины. Исследования показали, что значение амплитудной составляющей для различных видов древесных растений является разными и зависят от факторов внешней среды. Эта величина достигает своего максимального значения при высокой влажности почвы и низком дефиците влажности воздуха, а также в ночные часы при отсуствии транспирации или при дожде. Такое максимальное значение амплитуды импульса можно также получить после полива растения и одевания на его крону целлофанового пакета для создания под ним 100% влажности воздуха. В этом случае мы имеем 100% влажность древесины, т.е. водный дефицит равен нулю. Исходя из этого посулата, мы можем рассчитать дефицит влажности древесины в любой момент времени по формуле: А Ддр. = (1) × 100% А max где: Ддр. - дефицит влажности древесины по отношению к ее 100% оводненности А - текущее значение амплитуды теплового импульса в относительных единицах Аmах - максимальное значение амплитуды теплового импульса при 100% оводненности древесины в относительных единицах. Вначале необходимо определить значение Аmах для исследуемого древесного растения. Если растение находится в вегетационном сосуде или почве, то его поливают до 100% влажности почвы, а на его крону надевают целлофановый пакет, создавая 100% влажность воздуха внутри. Через некоторое время (несколько часов) после достижения предельных параметров почвы и воздуха проводят ряд измерений амплитудного значения теплового импульса. В полевых условиях это значение можно определить после полива и в условиях дождя и тумана. В разные периоды вегетации растения эта величина несколько изменяется и необходима ее корректировка. После этого проводятся измерения текущего значения амплитуды импульса и расчет дефицита влажности древесины на протяжении любого периода исследований. Сущность заявляемого способа поясняется графическими материалами (фиг.2), где: 1 - суммарная солнечная радиация, квт/м 2 2 - дефицит влажности воздуха, гПа 3 - влажность почвы, % наименьшей полевой влагоемкости 4 - интенсивность транспирации, г/дм 2 × час 5 - дефицит влажности древесины, Ддр.%. Ддр.% - за светлое время суток, вычисленное по предложенной формуле для персика сорта Золотой Юбилей (8.08.1990). Как видно из фиг.2, Ддр. возрастает по мере нарастания интенсивности факторов внешней среды, а затем возвращается к исходному состоянию с некоторым временным сдвигом по отношению к остальным параметрам. Это объясняется тем, что для восстановления дефицита влаги древесины необходимо некоторое время, в течение которого произойдет насыщение древесины влагой из почвы. Таким образом, разработанный нами метод определения дефицита влажности древесины является достаточно простым и универсальным, а его применение поможет в решении многих биологических задач. Пример конкретного выполнения способа в условиях веге тационного опыта. Опыт проводился на растениях персика сорта Золотой Юбилей08.08. 1990г. в светлое время суток с 7 до 21 часа. Предварительно на растение прикрепили датчик, в который по заданной программе поступал тепловой импульс от прибора, датчик соединили с регистрирующим устройством самопишущим потенциометром. Затем растение полили до 100% влажности почвы, на надземную часть растения одели целлофановый пакет для создания 100% влажности воздуха внутри кроны и измерили максимальное значение амплитуды теплового импульса при 100% оводненности (Аmах), которое в данном опыте равнялось 10мв. После этого пакет сняли и через каждый час измеряли величины амплитуды теплового импульса в условиях изменения влажности почвы и воздуха (А). Дефицит влажности древесины (Ддр.) определяли по предлагаемой формуле: Ниже приводится исходные данные и расчитанный по формуле дефицит влажности древесины в конкретный период времени. Время, час 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Аmах, мв 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 А, мв 9.5 8.2 6.5 6.4 6.0 5.0 4.8 4.3 4.5 4.4 4.5 6.2 6.8 7.8 8.2 Ддр., % 5 18 35 36 40 50 52 57 55 56 55 38 32 22 18