початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2233577

СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ ФАКТОРІВ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ вирощування рослин

Ім'я винахідника: Молчанов А.Г.
Ім'я патентовласника: Ставропольський державний аграрний університет
Адреса для листування: 355017, Ставрополь, пров. Зоотехнічний, 12, СГАУ, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2003.04.14

Винахід може бути використано в сільському господарстві, фітотронах, біотехнічних системах життєзабезпечення людини в наукових дослідженнях в області фізіології, а й в наукових дослідженнях для вивчення потенційних можливостей рослин. Спосіб включає автоматичну зміну факторів навколишнього середовища в залежності від фотосинтетичної продуктивності рослин і від накопичення основних фотосинтезуючих пігментів. При досягненні максимуму в денному ході фотосинтезу рівні факторів зовнішнього середовища змінюють до оптимальних величин з умови забезпечення найбільшого накопичення основних фотосинтезуючих пігментів. Після цього рівні факторів зовнішнього середовища змінюють з умови забезпечення максимальної фотосинтетичної продуктивності рослин. Спосіб дозволяє підвищити інтенсивність процесу фотосинтезу і економію енергії.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід може бути використано в сільському господарстві, фітотронах, біотехнічних системах життєзабезпечення людини в наукових дослідженнях в області фізіології, а й в наукових дослідженнях для вивчення потенційних можливостей рослин.

Відомий спосіб регулювання факторів зовнішнього середовища для оптимізації фотосинтезу рослин (А.с. СРСР №535921, кл. А 01 G 7/00, 1975), де управління факторами зовнішнього середовища проводиться в залежності від рівня фотосинтезу, що визначається по газовому складу атмосфери асиміляційної камери з рослинами. Однак такий спосіб оптимізації фотосинтезу пов'язаний зі значними енергетичними затратами на підтримку факторів зовнішнього середовища на високому рівні.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досяжному позитивного ефекту і прийнятий автором як прототип є спосіб оптимізації факторів зовнішнього середовища при вирощуванні рослин (А.с. СРСР №456595, МКІ А 01 G 7/00, 1975), що включає їх автоматичне регулювання відповідно до потреб рослин, для чого фактори зовнішнього середовища безперервно змінюють відповідно до мінливих в часі максимальної точкою критерію оптимальності фотосинтетичної продуктивності рослин в n-вимірному просторі регульованих факторів. У цьому способі використовується інформація про стан об'єкта тільки по його фотосинтетичної продуктивності. Однак відомо, що інтенсивність фотосинтезу і рівень концентрації фотосинтезирующих пігментів (хлорофілу, каротиноїдів та ін.) Знаходяться в прямо пропорційній залежності, тобто зі зниженням концентрації пігментів знижується інтенсивність фотосинтезу і навпаки (Рабинович Е. Фотосинтез. - М .: ІЛ, 1959). Відомо і, що для підтримки інтенсивності фотосинтезу на відносно високому рівні необхідні відносно високі рівні факторів зовнішнього середовища. Так, наприклад, для більшості сортів огірків, томатів, перцю, пшениці, соняшнику та інших сільськогосподарських культур оптимальні рівні температури, освітленості, концентрації СО ₂ знаходяться відповідно в межах 30 ... 40ºС, 20000 ... 80000 лк, 0,3. ..1,5%. Але такі відносно високі рівні температури, освітленості, концентрації _СО2 справляють гнітюче дію на процес накопичення фотосинтезирующих пігментів, більш того, високі рівні факторів зовнішнього середовища проживання рослин сприяють швидкому виведенню з листя хлорофілу, каротиноїдів та інших фотосинтезуючих пігментів (1. Акімова Т.В . і ін. Вплив температури і освітленості на вміст пігментів в листках огірків. - в кн .: Екологофізіологіческіе механізми стійкості рослин до дії екстремальних температур. - Петрозаводск, 1978, с.74 ... 80. 2. Проблеми біосинтезу хлорофілу / Под ред . Шлика А.А. - Мінськ: Наука і техніка, 1971, 252 с. 3. Гапоненко В.І. Вплив зовнішніх факторів на метаболізм хлорофілу. - Мінськ: Наука і техніка, 1976, 240 с. 4. Калер В.Л . авторегуляции освіти хлорофілу в вищих рослинах. - Мінськ: Наука і техніка, 1976, 192 с. 5. Рабинович Е. Фотосинтез. - М .: ІЛ, 1959, 715 с. 6. Лебедєв С.І. та ін. Зміна структури і функції хлоропластів сільськогосподарських рослин при різних умовах проростання. - В кн .: Хлоропласти і мітохондрії. - М .: Наука, 1969, с.164 ... 172).

Отже, якщо фактори зовнішнього середовища підтримувати на відносно високому рівні для високоінтенсивного фотосинтезу (як це пропонується у відомому способі А.с. №456595), то це неминуче призведе до зниження концентрації фотосинтезирующих пігментів. Зниження концентрації пігментів, природно, призведе до зниження інтенсивності фотосинтезу при відносно високих рівнях зовнішнього середовища (Рабинович Е. Фотосинтез. - М .: ІЛ, 1959, 715 с.). Тому для підвищення інтенсивності фотосинтезу до оптимальних величин необхідно збільшувати рівень освітленості, температури, СО _2. Це означає, що фотосинтез рослин здійснюється з дуже низьким енергетичним коефіцієнтом корисної дії, що веде до невиправдано великої витрати теплової, електричної енергії.

Метою даного винаходу є інтенсифікація процесу фотосинтезу і економія енергії.

Мета винаходу досягається тим, що спосіб регулювання факторів зовнішнього середовища при вирощуванні рослин включає їх автоматичну зміну в залежності від фотосинтетичної продуктивності рослин, при цьому зміна факторів зовнішнього середовища здійснюють додатково в залежності від накопичення основних фотосинтезуючих пігментів, при цьому при досягненні максимуму в денному ході фотосинтезу рівні факторів зовнішнього середовища змінюють до оптимальних величин з умови забезпечення найбільшого накопичення основних фотосинтезуючих пігментів, після чого рівні факторів зовнішнього середовища змінюють з умови забезпечення максимальної фотосинтетичної продуктивності рослин.

	Сутність запропонованого способу пояснюється функціональною схемою, наведеною на фіг.1 і графічної ілюстрацією, наведеної на фіг.2. Функціональна схема (фіг.1) містить: 1 - об'єкт регулювання (ассимиляционная камера з рослинами); 2 - датчик стану об'єкта регулювання по фотосинтезу; 3 - датчик стану об'єкта регулювання по хлорофілу; 4 - датчики рівнів факторів зовнішнього середовища; 5 - багатоканальний блок управління; 6 - виконавчі механізми.
	На фіг.2 зображено: а) - зміна рівнів факторів зовнішнього середовища; б) - зміна концентрації основних фотосинтезуючих пігментів (хлорофілу) у часі відповідно до мінливих рівнями факторів зовнішнього середовища; в) - зміна інтенсивності фотосинтезу як результат впливу на рослини різними за рівнем факторами зовнішнього середовища. При цьому прийняті наступні позначення: M1 і М2 - значення рівнів факторів зовнішнього середовища; Т1 - час дії рівнів факторів зовнішнього середовища зі значеннями M1; Т2 - час дії рівнів факторів зовнішнього середовища зі значеннями М2; С1 - найбільша концентрація фотосинтезирующих пігментів, отримана в результаті впливу на рослини рівнів факторів зовнішнього середовища зі значеннями M1; С2 - концентрація фотосинтезирующих пігментів, що залишилася в рослині в результаті впливу рівнями факторів зовнішнього середовища зі значеннями М2 за час Т2; Ф1 - найменша інтенсивність фотосинтезу при впливі на рослини рівнями факторів зовнішнього середовища зі значеннями M1; Ф2 - найбільша інтенсивність фотосинтезу, яке рослина розвиває при значеннях М2 рівнів факторів зовнішнього середовища за час Т2, після підвищення концентрації фотосинтезирующих пігментів до значення С1.

Штрихові лінії на фіг.2 показують можливу зміну концентрації фотосинтезирующих пігментів (б) і інтенсивності фотосинтезу (в), якби значення М2 рівнів факторів зовнішнього середовища (а) не змінювали до значення M1 після досягнення фотосинтезом значення Ф2.

Добовому ходу інтенсивності фотосинтезу властива значна нерівномірність - періоди підйому змінюються періодами спаду. За пропонованим способом регулювання рівнів факторів зовнішнього середовища в період спаду фотосинтезу в об'єкті 1 (фіг.1) створюються умови для найбільшого накопичення фотосинтезирующих пігментів. Значення рівнів факторів зовнішнього середовища, при яких в рослині утворюється найбільша концентрація фотосинтезирующих пігментів, приймають за M1, а час, за який концентрація фотосинтезирующих пігментів досягає максимального значення, - Т1 (фіг.2, б).

Створивши в рослині за час Т1 найбільшу концентрацію фотосинтезирующих пігментів С1, тобто цим прийомом збільшують потенційну можливість рослин підвищити інтенсивності фотосинтезу, за допомогою блоку управління 5 і виконавчих механізмів 6 змінюють рівні факторів зовнішнього середовища до оптимальних значень М2 для забезпечення максимальної інтенсивності фотосинтезу Ф2.

Контроль рівнів факторів зовнішнього середовища проводиться датчиками 4, інтенсивність фотосинтезу - датчиком 2, концентрація забарвлених пігментів - датчиком 3. Після досягнення інтенсивності фотосинтезу максимального значення Ф2, що визначається датчиком 2 і блоком управління 5, проводиться зміна рівнів факторів зовнішнього середовища блоком управління 5 за допомогою виконавчих механізмів 6 до значень M1, які забезпечують найбільше накопичення фотосинтезирующих пігментів. Після найбільшого накопичення фотосинтезирующих пігментів, що визначається датчиком 3 і блоком управління 5, проводиться зміна рівнів факторів зовнішнього середовища блоком управління 5 за допомогою виконавчих механізмів 6 до значень М2, які забезпечують максимальний фотосинтез на тлі високої концентрації пігментів. Безумовно, що ці рівні М2 набагато нижче, ніж ті, які забезпечували б той же рівень інтенсивності фотосинтезу, але на тлі низької концентрації пігментів (А.с. №456595). А це значить, що інтенсивний фотосинтез забезпечується в пропонованому способі меншими енергетичними затратами. Потім процес регулювання рівнів факторів зовнішнього середовища періодично з інтервалами Т1 і Т2 повторюється.

На відміну від прототипу після досягнення максимуму фотосинтезу змінюють рівні факторів зовнішнього середовища для створення умов, при яких відбувається найбільше накопичення фотосинтезирующих пігментів, а після того як в рослині відбулося найбільше накопичення фотосинтезирующих пігментів, рівні n факторів зовнішнього середовища змінюють до величин, що забезпечують максимальну інтенсивність фотосинтезу з одночасною економією енергії, тому що в цьому випадку максимальний фотосинтез забезпечується меншими енергетичними затратами через наявність в рослині сильно розвиненою фотосинтетичної системи.

Пропонований спосіб був випробуваний в лабораторних умовах в кліматичній камері типу КТДК 1250 виробництва Німеччини. Лабораторні випробування показали високу ефективність і перспективність даного способу. Рослини досвідченого варіанту вигідно відрізнялися якістю і темпами розвитку в порівнянні з рослинами в контрольному варіанті. При цьому економія електроенергії склала 40%.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб регулювання факторів зовнішнього середовища при вирощуванні рослин, що включає їх автоматичну зміну в залежності від фотосинтетичної продуктивності рослин, що відрізняється тим, що зміна факторів зовнішнього середовища здійснюють додатково в залежності від накопичення основних фотосинтезуючих пігментів, при цьому при досягненні максимуму в денному ході фотосинтезу рівні факторів зовнішнього середовища змінюють до оптимальних величин з умови забезпечення найбільшого накопичення основних фотосинтезуючих пігментів, після чого рівні факторів зовнішнього середовища змінюють з умови забезпечення максимальної фотосинтетичної продуктивності рослин.

Версія для друку
Дата публікації 04.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів