Способ экспресс-оценки состояния целостности почвы

 

Изобретение относится к экспресс-диагностике почв и предназначено для использования в почвоведении при проведении исследовательских работ, оценке слагаемых биологической активности почвы, а также мониторинге ее состояния. Способ включает проведение выборочных измерений ее естественных колебаний, отражающих биологическую активность, и обработку результатов измерений в спектральной области с последующей их интерпретацией по распределению кластеров спектральных амплитуд. При обработке результатов измерений всю спектральную область разделяют последовательно на октавы в сторону понижения частоты, нормируют амплитуды спектральных компонентов каждой октавы масштабным коэффициентом 2l, где l - номер октавы, и составляют таблицу спектра октав, в которой для заданных частот fi, представленных отношениями , где m, n - малые числа натурального ряда; i = 1,2,3..., k - количество делений каждой октавы; fo - базовая частота, суммируют значения соответствующих амплитуд всех спектров октав, а интерпретацию состояния целостности почвы выполняют в соответствии с величиной суммарного показателя С степени ее консонансности. Технический результат - повышение точности и достоверности системно-информационной экспресс-оценки состояния почвы как целостной системы на основе измерения ее интегральных динамических параметров.

Изобретение относится к экспресс-диагностике почв и может быть использовано в почвоведении для проведении исследовательских работ, оценки слагаемых биологической активности почвы, а также для мониторинга ее состояния.

Известен способ интегральной оценки состояния почвы как целостной системы [кн. Тюрюканов Н. В., Тимофеев-Ресовский Н.В. Биосферные раздумья. М.: 1996 г.], заключающийся в регистрации и последующем анализе устойчивого набора колебаний почвы, определяющего ее волновую картину. Целостность определяется способностью почвы (биокосного тела с единством живого и неживого) сохранять себя в пространстве и многократно воспроизводить во времени, которая проявляется рядом взаимодополняющих свойств (биологическая активность, экологическая устойчивость) и сопровождается характерным устойчивым набором колебаний.

Известен также способ системной диагностики почвы (почвенного покрова) [патент РФ N 2105974, кл. G 01 N 33/24,1998 г.], включающий проведение выборочных измерений ее естественных колебаний, отражающих биологическую активность, обработку результатов регистрации в спектральной области с последующей их интерпретацией по распределению кластеров спектральных амплитуд.

Таким способам присущ существенный недостаток, заключающийся в опенке только частных, узкоспециальных отдельных характеристик параметров почвы (почвенного грунта). Отсутствие же способов интегральной, системной оценки в экспресс-режиме не позволяет объективно и достоверно проанализировать состояние целостности почвы как динамической системы с вещественно-полевыми и информационными параметрами. Так, для целостной оценки биологической активности почвы по современным научным данным необходимо одновременно регистрировать динамику следующих ее составляющих: темп образования и разложения гумуса (по состоянию активности соответствующих ферментов), уровень окислительно-восстановительных процессов (изменение активности окислительно-восстановительных ферментов), интенсивность "дыхания" (скорость выделения диоксида углерода из почвы), состояние азотного режима (активность ферментов, участвующих в круговороте азота в почве), состояние фосфорного режима (активность ферментов, участвующих в круговороте фосфора в почве).

В известных технических решениях неучет положительных (консонансных) и отрицательных (диссонансных) соотношений между частотами спектров целостной структуры почвы (являющейся результатом ее интегральной, суммарной активности) как динамической системы не позволяет комплексно оценить указанные выше составляющие. Преобладание консонансов (консонанс - это отношение между частотами f1 и f2 как где m и n - малые числа натурального ряда) относительно диссонансов в динамической системе является основополагающим направлением построения совершенных по принципам слияния частей в целое, т. е. целостных, гармоничных систем, к которым относится и почва, как гармоничный симбиоз живого и неживого. Таким образом, по коксонансно-диссонансному отношениям между частотами с учетом их амплитуд в спектральной области характеристик почвы можно судить о степени ее интегральной, целостной биологической активности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности системно-информационной экспресс-оценки состояния почвы как целостной системы на основе регистрации ее интегральных динамических параметров (например, сверхслабого излучения почвы, ее спонтанной электрической активности, уровня биопотенциалов, потока электромагнитного излучения инфракрасного, температурного частотного диапазона и др.), отражающих проявление ряда форм биологической (биохимической) активности почвы.

Такой технический результат достигается тем, что в способе экспресс-оценки состояния целостности почвы, включающем проведение выборочных измерений ее естественных колебаний, отражающих проявление ряда форм биологической активности, обработку результатов регистрации осуществляют в спектральной области с последующей интерпретацией по распределению кластеров спектральных амплитуд.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что при обработке результатов регистрации всю спектральную область разделяют последовательно на октавы в сторону понижения частоты, нормируют амплитуды спектральных компонентов каждой октавы масштабным коэффициентом 2l (l - номер октавы), на основании чего составляют таблицу спектра октав, в которой для определенных частот fi, представленных отношениями (m, n - малые числа натурального ряда; i = 1, 2, 3,..., k - количество делений каждой октавы; f0 - базовая частота), суммируют значения соответствующих амплитуд всех спектров октав, а интерпретацию состояния целостности почвы выполняют согласно величине суммарного показателя C степени ее консонансности Способ реализуется следующей последовательностью шагов: 1. С помощью измерительного преобразователя (датчика) осуществляют регистрацию во времени (запись) уровня сигнала динамического параметра почвы.

2. Выполняют с помощью Фурье-преобразования переход от временного к спектральному (частотному) представлению сигнала динамического параметра почвы.

3. Спектральную характеристику (частотное представление сигнала динамического параметра) разделяют на октавы в сторону понижения частоты.

4. Осуществляют нормирование амплитуд спектра, принадлежащих различным октавам, используя масштабный коэффициент 2l (l-номер октавы, N - число октей).

5. Суммируют значения всех амплитуд частот fi каждой октавы, представленных отношениями (m, n - малые числа натурального ряда; i = 1, 2, 3,..., k, k 2000; f0 - базовая (масштабная) частота).

6. По формуле определяют суммарный показатель C степени консонансности, по величине которого осуществляют системно-информационную оценку состояния целостности почвы.

Реализация предлагаемого способа позволяет повысить качество, точность и достоверность экспресс-оценки состояния целостности почвы.

Формула изобретения

Способ экспресс-оценки состояния целостности почвы, включающий проведение выборочных измерений ее естественных колебаний, отражающих биологическую активность, обработку результатов измерений в спектральной области с последующей их интерпретацией по распределению кластеров спектральных амплитуд, отличающийся тем, что при обработке результатов измерений всю спектральную область разделяют последовательно на октавы в сторону понижения частоты, нормируют амплитуды спектральных компонентов каждой октавы масштабным коэффициентом 2l, где l - номер октавы, и составляют таблицу спектра октав, в которой для определенных частот fi, представленных отношениями где m,n - малые числа натурального ряда; i = 1,2,3...,k - количество делений каждой октавы;
fo - базовая частота,
суммируют значения соответствующих амплитуд всех спектров октав, а интерпретацию состояния целостности почвы выполняют в соответствии с величиной суммарного показателя С степени ее консонансности



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области почвоведения, в частности к мелиорации, и может быть использовано при прогнозировании возможных негативных почвенно-мелиоративных процессов при мелиорации территорий

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию, и может найти применение при оценке физических свойств почв

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в агрохимическом обслуживании, экологической экспертизе и научно-исследовательской практике

Изобретение относится к биотехнологии, экологической безопасности нефте- и газопроводов, в частности к диагностике состояния подземных сооружений - металлических трубопроводов и т.п

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в садоводстве при выборе и оценке земель для закладки плодовых насаждении, а также в лесоводстве

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к определению биологической урожайности естественных травостоев без взвешивания

Изобретение относится к способам изучения эрозионных процессов под воздействием водного стока и может быть использовано в сельском хозяйстве, почвоведении, мелиорации и гидрологии

Изобретение относится к сельскому хозяйству

Изобретение относится к почвоведению, в частности к мелиорации, и может быть использовано для определения критической глубины залегания грунтовых вод

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам оценки неоднородности почвенного покрова полей сельскохозяйственного назначения

Изобретение относится к испытательной технике для установки длинномерных плоских измерительных датчиков для определения параметров движения объектов в грунте

Изобретение относится к строительству, в частности к области инженерно-строительных изысканий для строительства подземных сооружений на сезонно промерзающих пучинистых грунтовых основаниях

Изобретение относится к области инженерных изысканий в сельском хозяйстве и строительстве, в частности к способам и устройствам для определения физико-механических характеристик слоя почвогрунта, и позволяет повысить эффективность испытаний, точность измерений и расширить информативность полученных результатов
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу оценки почвенного плодородия

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к типологии лесорастительных условий, и может быть использовано при оценке облесенных или предназначенных под сплошное облесение земель с недоступными для растений грунтовыми водами и неустойчивым атмосферным увлажнением

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения потребности в азотных удобрениях при выращивании зерновых, технических, кормовых культур и картофеля

Изобретение относится к почвоведению и может быть использовано для оценки структуры почвенного покрова
Наверх