Способ оценки состояния среды обитания

 

Использование: в сельском и лесном хозяйстве. Сущность изобретения: оценку состояния среды обитания проводят путем физико-химического анализа состояния среды и определения параметров факторов этой среды для конкретных растений, их вида, сорта, генотипа, определяют минимальные, оптимальные и максимальные параметры по каждому фактору, строят оценочную шкалу, в которой наивысший балл присваивают оптимальным параметрам, а минимальным и максимальным устанавливают нулевой балл, при этом по оценочной основе, рассчитанной по приведенной формуле, устанавливают параметры факторов жизни для заданного состояния среды обитания. После этого по указанным формулам определяют баллы фактических параметров каждого фактора жизни растений, устанавливают лимитирующий фактор по наименьшему баллу и по нему оценивают состояние среды обитания, определяют возможный уровень, а по разности заданного и фактического параметров каждого фактора определяют количественную величину, необходимую для улучшения среды обитания до требуемого ее состояния. 1 табл, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к способам оценки и улучшения состояния среды обитания растений, например воздуха, освещенности, и может быть использовано пари выращивании растений в условиях открытого и закрытого грунта.

Известен способ оценки и улучшения состояния среды обитания растений, предложенный Э. Митчерлихом, по которому выбирают исследуемый (лимитирующий) фактор, например содержание воды в почве, и физико-химическим анализом определяют его параметры, обеспечивающие получение того или иного урожая растений, задают максимально возможный урожай этих растений, который может быть получен при возможной обеспеченности растений всеми факторами их жизни в оптимальном соотношении в данное время, при этом оценку состояния среды обитания растений приводят по оценочной основе, рассчитываемой по следующей формуле: где y действительно возможный урожай растений; x напряженность исследуемого (лимитирующего) фактора; A максимально возможный урожай при возможной обеспеченности растений факторами среды их обитания в данное время; C коэффициент действия переменного фактора.

Однако известный способ не позволяет достаточно точно оценивать состояние среды обитания растений (определять ее пригодность для возделывания конкретного вида растений, их сорта, генотипа, а также определять пригодность конкретной среды обитания растений для их жизнедеятельности). Способ не позволяет производить количественную оценку состояния среды обитания растений в относительных единицах, например в баллах, посредством которых можно оценивать пригодность того или иного состояния конкретной среды обитания для возделывания конкретного вида растений, а также оценивать действие отдельно взятого фактора этой среды, т.к. оценочная основа не является универсальной из-за входящего в нее коэффициента действия переменного фактора, который не является объективной физической величиной, а служит неопределенной величиной, обусловливающей субъективизм проводимой оценки. Единственным критерием оценки в известном способе является действительно возможный урожай растений, который получают опытным путем. Вместе с этим по известному способу не определяют оптимальные параметры факторов среды обитания растений, как физические величины, определяющие ее оптимально-благоприятное для жизнедеятельности растений состояние, допускающее получение максимально возможного урожая. Не определяют минимальные и максимальные параметры этих факторов среды обитания растений, обусловливающие ее безжизненное (нулевое) для этих растений состояние и определяющие интервал жизнеспособного для конкретного вида растений состояние среды их обитания.

Известный способ не позволяет установить лимитирующий жизнедеятельность растений фактор, как физическую величину, ограничивающую продуктивность растений (их урожай) и оценить действие этого фактора. Способ не имеет для этого оценочной шкалы, включающий изменяющиеся по единой основе параметры всех факторов среды обитания растений, характеризующих ее состояние.

Известный способ не позволяет определять количественную величину каждого фактора среды обитания растений, необходимую для ее улучшения, т.е. необходимую для получения требуемого состояния среды обитания растений, например почвы, воздуха, освещенности, допускающего получение максимально возможного или заданного урожая этих растений.

Цель изобретения повышение точности оценки состояния среды обитания растений и улучшение среды их обитания.

Способ осуществляют следующим образом.

1. Проводят испытание (например, сортоиспытание) конкретных растений с целью получения их паспортных данных. При этом определяют максимально возможный урожай конкретных растений (вид, сорт, генотип), который может быть получен при оптимальном состоянии среды их обитания, например почвы, воздуха, освещенности.

Например, в теплицах фирмы "Лето" г. Санкт-Петербурга может быть получен урожай томатов (гибрид F₁ Русич) 30 кг/м². Такой урожай растений томатов гибрид F₁ Русич получают экспериментальным путем в биокамерах при моделировании оптимального состояния среды их обитания.

2. Определяют оптимальные параметры для каждого фактора указанной среды, обусловливающие ее оптимальное для жизнедеятельности конкретных растений состояние, допускающее получение максимально возможного урожая этих растений, например томата гибрид F₁ Русич 30 кг/м². Препараты этих факторов определяют физико-химическим анализом состояния той среды обитания растений, на которой получен их максимальный урожай, например в биокамере, при моделировании оптимального состояния среды обитания этих растений.

Например, физико-химический анализ состояния среды обитания растений томата гибрид F₁ Русич в биокамере, в которой получен их максимальной урожай 30 кг/м², показал следующие параметры факторов среды обитания этих растений, характеризующих ее оптимальное для жизнедеятельности растений томата гибрид F₁ Русич состояние.

2.1.Анализ почвы Температура 22^oC Влажность 60% от полной влагоемкости pH 6,0 Содержание углекислоты в почве 6%
Содержание K₂O 50 мг на 100 г почвы
Содержание P₂O 50 мг на 100 г почвы
Содержание NH₄+NH₃ 30 мг на 100 г почвы
Содержание MgO 40 мг на 100 г почвы
Содержание подвижного марганца 20 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного бора 3,0 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижных форм меди 14 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного кобальта 10 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного цинка 20 мг на 1 кг почвы
Могут быть определены параметры и других факторов, например Fe, J и др. элементов.

2.2. Анализ воздуха
Температура воздуха 25^oC
Относительная влажность воздуха 75%
Содержание углекислоты 0,06%
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды, например содержание азота в воздухе.

2.3. Анализ освещенности
Интенсивность света 600 Вт/м²
Может быть выполнен и спектральный анализ света с определением соотношения монохроматических составляющих света.

Часть из указанных факторов среды обитания растений представлена в таблице.

3. Определяют минимальные и максимальные параметры факторов среды обитания конкретных растений, допускающие получение ничтожно малого урожая этих растений. Эти параметры определяют физико-химическим анализом состояния той среды обитания конкретных растений, на которой получен ничтожно малый урожай этих растений. Такую среду получают путем моделирования ее состояния в биокамерах. При этом моделируют среду с минимальными параметрами ее факторов и среду с максимальными параметрами ее факторов.

Например, физико-химический анализ безжизненного состояния среды обитания растений томата гибрид F₁ Русич показал следующие параметры ее факторов:
3.1. Минимальные параметры
3.1.1. Анализ почвы
Температура почвы 12^oC
Влажность почвы 10% от ПВ
pH 5,0
Содержание углекислоты в почве 0%
Содержание K₂O 0 мг на 100 г почвы
Содержание P₂O₅ 0
Содержание NH₄+NH₃ 0
Содержание MgO 0
Содержание подвижного марганца 0
Содержание подвижного бора 0
Содержание подвижных форм меди 0
Содержание подвижного кобальта 0
Содержание подвижного цинка 0
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды.

3.1.2. Анализ воздуха
Температура воздуха 10^oC
Относительная влажность воздуха 100%
Содержание углекислоты 0
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды.

3.1.3. Анализ освещенности
Интенсивность света 40 Вт/м²
Может быть определен и спектральный анализ света.

Часть параметров из этих факторов среды обитания растений представлена в таблице.

3.2. Максимальные параметры.

3.2.1. Анализ почвы
Температура почвы 32^oC
Влажность почвы 100% от ПВ
pH 7,0
Содержание углекислоты в почве 12%
Содержание K₂O 95 мг на 100 г почвы
Содержание P₂O₅ 80 мг на 100 г почвы
Содержание NH₄+NH₃ 60 мг на 100 г почвы
Содержание MgO 200 мг на 100 г почвы
Содержание подвижного марганца 50 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного бора 7,0 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижных форм меди 26 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного кобальта 30 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного цинка 30 мг на 1 кг почвы
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды.

3.2.2. Анализ воздуха
Температура воздуха 35^oC
Относительная влажность воздуха 100%
Содержание углекислоты в воздухе 3%
3.2.3. Анализ освещенности не проводят, т.к. естественная освещенность достигает 900 Вт/м².

Часть параметров из этих факторов среды обитания растений представлена в таблице.

4. Строят оценочную шкалу (см. таблицу и чертеж 1), в которой оптимальным параметрам каждого фактора среды обитания растений присваивают высшей балл, например 100, а минимальным и максимальным параметрам этих факторов устанавливают нулевой балл. При этом по оценочной основе, которую рассчитывают по формуле

где x параметр конкретного фактора среды обитания растений;
a оптимальный параметр этого фактора среды обитания растений;
b минимальный или максимальный параметр того же фактора среды обитания растений;
y балл состояния среды обитания растений;
A объем оценочной шкалы в баллах,
определяют параметры для заданного состояния среды обитания растений, обладающего конкретным в объеме оценочной шкалы количеством баллов (например 60, см. таблицу).

5. Проводят физико-химический анализ конкретной среды обитания растений, в результате которого определяют фактические параметра каждого фактора этой среды, характеризующие ее состояние, например, почвы, воздуха, освещенности.

Например, физико-химический анализ состояния среды обитания растений в теплице фирмы "Лето" показал следующие параметры ее факторов:
5.1. Анализ почвы.

Температура почвы 22^oC
Влажность почвы 30% от полной влагоемкости
pH 6,0
Содержание углекислоты 6,0%
Содержание K₂O 20 мг на 100 г почвы
Содержание P₂O₅ 14,5 мг на 100 г почвы
Содержание NH₄+NH₃ 20 мг на 100 г почвы
Содержание MgO 40 мг на 100 г почвы
Содержание подвижного марганца 20 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного бора 1,5 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижных форм меди 8,4 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного кобальта 4,0 мг на 1 кг почвы
Содержание подвижного цинка 12 мг на 1 кг почвы
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды.

5.2. Анализ воздуха.

Температура воздуха 25^oC
Относительная влажность воздуха 75%
Содержание углекислоты в воздухе 0,03%
Могут быть определены параметры и других факторов этой среды.

5.3. Анализ освещенности.

Интенсивность света 600 Вт/м².

6. Определяют баллы параметров (фактических) каждого фактора конкретной среды обитания растений. Для этого используют оценочную шкалу (см. таблицу, чертеж) или оценочную основу, которую рассчитывают по формуле

где y балл состояния среды обитания растений;
x параметр (фактический) конкретного фактора среды обитания растений;
a оптимальный параметр этого фактора среды обитания растений;
b минимальный или максимальный параметр того же фактора среды обитания растений;
A объем оценочной шкалы в баллах.

Например, баллы фактических параметров каждого фактора конкретной среды обитания растений, например теплицы фирмы "Лето", следующие:
6.1. По факторам почвы.

Температура почвы 100 баллов
Влажность почвы 87
pH 100
Содержание углекислоты 100
Содержание K₂O 78
Содержание P₂O₅ 64
Содержание NH₄+NH₃ 96 баллов
Содержание MgO 100
Содержание подвижного марганца 100
Содержание подвижного бора 87
Содержание подвижных форм меди 94
Содержание подвижного кобальта 78
Содержание подвижного цинка 94
6.1. По факторам воздуха.

Температура воздуха 100 баллов
Относительная влажность воздуха 100
Содержание углекислоты в воздухе 87
6.3. По факторам освещенности.

Интенсивность света 100 баллов.

7. Из числа факторов среды обитания растений определяют лимитирующий фактор. Этот фактор определяют по наименьшему баллу из числа факторов среды. Например, лимитирующим фактором среды обитания для растений томата гибрид F₁ Русич в теплицах фирмы "Лето" содержание подвижного фосфора в почве, равное 14,5 мг на 100 г почвы, которое оценивают в 64 балла. Этот фактор среды обитания растений томата гибрид F₁ Русич ограничивает их продуктивность (рост, развитие, формирование урожая). Следовательно, состояние среды обитания растений (для растений томата гибрид F₁ Русич) 64 балла.

8.Определяют действительно возможный урожай конкретных растений, который может быть получен в конкретной среде их обитания. Этот урожай определяют по лимитирующему фактору, по его баллу. При этом за величину A принимают максимально возможный урожай данных растений.

Например, действительно возможный урожай растений томата гибрид F₁ Русич в рассматриваемом примере, а именно в теплицах фирмы "Лето", может составлять 19,2 кг/м².

y=A·0,64=30 кг/м²·0,64=19,2 кг/м²
Если растения томата будут здоровые, не поражены болезнями и вредителями, такой урожай томатов будет получен.

9.Определяют количественную величину каждого фактора среды обитания растений, необходимую для улучшения среды обитания этих растений до требуемого ее состояния. Эту величину определяют по разности заданного и фактического параметров каждого конкретного фактора среды обитания конкретных растений.

Например, в рассматриваемом примере среды обитания растений томата, количественные величины каждого фактора среды обитания этих растений, необходимые для создания оптимального для жизнедеятельности томата F₁ Русич состояния следующие.

9.1. Для улучшения состояния почвы.

Количество воды для полива 30% от полной влагоемкости почвы
Количество подвижного калия (K₂O) 30 мг на 100 г почвы
Количество P₂O 35,5 мг на 100 г почвы
Количество подвижного азота 100 мг на 100 г почвы.

Количество подвижного бора 1,5 мг на 100 г почвы
Количество подвижных форм меди 5,6 мг на 1 кг почвы
Количество подвижного кобальта 6,0 мг на 1 кг почвы
Количество подвижного цинка 8,0 мг на 1 кг почвы.

9.2. Для улучшения состояния воздуха.

Количество углекислоты 0,03% к объему воздуха.

9.3. По факторам освещенности нет.

После создания оптимального для жизнедеятельности растений томата гибрид F₁ Русич состояния среды их обитания урожай томатов может составлять 30 кг/м¹. Если растения не будут поражены болезнями, сорняками и вредителями и правильно сформированы в пространстве с целью лучшего его использования (густота посадки, расположение в пространстве стеблей, листьев), урожай томатов будет получен.

10. В ряде случаев создание оптимального состояния конкретной среды обитания растений, особенно на сельскохозяйственном поле, является экономически невыгодным и экологически небезопасным. Оно дорого и приводит к вымыванию элементов питания из почвы, которые ухудшают экологическую обстановку, в частности загрязняют подземные воды и открытые водоемы (реки, озера и пр.) со всеми втекающими из этого отрицательными последствиями. Причем улучшение состояния воздуха, как среды обитания растений, на сельскохозяйственном поле на современном этапе развития техники практически в широком масштабе еще неосуществимо. Поэтому в подобных случаях создают заданное экономически и экологически обоснованное состояние среды обитания для конкретных растений (вид, сорт, генотип).

Например, в рассматриваемом примере по созданию среды обитания для растений томата гибрид F₁ Русич задают следующее экологически и экологически обоснованное состояние среды обитания этих растений, оцениваемое, например, в 87 баллов. Количественная величина каждого фактора среды обитания для растений томата, необходимая для создания заданного состояния среды обитания этих растений, оцениваемого в 87 баллов, следующая:
10.1.1 Для улучшения состояния почвы.

Количество подвижного калия 5 мг на 100 г почвы
Количество подвижного фосфора 10 мг на 100 г почвы
Количество подвижного кобальта 1 мг на 100 г почвы.

10.2. Для улучшения состояния воздуха нет.

10.3. Для улучшения освещенности нет.

После создания заданного (экологически и экономически обоснованного) состояния среды обитания для растений томата гибрида F₁ Русич урожай томатов может составить 26 кг/м².

y=A·87:100=30 кг/м²·0,87=26 кг/м².

Если растения томата не поражены болезнями и вредителями и правильно размещены в пространстве, такой урожай будет получен.

По фактическим параметрам среды обитания растений, например по параметрам факторов почвы, определяют стоимость плодородия этой почвы, строят сбалансированную систему удобрений для этой почвы, а по стоимости количества удобрений, мелиорантов, агротехнических, мелиоративных и других приемов определяют затраты на воспроизводство этой среды обитания растений. По разности параметров исходного и фактического состояния среды обитания растений, например почвы, определяют либо фонд возмещения, требуемый на восстановление исходного состояния конкретной среды обитания растений, либо размер вознаграждения за улучшение состояния конкретной среды обитания растений.

Формула изобретения

Способ оценки состояния среды обитания, при котором проводят физико-химический анализ состояния среды обитания и определяют параметры факторов этой среды, определяют максимально возможный урожай растений и действительно возможный урожай этих растений, используют оценочную основу и лимитирующий фактор, отличающийся тем, что для конкретных растений, их вида, сорта, генотипа, определяют минимальные, оптимальные и максимальные параметры по каждому фактору их жизни и строят оценочную шкалу, в которой оптимальным параметрам присваивают высший балл, а минимальным и максимальным параметрам устанавливают нулевой балл, при этом по оценочной основе, рассчитываемой по формуле

где х параметр конкретного фактора среды обитания растений;
а оптимальный параметр этого фактора среды обитания растений;
в минимальный или максимальный параметр того же фактора среды обитания растений;
у балл состояния среды обитания растений;
А объем оценочной шкалы в баллах;
устанавливают параметры факторов жизни этих растений для заданного состояния среды их обитания, обладающего конкретным в объеме шкалы количеством баллов, по оценочной шкале, построенной по этой оценочной основе или по оценочной основе, рассчитываемой по формуле

где у балл параметра конкретного фактора среды обитания растений;
х фактический параметр этого фактора среды обитания растений;
а оптимальный параметр этого фактора среды обитания растений;
в минимальный или максимальный параметр этого же фактора среды обитания растений;
А объем оценочной шкалы в баллах,
определяют баллы фактических параметров каждого фактора жизни растений конкретной среды их обитания, из факторов жизни растений устанавливают лимитирующий фактор, который определяют по наименьшему баллу, при этом по лимитирующему фактору оценивают состояние этой среды обитания и определяют действительно возможный урожай этих растений, после этого определяют параметры факторов жизни этих растений для заданного состояния конкретной среды их обитания, при этом по разности заданного и фактического параметров каждого фактора жизни растений определяют количественную величину каждого из этих факторов, необходимую для улучшения среды обитания этих растений до требуемого ее состояния.

РИСУНКИ

Рисунок 1