ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 49
Скачиваний: 0
Как же растения используют поглощаемую ими энергию? В среднем около 1,5% радиации расходует ся листьями на фотосинтез. Вся основная масса лучи стой энергии превращается в теплоту и идет на испаре ние влаги — транспирацию растений. Нагрев листьев определяется количеством и спектральным составом лучистой энергии, поглощенной пигментами и во дой, находящейся в тканях листьев. Видимый свет способствует раскрытию устьиц и повышает проницае мость плазмы испаряющих клеток. Все это приводит к усилению транспирации.
Под влиянием света возрастает разность между давлением насыщающего пара при температуре испа ряющего листа и окружающего воздуха. Превраще
ние воды в пар сопровождается |
значительным рас |
||
ходом энергии. |
На испарение 1 |
кг |
воды, например, |
расходуется 590 |
ккал. Усиление транспирации ведет |
||
к охлаждению |
листьев растений. |
Таким образом, |
в самих листьях поддерживается динамическое рав новесие. Растения с помощью транспирации авто матически поддерживают температуру на определен ном уровне. Существует вполне определенный суточный ритм хода транспирации, время ее начала и окон чания. Растения на испарение расходуют влагу, посту пающую из корнеобитаемого слоя почвы. Непрерыв ный расход ее создает движение влаги по направлению к зоне корневого иссушения почвы.
Измерение величины транспирации имеет большое теоретическое и практическое значение. До недавнего времени не удавалось непосредственно измерять ее. Только применив новые методы измерений и полупро водниковую аппаратуру, ученые нашли решение этой
32
трудной задачи. Два полупроводниковых микротермо метра, отличающихся очень высокой чувствительно стью, располагают один у поверхности листа, другой вдали от листьев. С возрастанием транспирации уси ливалось охлаждение листовой пластинки, а вместе с тем увеличивалась разность показаний микротермо метров. Ход испарения автоматически регистрировал ся дистанционно, что повышало точность результатов.
Исключительно благоприятные условия изучения транспирации создаются светокультурой, что привело к установлению ряда ранее неизвестных закономерно стей жизнедеятельности растений. Оказалось, что ритм испарения определяется продолжительностью светового дня. Обычно оно начинается сразу же по сле начала освещения растений и заканчивается после его прекращения. Удалось установить существование глубокой связи между фотопериодической реакцией и интенсивностью транспирации. Обычно полный цикл ее у растений протекает за 12—14 час.
Изменение продолжительности светового дня вызы вает у растений своего рода «условный рефлекс». Так, при сокращении освещения транспирация начинается в темноте еще до включения света и заканчивается после выключения. Если световой день значительно удлиняли, то транспирация все-таки продолжалась не более 14 час. Она начиналась значительно позднее включения света и заканчивалась намного раньше прекращения освещения растений. Результаты иссле дований транспирации при светокультуре привели к выводу, что у растений существует вполне определен ный суточный ход испарения, сложившийся под влия нием внешней среды.
33
В естественных условиях ритм транспирации не в состоянии приспосабливаться к непрерывным измене ниям внешней среды. Вот почему становится понятной высокая продуктивность и скороспелость растений, выращиваемых при искусственном освещении. Посто янство или требуемое самими растениями постепенное изменение освещенности, температуры и влажности воздуха при светокультуре непрерывно создают опти мальные физические условия, которыми определяют ся транспирация и фотосинтез.
Изучение транспирации позволило автоматизиро вать технику светокультуры, дало возможность самим растениям управлять искусственным освещением. Прекращение испарения листьями влаги может слу жить своеобразным сигналом выключения освещения, а начало его — к включению.
Такая установка создана Агрофизическим инсти тутом. Понижение температуры листьев в начале и повышение ее после окончания транспирации изменя ют сопротивление полупроводника микротермометра, как бы сообщая прибору необходимый сигнал, переда ваемый затем автоматическому управлению освеще нием. В этой установке создается связь живого орга низма с прибором, осуществляется совершенно новая по своему принципу автоматизированная система, ор ганически связанная с жизнедеятельностью расте ний. Подобные приборы приучат к определенному ритму жизни, хорошо отрегулированному самим ра стением.
В опытах с молодыми растениями фасоли вначале установили световой день всего лишь 4 часа. Расте ниям этого, конечно, оказалось слишком мало, и,
34
пользуясь автоматической системой управления све том, они изо дня в день увеличивали продолжитель ность освещения, пока не довели ее до 14 час. в сут ки. Дальше растения увеличивать световой день не стали. Очевидно, подобранный самими растениями световой режим дня оказался для них наиболее благоприятным. По такому же принципу можно автоматизировать и другие производственные про цессы.
Обеспечение растений достаточным количеством влаги является важнейшим вопросом земледелия. В условиях орошения правильный выбор сроков и норм поливов составляет главную заботу агронома. Очеред ной полив обычно устанавливается в зависимости от влажности почвы или состояния растений. Обычно на это определение уходит много времени, что может привести к опозданию с поливом и непоправимым из менениям в растениях.
Расход почвенной влаги определяется транспира цией и физическим испарением самой почвой, состав ляющим так называемое суммарное испарение. Пока последнее не превышает определенного предела, ра стения обеспечены достаточным запасом почвенной влаги для нормального развития. Потерями влаги на суммарное испарение можно характеризовать влагообеспеченность растений. Только зная величину испа рения поля, покрытого растениями, можно для любо го момента времени правильно выбрать сроки полива
иустановить его нормы.
Впоследние годы в Агрофизическом институте со
здана установка, автоматизирующая измерение сум марного испарения методом теплового баланса. Полу
35
чая от растений данные транспирации, прибор сигнализирует о наступлении сроков поливов. Можно сказать, что автомат «разговаривает» с растения ми, получая непосредственно от них первичный
сигнал.
Такая автоматизированная установка — термобалансограф — представляет собой электронно-счетное устройство постоянного действия. От полупроводнико вых приборов он получает необходимую информацию о радиационном балансе, градиентах температуры и влажности воздуха, о теплообмене между почвой и ее поверхностью. Зная основные физические факторы, входящие в уравнение теплового баланса, счетно-ре шающий блок термобалансографа по заданной ему программе производит подсчеты и выдает готовое зна чение величины суммарного испарения на самопишу щий автоматический узел.
Термобалансограф работает быстро, непрерывно и дистанционно, без участия человека. По данным его записей видно, какого количества влаги недостает растениям в различные периоды вегетации. С помо щью простой сигнальной системы прибор может пере давать нужные команды на пульт управления оро шения.
Применение балансографа облегчает создание оп тимальных условий для растений, позволяет судить о том, при какой величине суточного испарения можно ожидать от растений самой высокой продуктивности. Установлено, что если 80% энергии радиационного ба ланса расходуется на испарение и почва имеет доста точно питательных веществ, то продуктивность расте ний наивысшая.
36
Новая полупроводниковая техника для агронома
Урожайность полей, продуктивность тепличного хо зяйства, сохранение урожая — все это в значительной мере определяется качеством контроля со стороны специалистов сельского хозяйства.
Вопрос о контроле сам по себе не нов. Правда, теперь в условиях крупного интенсивного сельского хозяйства значительно изменились его роль и задачи. В связи с этим возникает необходимость вооружить агрономов современными точными и быстродействую щими контрольно-измерительными приборами и уста новками, заменить ими устаревшие. В этом направ лении очень много сделано работниками Агрофизиче ского института. Созданные ими приборы можно встретить в передовых хозяйствах.
Всесоюзным научно-исследовательским институтом удобрений и агропочвоведения создан оригинальный прибор для специалистов сельского хозяйства. Это маленькая переносная лаборатория, которая носит название «трость агронома». Прибор действительно вы полнен в виде тонкой металлической трости весом 2,5 кг с пластмассовой рукояткой. Внутри вмонтирован полупроводниковый термощуп для измерения темпе ратуры, показания которого определяются стрелочным гальванометром на рукоятке трости. Агроном может быстро и точно измерять температуру почвы на по верхности и на различной глубине, воздуха в поле или в помещении, зерна в хранилище. С помощью трости можно проверить глубину вспашки, для этого на ее поверхности нанесены деления. Прибор снабжен ру-
37
леткой для проверки квадратно-гнездовой посадки и для замеров контрольных участков поля при опреде лении густоты или засоренности посевов.
Находящаяся в рукоятке трости лупа помогает специалисту провести визуальный анализ зерна, обна ружить на растениях и в хранилищах вредителей. Ес ли агроному понадобится пинцет или скальпель, то он найдет их в той же походной лаборатории. Этот удобный и компактный прибор получит хорошую оценку технологов колхозного и совхозного производ ства.
Влажность убранного зерна в полевых условиях можно быстро определить с помощью портативного электровлагомера ЭВЗ. Для этого зерно засыпают в цилиндрический датчик, расположенный в верхней ча сти прибора. Датчик подключают в электрическую цепь влагомера и по делениям специальной шкалы на его крышке определяют процент содержания вла ги в зерне. Эти измерения выполняются в течение не скольких секунд.
На вопрос, много ли влаги содержится в снежном покрове полей, даст ответ агроному походный гаммавлагомер — прибор, размеры которого не превышают телефонный аппарат. Пучок гамма-лучей, посланный изотопом радиоактивного элемента, проходит тол щу снежного покрова и, отразившись от поверхности почвы, возвращается обратно к влагомеру. По тому, на сколько уменьшилась интенсивность лучей, прибор определяет толщину и плотность слоя снега.
Быстрый рост производства овощей и плодов в те чение всего года в теплицах и парниках, повышение их производительности и снижение затрат труда
38
предъявляют высокие тре бования к технике выращи вания растений. Растение водство закрытого грунта наиболее благоприятно для автоматизации производст ва. И надо отметить, что в этом направлении достигну ты определенные успехи.
Автоматические устрой ства, например, создают в теплицах наиболее благо приятные условия для раз вития растений. По задан ной программе приборы поддерживают и изменяют микроклимат теплиц, регу лируют длину светового дня при искусственном освеще нии, определяют потребно сти растений в питательных веществах и обеспечивают им необходимую подкормку. Подобные устройства позво лят создавать самоуправ ляемые теплицы.
Расставленные в тепли цах полупроводниковые при боры зорко следят за всеми изменениями среды,, в ко торой живут растения. Ког да обнаруживаются от-