Стан рослин та його діагностика
Розглянуто основні риси діагностики стану в рослинництві, визначені вимоги до вибору ознак стану для діагностики, запропоновано формалізований спосіб вибору діагностичних ознак та показано інструментальні засоби вимірювання діагностичних ознак. Рассмотрены основные черты диагностики состояния в раст...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2012
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46493 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Стан рослин та його діагностика / Д.М. Артеменко, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 99-108. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46493 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Артеменко, Д.М. Федак, В.С. 2013-06-30T12:00:08Z 2013-06-30T12:00:08Z 2012 Стан рослин та його діагностика / Д.М. Артеменко, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 99-108. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46493 381.3 Розглянуто основні риси діагностики стану в рослинництві, визначені вимоги до вибору ознак стану для діагностики, запропоновано формалізований спосіб вибору діагностичних ознак та показано інструментальні засоби вимірювання діагностичних ознак. Рассмотрены основные черты диагностики состояния в растениеводстве, определены требования к выбору признаков состояния для диагностики, предложен формализованный способ выбора диагностических признаков и показаны инструментальные средства измерения данных признаков. The main features of the diagnostics of plant state, specified requirements for selection of features and specifications for its diagnosis are proposed. Formal way to select diagnostic tests and diagnostic tools of measure of diagnostic features are showed. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Комп’ютерні засоби, мережі та системи Стан рослин та його діагностика Condition of the plants and its diagnosis Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Стан рослин та його діагностика |
| spellingShingle |
Стан рослин та його діагностика Артеменко, Д.М. Федак, В.С. |
| title_short |
Стан рослин та його діагностика |
| title_full |
Стан рослин та його діагностика |
| title_fullStr |
Стан рослин та його діагностика |
| title_full_unstemmed |
Стан рослин та його діагностика |
| title_sort |
стан рослин та його діагностика |
| author |
Артеменко, Д.М. Федак, В.С. |
| author_facet |
Артеменко, Д.М. Федак, В.С. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Condition of the plants and its diagnosis |
| description |
Розглянуто основні риси діагностики стану в рослинництві, визначені вимоги до вибору ознак стану для діагностики, запропоновано формалізований спосіб вибору діагностичних ознак та показано інструментальні засоби вимірювання діагностичних ознак.
Рассмотрены основные черты диагностики состояния в растениеводстве, определены требования к выбору признаков состояния для диагностики, предложен формализованный способ выбора диагностических признаков и показаны инструментальные средства измерения данных признаков.
The main features of the diagnostics of plant state, specified requirements for selection of features and specifications for its diagnosis are proposed. Formal way to select diagnostic tests and diagnostic tools of measure of diagnostic features are showed.
|
| issn |
1817-9908 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46493 |
| citation_txt |
Стан рослин та його діагностика / Д.М. Артеменко, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 99-108. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT artemenkodm stanroslintaiogodíagnostika AT fedakvs stanroslintaiogodíagnostika AT artemenkodm conditionoftheplantsanditsdiagnosis AT fedakvs conditionoftheplantsanditsdiagnosis |
| first_indexed |
2025-11-27T00:05:28Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:05:28Z |
| _version_ |
1850787262358355968 |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 99
D. Artemenko, V. Fedak
CONDITION OF THE PLANTS
AND ITS DIAGNOSIS
The main features of the diagnostics
of plant state, specified requirements
for selection of features and specifi-
cations for its diagnosis are pro-
posed. Formal way to select
diagnostic tests and diagnostic tools
of measure of diagnostic features are
showed.
Key words: plant, condition, diagno-
sis, symptoms, choice.
Рассмотрены основные черты
диагностики состояния в расте-
ниеводстве, определены требова-
ния к выбору признаков состояния
для диагностики, предложен фор-
мализованный способ выбора ди-
агностических признаков и пока-
заны инструментальные средст-
ва измерения данных признаков.
Ключевые слова: растение, со-
стояние, диагностика, признаки,
выбор.
Розглянуто основні риси діагнос-
тики стану в рослинництві, ви-
значені вимоги до вибору ознак
стану для діагностики, запропо-
новано формалізований спосіб
вибору діагностичних ознак та
показано інструментальні засоби
вимірювання діагностичних ознак.
Ключові слова: біометрія, біоме-
трична аутентифікація, біомет-
рична технологія.
Д.М. Артеменко, В.C. Федак,
2012
УДК 381.3
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
СТАН РОСЛИН ТА ЙОГО ДІАГНОСТИКА
Вступ. Основа сільського господарства − ро-
слинництво. Вирощування зернових, кормо-
вих, огородніх, баштанних, садових та інших
культур за сучасними інтенсивними техноло-
гіями потребує моніторингу стану рослин та
своєчасної діагностики різних аномалій. Діа-
гностика стану рослин необхідна для підви-
щення продуктивності рослинництва.
Загальна частина. Для однозначного ро-
зуміння використаних термінів, розглянемо
їх тлумачення:
- діагностика – розпізнавання аномалій ста-
ну рослини щодо до нормативних значень
ознак;
- діагноз стану рослини – якісний опис ста-
ну рослини на основі порівнянь кількісних
значень діагностичних ознак з нормативами;
- діагностична ознака – властивість, ознака
об’єкта, значення якої виражає відмінність
його від нормативу.
Відомі різні види діагностик, зокрема:
чинникова, структурна, функціональна, ди-
ференціальна, інтегральна, інструментальна,
візуальна, окомірна, якісна, кількісна, одно-
разова, масова, лабораторна, стаціонарна,
польова, рання, попередня, остаточна, екс-
пресна тощо. В залежності від задач, призна-
чення та можливостей дослідника, здійсню-
ють відповідний тип діагностики, вибирають
методичні й технічні засоби та нормативи і
відповідні діагностичні ознаки.
Мета діагностики стану рослини:
- оптимізація сучасних технологій виро-
щування сільгоспкультур;
- своєчасне виявлення лімітуючих і ура-
жаючих чинників та умов оптимального ро-
сту й розвитку;
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 100
- забезпечення сучасних технологій підвищення урожайності сіль-
госпкультур;
- рання діагностика уражень сільгоспкультур;
- виявлення впливу на сільгоспкультури біологічно активних речовин та за-
собів захисту рослин;
- ідентифікація діючих та обмежуючих чинників.
У сучасних господарствах України існують різні способи діагностики стану
рослин та сільгоспугідь, а методики діагностики створюють та здійснюють спе-
ціалізовані інститути НААН України. Але в більшості діагностику здійснюють
агрономи, коли визначають стан монокультурного поля за станом окремих рос-
лин. Незважаючи на однаковість рослин вимірювання діагностичних ознак про-
водять на 20 – 30 рослинах. Оцінюють стан рослин здебільшого за морфологіч-
ними ознаками окремих рослин, характерними для даної фази розвитку на мо-
мент визначення. Показники стану порівнюють з характерними морфологічними
ознаками або із зразковими (контрольними) рослинами. Така діагностика
суб’єктивна і потребує високої кваліфікації агронома.
Відомі дистанційні методи діагностики стану сільгосппосівів [1], які по-
лягають у порівняні спектральних характеристик відбиття посіву із спектраль-
ним відбиттям контрольних ділянок з яких формують навчальну вибірку. Такий
спосіб є високопродуктивним, але малодостовірним.
Відомі способи агрохімічного аналізу компонентного складу рослин, їх фра-
гментів та ґрунту. Такі способи визначення стану належать до лабораторних,
вони є працезатратні, з обмеженими методичними характеристиками.
Для успішної діагностики стану рослин необхідно:
- нормативи станів від толерантного до летального у вигляді значень діагно-
стичних показників (ознак);
- перелік головних і допоміжних діагностичних ознак;
- засоби визначення стану рослин, тобто вимірювання діагностичних ознак;
- значення діагностичних показників та нормативів у цифровій формі;
- методики порівняння значень діагностичних показників з нормативами
для постановки діагнозу;
- методики вибору діагностичних ознак та нормативів.
Порівнюючи методи діагностики, наприклад, в медицині й методи діагнос-
тики стану рослин в Україні та вимоги до цієї діагностики, можна дійти до ви-
сновку:
- існуючих нормативів стану рослин недостатньо для успішної діагностики,
а для більшості аномалій стану нормативи взагалі відсутні;
- серед діагностичних ознак стану рослин переважають описові, структурні
ознаки. Існуючі ознаки, як правило, дозволяють виявити тільки аномалію і не
дозволяють виявити чинник, що його викликав. Методики вибору діагностичних
ознак стану рослин відсутні;
- відсутні шкалування та оцифровка описових показників ознак стану, що
ускладнює порівняння при діагностиці;
СТАН РОСЛИН ТА ЙОГО ДІАГНОСТИКА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 101
- недостатньо методичних та інструментальних засобів визначення стану ро-
слин за діагностичними показниками;
- відсутність нормативів стану рослин та діагностичних ознак у цифровому
вигляді ускладнює процес постановки діагнозу. Це змушує замість нормативів
використовувати контрольні рослини, що потребує подвійних вимірювань, а та-
кож тримати зразкові репрезентативні рослини.
З вищенаведеного видно, що опрацювання методичних та інструментальних
засобів діагностики стану рослин, особливо сільгоспкультур, є актуальною і на-
гальною задачею.
Порядок діагностики. Виходячи з мети та враховуючи задачі, вибирають
вид діагностики, відповідні методики і засоби їх проведення. Далі вибирають
діагностичні ознаки стану і відповідні нормативи. Репрезентативні рослини для
діагностики вибирають за допоміжними ознаками та вибирають або створюють
нормовані умови проведення діагностики. При дотриманні зазначених рекомен-
дацій розбіжності у визначенні стану рослини будуть мінімальними а діагноз до-
стовірним.
Чинники, як рушійні сили, діють на рослину при певних умовах. Рослина
переходить у стан, який характеризують значеннями чинникових ознак та зна-
ченнями допоміжних ознак стану і значеннями умов. Якщо значення допоміж-
них ознак і умов лежать у межах зони толерантних значень їх нормативів, то
стан рослини можна визначати за значеннями діагностичних ознак та їх норма-
тивами шляхом порівняння.
Під нормативами розуміють значення ознак стану зразкової рослини влас-
тиві різним станам.
Нормативами можуть слугувати: табличні цифрові значення ознак відповід-
них станів, значення ознак стану контрольної рослини та умовні, тимчасові нор-
мативи, які визначають на дослідній рослині перед дією чинника, коли умови і
допоміжні ознаки оптимальні.
Кожен із зазначених нормативів має свої області застосування.
Табличні нормативи застосовують при:
- наявності визначених, перевірених та випробуваних чинникових ознак ста-
ну;
- стабільних, нормативних значеннях умов і допоміжних ознак стану;
- вимірюваннях допоміжних показників і умов;
- масових вимірюваннях, наприклад, розбраковки саджанців або розсади;
- використанні інструментальних засобів експрес-діагностики.
Контрольні рослини використовують при:
- порівняльних дослідженнях впливів чинників;
- експериментах за вибором діагностичних показників та їх значень;
- порівняльних досліджень впливів допоміжних ознак та умов;
- дослідженнях переходу умов у чинники, а допоміжних ознак у діагнос-
тичні;
- виборі толерантних діапазонів ознак.
Використання дослідної рослини як умовного нормативу доцільно при:
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 102
- необхідності виявлення експресної реакції на чинник;
- обмеженому контролі допоміжних ознак і умов;
- експрес-діагностиці впливу засобів захисту рослин та біологічно активних
речовин;
- визначення латентного періоду та часу післядії чинника.
Нормативи можуть бути:
- прийняті за домовленістю;
- визначені експериментально;
- розраховані теоретично;
- визначені на контрольній виборці рослин;
- визначені з огляду та аналізу фахових джерел.
Одним з доступних експериментальних способів визначення нормативних
значень показників станів рослини може бути спосіб визначення значень вибра-
них показників на зразковій рослині, стан якої змінюють в межах від толерант-
ного через стресовий, граничний, кризовий до летального.
Нормативи стану можуть бути як кількісними так і якісними, описовими,
наприклад, толерантний стан − це стан процвітання, активності; стресовий стан
– це пригніченість; граничний стан – це шкідливість, хворобливість; кризовий
стан – це небезпечність, ураженість; летальний стан – це смертельний, не відно-
влюваний.
Нормативи допоміжних ознак та умов. Допоміжними вважають супровід-
ні, додаткові ознаки стану, значення яких знаходяться в межах зони толерантно-
сті і слабо реагують на вплив основного чинника. До допоміжних ознак нале-
жать також умови, якщо їх значення знаходяться в зоні толерантності й вони не
переходять у чинники. Вибір нормативів допоміжних ознак і умов аналогічний
вибору нормативів основних ознак стану. Основним критерієм вибору допоміж-
них ознак стану й умов є знаходження значень цих ознак у межах зони толеран-
тності. Це необхідно для зменшення варіабельності діагностичних показників,
вибору однакових рослин, стандартних умов і режимів діагностики.
Вибір показників стану рослин. Стан рослини визначають за значеннями
сукупності ознак (властивостей, показників) стану, тобто значення будь якої
ознаки стану (ОС) може бути показником стану рослини. ОС викликану впли-
вом чинника вважатимемо чинниковою ознакою стану (ЧОС). Якщо ОС викори-
стовують для діагностики стану рослини, то її вважають діагностичною ознакою
стану (ДOC). Визначення стану рослини з використанням ЧОС дасть значення
стану викликане дією чинника.
При використанні ЧОС як ДOC матимемо діагноз стану, залежний від чин-
ника, що його викликав. Це дозволить, маючи діагноз стану, ідентифікувати
чинник, що його викликав, наприклад, збудника хвороби. Так, наприклад, в [2] у
якості ДOC вибрано зменшення сигналу наведеної флуоресценції інтактного ли-
ста рослини більше ніж на 25 %. При діагнозі уражень бактеріозом чинником
виявилась бактерія Ervinia amilovora.
Враховуючи складність об’єкта і важливість діагностики стану рослин ви-
значимо вимоги до вибору ознак стану рослини [3, 4]. Вимоги умовно можна
СТАН РОСЛИН ТА ЙОГО ДІАГНОСТИКА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 103
поділити на дві групи – технічні, пов’язані з вимірюваннями значень ознак, і ме-
тодичні, які враховують особливості об’єкту.
Технічні вимоги до вибору ознак стану такі: вимірюваність, наявність шкал,
чутливість, швидкодія, представлення результатів, використання функціональ-
них ознак. До методичних вимог можна віднести: нативність, інтактність, еко-
логічність, життєву вагомість, репрезентативність, допоміжність, роль умов,
структурність ознак. Деякі з умов розглянемо докладніше.
Умова нативності потребує розгляду функцій окремих складових, зокрема
хлорофілу, пігментів, хлоропластів тощо в непорушеному вигляді, як складових
цілісного організму. Порушення цілісності вносить артефакти у вимірювання.
Так флуоресценція ефірної витяжки хлорофілу дає зміщення довжини хвилі на
10 – 15 нм у сторону збільшення в порівнянні з нативним хлорофілом [5].
Умова інтактності являє собою дослідження морфофітоелементів без відо-
кремлення їх від рослини. Це також збереже цілісність рослини.
Під екологічністю вибору показників стану розуміють використання поло-
жень екологічних законів толерантності Шелфорда і лімітування Лібіха та дода-
ткових положень до цих законів [6]. Зокрема:
- чим далі значення впливу відхиляється від оптимуму, тим сильніша його
негативна дія на організм;
- лімітуючими можуть бути як високі так і низькі значення впливів;
- додаткові положення можна розширити і добавити;
- умови, значення яких лежать за межами зони толерантності, треба сприй-
мати як чинники;
- ознаки стану рослини значення яких лежать у межах зони толерантності,
сприймаються як допоміжні, а за їх межами – вважаються основними, суттєви-
ми, визначальними тощо;
- при виборі діагностичних ознак стану переваги надаються ознакам, які зна-
ходяться далі від зони толерантності [6].
При виборі ОС слід вибирати ознаки життєво вагомі, пов’язані з існуванням
рослини, наприклад, показники фотосинтезу або водного обміну.
До методичних вимог слід віднести вибір репрезентативних екземплярів ро-
слин для діагностики, тоді кількість повторностей при вимірюваннях суттєво
зменшиться. При цьому важливо вибрати однакові рослини, листя та умови, в
яких вони знаходяться. Це здійснюють шляхом окомірних оцінок морфологіч-
них ознак при попередньому визначенні екологічних умов та експресних вимі-
рюваннях допоміжних ознак, наприклад, деяких хлорофільних індексів. При
цьому необхідно перевірити щоб значення ознак знаходились у межах зони то-
лерантності. Вибір екземплярів для діагностики буде оптимальним при рівності
значень допоміжних ознак у вибраних екземплярах рослин і листя.
Важливою складовою методичних вимог є допоміжні ознаки, їх роль в діаг-
ностиці та вимоги до їх вибору. Допоміжні ознаки використовують при діагнос-
тиці стану рослин, хоча до самого в діагнозу вони не входять. Допоміжні ознаки
включають додаткові ознаки стану рослини та умови їх існування і діагностики.
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 104
Допоміжні ознаки дозволяють вибрати однотипні, однакові, репрезентативні
рослини, забезпечити однакові, нормовані умови діагностики, зменшити розбі-
жність діагностичних показників і тим самим збільшити достовірність діагнозу.
Зазначені властивості допоміжних ознак можна забезпечити при:
- використанні ознак стану, що змінюється повільно, зокрема структурних
ознак – морфологічних та анатомічних елементів будови, якісного і кількісного
речовинного складу листа тощо;
- серед структурних ознак вибирають концентрації пігментів, хлорофілу,
хлорофільні індекси поглинання та відбиття, товщину листа, жилкування, долю
ушкодженої площі листа, приріст фітоелементів та новоутворень і т. п.;
- серед слабодинамічних функціональних ознак можна використати зволо-
женість листа, його температуру, швидкість транспірації тощо;
- серед екологічних умов можна використовувати освітленість, ФАР, воло-
гість і температуру повітря, швидкість вітру, час доби тощо;
- при виборі допоміжних ознак використовують також положення екологіч-
них законів толерантності і лімітування [6].
Технічні вимоги до вибору ознак ОС, ЧОС, ДOC. Вимоги стосуються фу-
нкціональних ознак стану, перетворень і вимірювань фізичних величин з пода-
льшою їх біологічною інтерпретацією. Тому бажано вибирати ознаки стану, які
можна вимірювати фізичними методами.
Діагностика стану рослин пов’язана з порівнянням, з нормативами, які ма-
ють якісне і кількісне представлення. Кількісне порівняння потребує кількісного
представлення ознак як нормативних, так і дослідних. Для описових значень
необхідно провести представлення у цифровій формі [7]. Для цього діапазон
станів, який має максимальне і мінімальне значення (верхні і нижні кардинальні
точки), розбивають на – N проміжних (одиниць), що утворюють шкалу. При
цьому за крайні значення діапазону станів приймають толерантний і летальний
стани. Шкали часто представляють в балах, долях одиниці або у відсотках від
повної шкали. При діагностиці шкали нормативів і дослідів мають бути співмір-
ними.
Вимоги швидкодії і чутливості стосуються біосенсорів, в яких чутливим
елементом є біологічна субстанція, наприклад, хлорофіл, хлоропласт, листок,
стебло, корінь тощо. Саме такі вимоги слід враховувати при виборі ознак стану,
які вимірюються біосенсорами. Так тургор, який вимірюють з допомогою тензо-
датчика, є ознакою при діагностиці водозабезпеченості рослини при крапельно-
му зрошенні.
Особливістю способів визначення функціональних ознак шляхом вимірю-
вання фізичних величин є представлення результатів у вигляді відношень, кое-
фіцієнтів, індексів, зокрема, хлорофільних індексів відбиття, поглинання, флуо-
ресценції. Таке представлення результатів дозволяє виділити біологічну сутність
діагностики, зменшити методичні й інструментальні похибки визначень за раху-
нок використання відношень.
Вищенаведеним методичним і технічним вимогам вибору ознак стану рос-
лин відповідають оптичні методи дослідження матеріалів, зокрема, властивостей
СТАН РОСЛИН ТА ЙОГО ДІАГНОСТИКА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 105
поглинання, відбиття та флуоресценції нативного хлорофілу інтактного листа
рослини. Такі методи дозволяють визначити як структурні, так і функціональні
ознаки стану з використанням типових оптоелектронних біосенсорів.
Серед оптичних способів найбільш інформативним слід вважати спосіб ін-
дукції флуоресценції хлорофілу (ефект Каутського) [8 − 10]. Зміна поточних зна-
чень флуоресценції при освітлені нативного хлорофілу після темнової адаптації
має характерний вигляд кривої індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) [8]. По-
рушення фотосинтезу, викликані чинниками, відображаються на кривій ІФХ Рі-
зні показники цієї кривої дають номенклатуру хлорофільних флуоресценцій
[10]. Це ознаки, що виражають стан фотосинтетичного апарату рослини. Для
вибору ЧОС з номенклатури хлорофільних флуоресценцій необхідно вибрати
ознаку, яка корелює з інтенсивністю чинника. Флуоресцентні ознаки стану
включають значення флуоресценцій в характерних точках кривої ІФХ і індекси
на основі вимірювань в характерних точках.
Хлорофільні флуоресценції, які визначають більшість флуориметрів
[9 − 12] вимірюють FO, FPI, FP, Fm, FS, Fm
1, FO
1 за специфікацією V-I-D-P-T, а ін-
ші індекси (FV, gP, gN, KI тощо) − розраховані. При зміні інтенсивності чинника
рослина послідовно проходить різні стани, від толерантного через стресовий,
граничний та кризовий до летального [7].
У кожному зі станів вимірюють флуоресценції і будують криві ІФХ. Для ко-
жної кривої визначають характерні значення й індекси. З них виділяють такі, які
найбільше корелюють з інтенсивністю чинника. Це є необхідною умовою вибо-
ру ЧОС, але недостатньою. Для вибору ознаки вибіркової дії можливе викорис-
тання суперпозиції ознак. Вищезазначені ознаки використовують значення флу-
оресценції в характерних точках і не використовують значення між ними, тобто
крива ІФХ використовується обмежено. Якщо номенклатури хлорофільних флу-
оресценцій недостатньо для вибору ЧОС то доцільно їх вибрати з інших діагно-
стичних фрагментів. Виділяють діагностичні фрагменти кривої ІФХ шляхом су-
міщення (накладання) контрольної і дослідної кривих, так щоб співпала макси-
мальна кількість точок. Фрагменти дослідної кривої які відрізняються від конт-
рольних, вважають діагностичними фрагментами [7]. Відхилення дослідної кри-
вої від контрольної залежить від чутливості дослідної рослини до чинника та від
інтенсивності чинника.
Представляємо обидві криві в межах діагностичного фрагмента у вигляді
аналітичного виразу, наприклад полінома.
Для контрольної рослини
АК Х2 +ВКХ +СК і,
для дослідної
Аd Х2 +ВdХ +Сd.
Їх різниця дасть поліном
(Аd − АК) Х2 + (Вd – ВК) Х + Сd − СК.
Максимальне значення цієї різниці буде при рівності другої її похідної нулю.
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 106
Якщо розглядати поліном як повне квадратне рівняння, то його корні
зв’язують всі коефіцієнти і слугують зведеною, узагальнюючою характеристи-
кою кривої у межах діагностичного фрагмента. Як корні рівняння, так і коефіці-
єнти апроксимуючої кривої діагностичного фрагмента можуть слугувати чинни-
ковою ознакою стану.
2
1,2
( ) ( ) 4( )( )
.
2( α )
d k d k d k d k
d k
B B B B A A C C
X
A A
− − ± − − − −
=
−
Такій підхід потребує визначення залежностей вибраних ознак стану (коефі-
цієнтів полінома та коренів рівняння) від значень чинника і тоді ці показники
будуть чинниковими ознаками стану ЧОС. Для вибраних ЧОС на контрольних
рослинах необхідно визначити нормативні значення для різних станів і тоді мо-
жлива діагностика стану за показниками ЧОС і нормативами.
Визначення номенклатури хлорофільних флуоресценцій, з яких формують
діагностичні ознаки стану рослини, базується на вимірюваннях флуоресценції
нативного хлорофілу інтактного листа рослини. Флуоресценцію вимірюють
у діапазоні хвиль 680 ÷ 750 нм при його опроміненні в діапазоні хвиль
400 ÷ 500 нм після темнової адаптації. З поточних значень флуоресценції, буду-
ють криву індукції флуоресценції, яка має характерний вигляд за специфікаці-
єю O-I-D-P-T (рис. 1, крива Каутського). Визначають значення флуоресценції в
характерних точках і з них формують характерні індекси флуоресценції.
РИС. 1. Характерний вигляд кривої індукції флуоресценції за специфікацією O-I-D-P-T
Вимірюють флуоресценцію хлорофіл-флуориметрами (рис. 2). Основним
чутливим елементом флуориметрів є оптоелектронний сенсор, в якому здійс-
СТАН РОСЛИН ТА ЙОГО ДІАГНОСТИКА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 107
нюють опромінення листа, прийом, виділення і перетворення сигналу флуорес-
ценції в електричний [9].
РИС. 2. Хлорофіл-індикатор
Вимірювання і зберігання результату виконує вимірювальний модуль. Ви-
значення індексів і представлення результатів діагнозу після порівняння з нор-
мативами, виконує комп’ютер [12].
Допоміжні ознаки стану формують із хлорофільних індексів відбиття і пог-
линання [13]. Вимірюють показники відбиття і поглинання на певних довжинах
хвиль за допомогою хлорофілспектрометрів та хлорофілометрів. Сенсори таких
приладів ідентичні і можуть бути виконані на базі типового оптоелектронного
сенсора, який включає джерело опромінення, частіше це світлодіоди і фотоп-
риймач із світлофільтром.
При досліджені дерев та чагарників контрольні та дослідні рослини вибира-
ють одного виду, сорту, віку та габітусу. На протязі вегетаційного періоду діаг-
ностику здійснюють декілька разів, зокрема на початку вегетації, фазі кінця рос-
ту пагонів, у засушливий та вологий період та в кінці вегетації. Листя для вимі-
рювань краще вибирати з верхньої частини пагонів. Вимірювання слід проводи-
ти в першій половині дня не раніше ніж через два дні після дощу. Кількість по-
вторностей − до 5 вимірювань на рослині. При дослідженнях доцільно вибирати
дослідні рослини які знаходяться в екологічних умовах близьких до умов конт-
рольної рослини. Бажано контролювати ці умови, зокрема NPK, вологість та
температуру грунту, вологість та температуру повітря, актинометричні показни-
ки тощо.
Екологічні умови, зокрема, метеорологічні показники можна брати з най-
ближчої метеостанції, або вимірювати портативними метеостанціями, точності
яких досить для контролю метеоумов.
Сучасна інструментальна база дозволяє при наявності методик діагностувати
стан рослин, зокрема сільгоспкультур.
Висновки.
1. Метою діагностики стану рослин слід вважати розпізнавання аномального
стану рослини та ідентифікацію чинника, що його викликав.
2. Обмежені можливості діагностики в рослинництві пов’язані з недостатнім
методичним, технічним та нормативним забезпеченням.
3. Серед діагностичних ознак перспективними слід вважати хлорофільні
флуоресцентні індекси, серед допоміжних ознак – хлорофільні індекси відбиття
та поглинання світла, а серед умов – екологічні умови.
F Комп’ютер
Вимірюва-
льний
модуль
Сенсор
Д.М. АРТЕМЕНКО, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 108
4. Серед інструментальних засобів експрес-діагностики доцільно застосову-
вати комп’ютеризовані прилади з типовими оптоелектронними біосенсорами.
5. Використання показників апроксимуючої функції діагностичного фраг-
мента кривої ІФХ в якості ознак стану рослини розраховано на застосування
в приладах з обмеженою кількістю вимірюваних показників до 3 − 4.
6. При діагностиці стану рослини доцільно застосовувати допоміжні ознаки
стану, цифрові нормативи, нормовані умови та принципи лімітування і толеран-
тності чинників.
1. Мовчан Я.И., Каневский В.А., Семичаевский В.Д. Фитоиндикация в дистанционных иссле-
дованиях. – Киев: Наукова думка, 1993. – С. 81– 82.
2. Патент України на винахід № 82714. Спосіб ідентифікації бактеріозу рослин / О.І. Кита-
єв, Я.І. Мовчан, Ю.С. Колесник, В.С. Федак. – Опубл. 12.05.2008, бюл. № 9.
3. Федак В.С. Фоновий моніторинг з позицій еколога // Проблемно-ориентиророванные
комплексы в системах автоматизации контроля и управления. – Киев. – 1995. –
С. 66 – 71.
4. Федак В.С. Вибір показників середовища для фонового моніторингу забруднень // Про-
блемно-ориентиророванные комплексы в системах автоматизации контроля и управле-
ния. – Киев. – 1995. – С. 72 – 79.
5. Нобел П. Физиология растительной клетки. – М.: Мир, 1973. – 227 с.
6. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975. – 740 с.
7. Заявка на патент України. Спосіб діагностики стану рослини. А201201884 від 20.02.12.
Артеменко Д.М., Романов В.О., Федак В.С.
8. Корнеев Д.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлоро-
филла. – Киев: Альтерпрес, 2002. – 188 с.
9. Артеменко Д.М., Китаєв О.І., Федак В.С. Портативний РАМ хлорофілфлуорометр з ви-
мірюванням термоіндукції // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2010. – № 9. –
С. 92 – 98.
10. Olag van Kooten Lan E.H.Sne. Photosynthesis Research 25. – 1990. – Р. 147 – 150.
11. FlaroPen FP-100, Photon Sistems Instruments
http://psi.cz/products/pocket-sized-instruments/fluorpen-fp-100
12. CCM-200 plus, Chlorophyll Contene Meter ADC Bioscietific Itd
http://www.adc.co.uk/Products/CCM-200_plus_Chlorophyll_Content_Meter
13. SPAD 502 plus@ 502DL plus Clorophyll Meter
http://www.specmeters.com/nutrient-management/chlorophyll-meters/chlorophyll/spad502p/
Одержано 12.10.2012
http://www.adc.co.uk/Products/CCM-200_plus_Chlorophyll_Content_Meter
http://www.specmeters.com/nutrient-management/chlorophyll-meters/chlorophyll/spad502p/
|