Способ обнаружения грибных болезней земляники садовой

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для неинвазивного обнаружения грибных болезней растений в садоводстве, при проведении мероприятий по их защите. При осуществлении способа на одном растении измеряют реактивное сопротивление растительной ткани здорового листа земляники на фиксированной частоте ƒ0, расположенной в области α-дисперсии биоимпеданса ткани, и запоминают его. Далее определяют реактивное сопротивление растительной ткани на диагностируемых листах растений земляники с предполагаемым поражением грибной болезнью листа на той же частоте ƒ0 и определяют отношения реактивного сопротивления исследуемого листа к реактивному сопротивлению здорового листа (коэффициенты поражения) - ki. Если отношение ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено действию биострессора - возбудителя грибной болезни. При обнаружении грибных болезней земляники садовой фиксированная частота ƒ0 выбирается в диапазоне от 800 до 1200 Гц. Достигается повышение достоверности обнаружения грибных болезней земляники и сокращение затрат на его проведение. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, может быть использовано для раннего обнаружения грибных болезней растений в садоводстве, при проведении мероприятий по их защите.

Земляника садовая, в связи с ее бесспорными преимуществами по сравнению с другими ягодными культурами, достаточно широко распространена в мире.

Исследования российских и зарубежных ученых показали, что землянику садовую поражают множество грибных, вирусных и бактериальных болезней. Большинство болезней (около 80%) вызывается грибами [Трейвас Л.Ю., Каштанова О.Ф. Болезни и вредители плодовых растений: Атлас - определитель. - Изд-ние 3-е, исп. и доп. - М: ООО «Фитон XXI», 2016. - 352 с.]. Одним из наиболее распространенных возбудителей в условиях лесостепи Западной Сибири является гриб Ramularia tulasnei Sacc, который вызывает у земляники садовой заболевание рамуляриоз (белую пятнистость). При развитии грибных болезней резко снижается урожайность ягод до 60-70% [Maas I.L. Compendium of strawberry diseases // Am. Phytopathol. Soc., St. Paul. 1984. - 138 р.]. Кроме того, при поражении болезнями растение сильно ослабляется, вплоть его до полной гибели. Но выявить грибные болезни на ранней стадии их развития, несмотря на характерные изменения цвета и формы пораженных участков, не всегда удается. Своевременная информация о здоровье растений и начале болезней может способствовать контролю заболеваний посредством надлежащих стратегий управления. Поэтому ранняя неинвазивная диагностика грибных болезней является достаточно сложной, но весьма актуальной.

Известны лабораторные методы диагностики болезней [Диагностика болезней растений. Электронный ресурс. Режим доступа: http://biomolecula.ru/articles/diagnostika-boleznei-rastenii-i-sovremennye-tekhnologii (дата обращения 25.01.2019)]. Большинство методов диагностики болезней плодовых культур основано на обнаружении специфических антигенов (иммунохимические методы) или нуклеиновой кислоты (молекулярные методы). В лабораторной диагностике болезней плодовых культур доминируют метод иммуноферментного анализа (ИФА), различные варианты полимеразной цепной реакции (ПЦР) и молекулярно-гибридизационный анализ (МГА), поскольку отличаются от других высокой чувствительностью и специфичностью. Ведущую роль среди методов внелабораторной диагностики играет иммунохроматография (ИХА) в пористых мембранах (тест-полосках).

Однако известные методы требуют использования сложного дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного технического обслуживания. Кроме того, эти методы длительны и инвазивны.

Поэтому на практике распространен традиционный макроскопический метод визуальной диагностики. Визуальная диагностика часто является предварительной для других диагностических методов, и она не теряет своей актуальности.

Недостатком макроскопического метода является ненадежность результатов диагностики и оценки степени поражения грибными болезнями. Основная причина - совпадение внешних признаков, возникающих от различных инфекционных поражений растений и физиологических нарушений, происходящих при воздействии внешних неблагоприятных факторов окружающей среды. Этот метод требует высокой квалификации эксперта по оценке физиологического состояния растения. Но эксперт при определении состояния растений часто запаздывает из-за появления морфологических изменений на поздних стадиях развития болезней. На момент определения состояния растений они оказываются уже сильно ослабленными и зачастую спасти растения уже невозможно.

Способ устранения запаздывания экспертизы, путем нанесения на поверхность листьев различных химических соединений, ускоряющих проявления окрашенных очагов патогена, например, родамина «6ж» для диагностики парши позволяет производить более раннюю диагностику состояния растений [Патент РФ 2127969, МПК A01G 7/00 Способ заблаговременного прогноза грибных болезней растений / П.Г. Чмырь, Д.А Колесова. - Заявка 96111712/13; заявл. 10.06.1996; опубл. 27.03.1999; Бюл. №4]. Но способ неэффективен из-за трудоемкости и длительности этой процедуры, а также необходимости учета погодных условий и создания обособленных химических веществ - «проявителей» для различных грибных болезней растений.

Известен способ для диагностики степени поражения садовых культур с помощью палетки, на поверхности которой расположена эталонная балльная шкала и дополнительная эталонная визуальная шкала с фотографическим изображением органов растений с разной степенью поражения. Для установления фактической степени поражения пораженный объект размещают под прозрачной поверхностью палетки и сопоставляют его с фотографическим изображением органов растений на эталонной визуальной шкале [Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под общей редакцией академика РАСХН Е.Н. Седова и д-ра с. х. наук Т.П. Огольцовой. - Орел: Изд-во ВНИИСПК, 1999. - 608 с.; Патент РФ №2407277, МПК A01G 7/00, A01G 13/00 Устройство для экспресс-диагностики степени поражения садовых культур / Г.В. Еремин, А.А. Козьмина, А.В. Кузнецов. - Заявка 2009126879/21; заявл. 13.07.2009; опубл. 27.12.2010; Бюл. №36]. Способ при реализации нагляден и относительно прост, но имеет недостаточную объективность оценочных результатов на промежуточных стадиях поражения органов растения.

Известен способ оценки состояния растений, при котором используют способность корневой системы растения поглощать из почвы влагу, о которой судят по величине электрического сопротивления между растением и почвой [Патент РФ №2339214, МПК A01G 7/00 Способ оценки состояния растений / Г.Н. Федотов; Н.В. Терехова. - Заявка 2007106652/12; заявл. 22.02.2007; опубл. 27.11.2008; Бюл. №3]. Техническая сущность изобретения заключается в том, что здоровые растения лучше усваивают физиологически активную радиацию, при этом происходит поглощение углекислоты, которое происходит через устьица листьев. Вода поступает в растение через корни, и чем больше активная корневая система растений, тем большее количество влаги в растение она способна поставить. Для этого необходимо, чтобы устьица находились в открытом состоянии максимальное количество времени в течение дня. Предлагаемый способ теоретически обоснован, но длителен, требует определения площади активной корневой системы растений, а также результат оценки зависит от геометрических параметров исследуемого растения.

Известен способ определения устойчивости растений к изменению факторов внешней среды по поляризации мембран клеток ткани, которую производят электрическими импульсами постоянной полярности, в промежутках между которыми регистрируют электродвижущую силу (ЭДС) деполяризации и по ней судят об устойчивости растения к внешним стрессам [А.с. СССР №532364, МПК A01G 7/00 Способ определения устойчивости растений к изменению факторов внешней среды / Б.М. Китлаев, В.М. Лудин. - Заявка 1985326/15; заявл. 22.10.1973; опубл. 25.10.1976; Бюл. №39]. Однако импульсная деполяризация в промежуточные паузы не позволяет измерять поляризацию ткани растений в момент ее возникновения. ЭДС деполяризации является нестабильной, затухает в течение времени, и на измеряемое значение этой величины накладывается значение биоэлектрического потенциала исследуемого растения. Это существенно понижает достоверность определения устойчивости растения к изменению конкретного стрессора.

Известны разновидности способа определения функционального состояния биологической ткани путем измерения отдельных составляющих полного электрического сопротивления, а именно: активного, измеренного на низкой частоте, и реактивного, измеряемого на высокой частоте, и определения их соотношения: [Торнуев Ю.В. Хачатрян А.П., Хачатрян Р.Г., Махнев В.П., Осенний А.С. Электрический импеданс биологических тканей. - М.: ВЗПИ, 1990. - 155 с; Патент РФ №2102006 С1, МПК А61В 5/05 Способ оценки состояния биологических тканей и устройство для его реализации / А.П. Хачатрян, Р.Г. Хачатрян, Г.Л. Верещагин. - Заявка №96120297/14; заявл. 21.10.1996; опубл. 20.01.1998]. Рассматриваемый способ универсален и достаточно распространен. С помощью этого способа определяют общее функциональное состояние живого организма, его тонус и жизнеспособность [Тарусов Б.Н. Биофизика - М.: Высшая школа. - 1968 - 468 с.; Алейников A.Ф., Осенний А.С., Верещагин Г.Л. Портативный кондуктометр "Тонус-2" // Контроль и диагностика сельскохозяйственных объектов: Сбор, научн. трудов - Новосибирск. - 1981. - С. 16-22], оценивают качество продуктов животного и растительного происхождения [Патент РФ №2552665, МПК: G01N 33/12 Способ определения качества мяса / А.Ф. Алейников, И.Г. Пальчикова, B.Г. Гляненко, Ю.В. Чугуй. - Заявка 2013155421/15; заявл. 12.12.2013; опубл. 10.06.2015: Бюл. №16], а также физиологическое состояние растения [Патент РФ №2595850 МПК G01N 33/00. Способ диагностики срезанных зеленых черенков для прогнозирования их укореняемости / В.В. Минеев, А.Ф. Алейников, В.А. Золотарев, О.В. Елкин. - Заявка №2015126192/15; заявл. 30.06.2015; опубл. 27.08.2016; Бюл. №24]. Но с помощью этого способа трудно обеспечить достоверную идентификацию всего комплекса болезней (грибных, бактериальных, вирусных) и внешних факторов среды, воздействующих, в частности, на землянику садовую и специфику ее разнообразных сортов.

Известен способ определения устойчивости растения к изменению фактора внешней среды, включающий измерение параметра поляризации в процессе последовательного изменения исследуемого фактора и сравнение с параметром поляризации контрольного растения, при этом в качестве параметра поляризации используют поляризационное сопротивление ткани растения и судят об устойчивости растения к изменению фактора внешней среды, сравнивая значения внешнего фактора для контрольного и исследуемого растений, соответствующие моменту резкого уменьшения поляризационного сопротивления [А.с. СССР 1123586, МПК A01G 7/00 Способ определения устойчивости растения к изменению фактора внешней среды / Ф.Г. Олоер, В.Н. Лысиков. - Заявка №360695/30-15; заявл. 16.06.1983; опубл. 15.11.1984; Бюл. №42]. Этот способ, выбранный в качестве прототипа, реализуется с помощью измерительного моста, к которому посредством неполяризующих-ся электродов подключают исследуемый объект. В одну из диагоналей моста подают переменный ток, состоящий из тока высокой частоты (1 МГц) и низкой частоты (10 кГц), с другой диагонали моста электрические сигналы разделяют избирательными усилителями, раздельно демодулируют по фазе и амплитуде и обрабатывают на двух специальных устройствах экстремального уравновешивания измерительного моста по активному и реактивному сопротивлениям.

Использование высокочастотного тока через объект исследований требует осуществление мер защиты от электромагнитных помех. Они возникают вследствие действия внешних электромагнитных полей за счет взаимной индуктивности и паразитной емкости, которые всегда имеют место при измерениях. Общеизвестно, что поперечные помехи складываются с выходным сигналом, несущим информацию о поляризационном сопротивлении ткани листа растения [Помехи и борьба с ними. Электронный ресурс. Режим доступа: https://studfiles.net/preview/6715682/page:6/ (дата обращения 04.02.2019)].

Данный способ не обеспечивает достаточной точности измерений поляризационного сопротивления, так как предлагаемые схемы при реализации способа, как правило, содержат индуктивные элементы, которые обуславливают существенные дополнительные погрешности измерения и не позволяют измерить собственное реактивное сопротивления ткани.

Реализация способа сложна и не обеспечивает необходимой точности измерения параметров поляризации, так как требует прецизионных схем для проведения последовательной процедуры разделения, демодуляции и автоматического уравновешивания входной цепи измерения. Действительно, небольшое несоответствие значений параметров элементов плеч измерительного моста их номинальным значениям и изменение сопротивлений соединительных проводов, изоляции, наличие емкостных связей элементов моста между собой и с внешними предметами приводят к значимым погрешностям измерений сопротивления [Туричин A.M., Новицкий П.В., Левшина Е.С. Электрические измерения неэлектрических величин. - Л.: Энергия. - 1975. - 576 с.]. Для уравновешивания измерительного моста необходимо обеспечить высокую чувствительность моста к измеряемому параметру, чтобы точно установить состояние равновесия моста и осуществить правильное считывание результата. Повышению чувствительности моста способствует увеличение тока низкой частоты на ткань растения. Но сила этого тока не должна превышать значения, при котором происходят необратимые процессы в покровной ткани. В соответствии с общепринятыми рекомендациями для биологической ткани он не должен превышать 10 мкА [Оценка интегрального функционального состояния организма по показателям электрической поляризации ткани: методические рекомендации, РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ. - Новосибирск, 1993. - 40 с.].

Далее известно, что на частоте 10 кГц статическая емкость биологической ткани превышает поляризационную емкость, что снижает информативность сигнала о клеточной проницаемости и наличии ионных потоков через мембраны при их поляризации.

Кроме того, с помощью рассматриваемого способа и устройства, трудно обеспечить достоверную идентификацию конкретной грибной болезни растения по сортовой принадлежности, из-за отсутствия контроля усилия прижима электродов, зависимости биоимпеданса на высокой частоте от температуры и других факторов внешней среды.

Задачей предполагаемого изобретения является разработка нового метода определения электрических свойств растительной ткани, пригодного для обнаружения и идентификации грибных болезней земляники садовой.

Техническим результатом при осуществлении заявляемого способа является достоверный и малозатратный неинвазивный метод ранней диагностики к действию биострессора - возбудителя грибных болезней земляники садовой.

Технический результат в изобретении достигается тем, что в способе обнаружения грибных болезней земляники садовой, включающем наложение двух неполяризующихся электродов на листья растений и подачу на них переменного электрического тока, последовательное измерение электрического сопротивления ткани листа растений с признаками болезни и сравнение его с электрическим сопротивлением ткани здорового листа растения, измерения проводят на внешней стороне листовых пластин одного растения, отбирая макроскопическим или иным общепринятым методом здоровые листья земляники садовой исследуемого сорта, и измеряют реактивное сопротивление растительной ткани здорового листа Х0 на фиксированной частоте ƒ0, расположенной в области α-дисперсии биоимпеданса ткани и запоминают это значение сопротивления Х0, затем повторяют вышеописанную процедуру измерения и запоминания реактивных сопротивлений растительных тканей Xi на той же частоте ƒ0 на диагностируемых листьях земляники выбранного сорта с предполагаемым поражением грибной болезнью и определяют коэффициент поражения ki=Xi/X0 и, если ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено действию биострессора - возбудителя грибных болезней, при этом фиксированную частоту ƒ0 выбирают в диапазоне от 800 до 1200 Гц.

Такое выполнение способа позволяет в режиме реального времени в полевых условиях осуществлять неинвазивную диагностику грибных болезней. А так как измерения проводят на листовых пластинах одного растения, то на процесс процедуры измерения не будет оказывать различие в химическом составе почвы контрольного и диагностируемого растения, изменения влажности почвы, интенсивность транспирации растения и др., что позволит снизить дополнительные погрешности измерения сопротивления ткани за счет воздействия этих влияющих величин и факторов.

Важно отметить то, что в процедуре измерения исключается высокочастотное воздействие на ткань растения - источника дополнительных погрешностей измерения информативного параметра. В данном способе используют низкочастотное воздействие в области α-дисперсии биоимпеданса ткани и измеряют реактивное сопротивление ткани. Наличие поляризационной емкости является характерным свойством живых биологических тканей [Тарусов Б.Н. Биофизика - М.: Высшая школа. - 1968 - 468 с.]. При α-дисперсии происходит поляризация целых клеток в результате диффузии ионов, что занимает относительно большое время. В этой области емкостное сопротивление мембран очень велико, поэтому преобладают токи, огибающие клетки и протекающие через окружающие клетки растворы электролитов. Это позволяет повысить чувствительность метода к воздействию возбудителя грибной болезни растения и на ранних стадиях ее обнаруживать.

Действительно, в результате воздействия биострессора, в том числе и гриба Ramularia tulasnei Sacc, нарушается нормальное взаимодействие между отдельными компонентами клетки, вследствие чего в ней возникают патологические реакции с образованием токсичных веществ, что вызывает изменение поляризационных свойств растительной ткани.

Существенно, что значения реактивных сопротивлений здоровых листьев запоминают для всей разновидности сортов земляники и постоянно используют в течение длительного времени для сравнения с реактивным сопротивлением исследуемого растения. Это позволяет достигнуть технического результата предлагаемого способа, т.е. повышения достоверности ранней диагностики грибных болезней земляники различных сортов за непродолжительное время, и детально проследить за историей развития конкретной грибной болезни. Последнее важно для разработки новых стратегий мероприятий по защите конкретных растений от грибных болезней, так как в данном случае возможно осуществление математической обработки результатов массива данных сравнения с известным состоянием здорового растения, а также выявление тенденции развития конкретной болезни в течение всего вегетационного периода.

На фиг. 1 изображены графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Фея от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 26-28% листовой поверхности, на фиг. 2 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Фея от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 11-12% листовой поверхности, на фиг. 3 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Фея от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 3-5% листовой поверхности, на фиг. 4 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Элиани от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 26-28% листовой поверхности, на фиг. 5 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Элиани от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 11-12% листовой поверхности, на фиг. 6 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Элиани от частоты ƒ (Гц) при степени поражения 3-5% листовой поверхности, на фиг. 7 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Вима Тарда от частоты ƒ (Гц) при степени поражения листовой поверхности 26-28%, на фиг. 8 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Вима Тарда от частоты ƒ (Гц) при степени поражения листовой поверхности 11-12%, на фиг. 9 - графики зависимости реактивного сопротивления X (Ом) здоровых и подвегнутых воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc листьев земляники сорта Вима Тарда от частоты ƒ (Гц) при степени поражения листовой поверхности 3-5%.

Способ обнаружения воздействия биострессора - возбудителя грибных болезней земляники садовой реализуется в последовательности действий, изложенной ниже.

Отбирают макроскопическим или иным общепринятым методом здоровые листья земляники садовой выбранного сорта и с помощью двух неполяризующихся электродов, смазанных электропроводным гелем, прижатых с заданным усилием к внешней стороне листовых пластин и подключенных к портативному импедансметру, измеряют их реактивное сопротивление Х0 на фиксированной частоте ƒ0 в диапазоне от 800 до 1200 Гц. Затем измеряют реактивное сопротивление листа диагностируемого растения того же сорта Xi и определяют коэффициент поражения ki=Xi/X0. Если ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено действию биострессора - возбудителя грибных болезней.

Для подтверждения способа нами проведено в период с 09.08.2018 по 23.08.2018 его практическое опробование на здоровых и подверженных воздействию гриба Ramularia tulasnei Sacc - возбудителя белой пятнистости - листьях земляники садовой сортов Фея, Элиани и Вима Тарда, выращенной в горшочках на биополигоне СибФТИ СФНЦА РАН, расположенном в р.п. Краснообск, Новосибирской области. Географические координаты: широта - 54°55'11'' N; долгота - 82°59'27'' Е; высота над уровнем моря - 114,0 м. Земельный участок расположен в лесостепи Новосибирского Приобья. Состав почвы с преобладанием выщелочного среднемощного чернозема. Климат - континентальный, умеренно прохладный, умеренно засушливый со среднегодовым количеством осадков 425 мм.

Практическое опробование проводят следующим образом. Из партии растений (кустов) земляники садовой выбранного сорта производят контрольную выборку в количестве не менее 25 растений (каждое растение содержит до 5 ветвей и по 3 листа на ветви). Отбирают необходимое количество здоровых и больных грибной болезнью листьев растений. Здоровые листья определяют макроскопическим методом с помощью трех экспертов. Степень поражения растения рамуляриозом (белой пятнистостью) определяют в фазе плодоношения путем фотографирования исследуемого листа, получения скана изображения и применения программы для анализа графических файлов с интегрированным редактором - ImageJ, для соответствующей обработки изображения на персональном компьютере. Для сортов Фея, Элиани и Вима Тарда выбирают три степени поражения поверхности листа: 26-28%; 11-12%; 3-5%.

На листовую поверхность выбранных сортов земляники садовой с наружной стороны налагают два неполяризующихся чашечковых электрода H124SG диаметром 8 мм фирмы COVIDIEN (США) на расстоянии 4 мм друг от друга с постоянным усилием прижима их к поверхности листа, которое обеспечивают с помощью зажимов типа «прищепка». Для уменьшения контактного сопротивления между электродами и поверхностью листа электроды смазывают электродным гелем «Акугель-Электро» производства ООО «МедиКрафт» (Россия).

Далее, электроды подключают к прибору «Импедансметр Z-1500J» производства ООО «Элине» (Россия) и проводят измерения реактивных сопротивлений Х0 и Xi растительной ткани здоровых и больных листьев растений в частотном диапазоне от 50 Гц до 500 кГц (для достоверного подтверждения экстремума зависимости реактивного сопротивления здоровой и пораженной биострессором растительной ткани листа растения от частоты) с амплитудами переменного тока не более 10 мкА. При необходимости для уменьшения случайной составляющей погрешности измерения повторяют многократно. По методике прямых измерений [ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений] проводят обработку результатов наблюдений. По методике косвенных измерений [МИ 2083-90. ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей] определяют коэффициент поражения ki=Xi/X0. Если ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено действию биострессора - возбудителя грибных болезней.

Результаты измерения реактивных сопротивлений растительных тканей здоровых и больных листьев земляники садовой трех сортов представлены на фиг. 1-9 и показывают следующее.

Экстремум зависимости реактивного (емкостного) сопротивления здоровой и пораженной биострессором (грибом Ramularia tulasnei Sacc) растительной ткани листа от частоты находится в районе частоты ƒ0=1000 Гц (на фиг. 1-9 показано пунктирной линией) для всех трех сортов земляники садовой. Коэффициенты ki=Xi/X0 больных листьев в точках экстремума для сорта Фея степени поражения 26-28%, 11-12%) и 3-5%, соответственно составили k1=2,2; 1,6; 1.34; - для сорта Элиани - k2=1,9; 1,5; 1, 17; - для сорта Вима Тарда - k3=1,8; 1,36; 1,2.

Учитывая то, что индуктивностью электрических проводников электродов можно пренебречь, значение реактивного сопротивления характеризует поляризационную емкость соответствующей ткани.

При поражении земляники возбудителем на этой частоте увеличивается значение реактивного сопротивления. Это объясняется следующим. При повреждении ткани грибом-возбудителем, вследствие гибели клеток происходит выравнивание ионов натрия и калия по обе стороны мембраны, ткань постепенно утрачивает способность к поляризации и составляющая реактивного сопротивления поляризационной емкости увеличивается [Тарусов Б.Н. Биофизика - М.: Высшая школа. - 1968 - 468 с.].

На основании анализа результатов исследований можно утверждать, что заявляемый способ обнаружения грибных болезней земляники садовой имеет высокую чувствительность к последствиям действия возбудителя грибной болезни, не требует много времени и достоверен, имеет широкие функциональные возможности, а также прост в технической реализации. Для реализации способа не обязательно использовать приведенный прецизионный широкополосный измеритель импеданса, который применялся при исследовании ткани листьев земляники садовой.

Устройство для осуществления предлагаемого способа может быть реализовано в микроэлектронном исполнении, например, генератор низкой частоты может быть выполнен на микросхеме КР1446УД1, аналого-цифровой преобразователь - на микросхеме ICL 7106; модуль памяти - на микросхеме FM24C64; микроконтроллер - на микросхеме PIC16F876, дисплей - на базе жидкокристаллического индикатора LCD ITS [URL: http://www.alldatasheet.com].

Все данные о состояния ткани здорового растения исследуемых сортов единовременно могут быть занесены в модуль памяти устройства и тогда отпадет необходимость периодических измерений реактивного сопротивления на контрольном здоровом листе растении, так как эти значения будут заранее измерены и запомнены для всего многообразия сортов земляники садовой.

На базе указанных микросхем несложно реализовать автономный, портативный, малогабаритный прибор для неинвазивного обнаружения грибных болезней земляники садовой, непосредственно на плантациях.

Перспективна реализация предлагаемого способа и на базе имеющихся у большинства населения средств хранения, обработки и индикации полученных результатов - смартфонов.

В настоящее время в мире уже используют смартфоны не только в качестве универсальных средств измерений, таких как шумомер, дальномер, виброметр, металлодетектор, прибор для измерения освещенности, длины, площади, уровня, измерения скорости движущихся объектов и др., но и в качестве «диагностического центра» индивидуального здоровья путем его превращения в тонометр, термометр, глюкометр, электрокардиограф и устройство для измерения функционального состояния по биоимпедансу живой ткани [Алейников А.Ф., Барилло Д.В. Определение качества продуктов с помощью смартфона // Пища, экология, качество: труды XIV междунар. науч-но-практ. конф. (Новосибирск, 8-10 ноября 2017 г.). - Новосибирск: Золотой колос, 2017. - С. 36-40].

Для осуществления предлагаемого способа обнаружения грибных болезней на базе смартфона необходимо снабдить его специальным гаджетом для воздействия на растение гармоническим низкочастотным сигналом и получения выходного сигнала с растения. Затем создать программным путем приложение для смартфона для обеспечения процедур измерения, хранения, обработки и индикации полученных результатов.

Предлагаемый способ позволит повысить достоверность раннего неинвазивного обнаружения грибных болезней непосредственно в полевых условиях, прост в реализации и малозатратен.

1. Способ обнаружения грибных болезней земляники садовой, включающий наложение двух неполяризующихся электродов на листья растений и подачу на них переменного электрического тока, последовательное измерение электрического сопротивления ткани листа растений с признаками болезни и сравнение его с электрическим сопротивлением ткани здорового листа растения, отличающийся тем, что измерения проводят на внешней стороне листовых пластин одного растения, отбирая макроскопическим или иным общепринятым методом здоровые листья земляники садовой исследуемого сорта, и измеряют реактивное сопротивление растительной ткани здорового листа Х0 на фиксированной частоте ƒ0, расположенной в области α-дисперсии биоимпеданса ткани, и запоминают это значение сопротивления Х0, затем повторяют вышеописанную процедуру измерения и запоминания реактивных сопротивлений растительных тканей Хi на той же частоте ƒ0 на диагностируемых листьях земляники выбранного сорта с предполагаемым поражением грибной болезнью, и определяют коэффициент поражения ki=Xi/X0, и, если ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено воздействию биострессора - возбудителя грибной болезни.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фиксированная частота ƒ0 выбирается в диапазоне от 800 до 1200 Гц.



 

Похожие патенты:

Раскрыт биодатчик, устойчивый к эффекту кофейного пятна. Биодатчик включает в себя подложку; по меньшей мере один рабочий электрод и по меньшей мере один электрод сравнения, соответственно структурированные на одной поверхности подложки проводящим материалом; слой реагента, имеющий материал, вызывающий электрохимическую реакцию с целевым биоматериалом и нанесенный на заданную площадь одной поверхности подложки, на которой структурированы рабочий электрод и электрод сравнения, так что часть слоя реагента расположена на части рабочего электрода, а другая часть слоя реагента расположена на части электрода сравнения; и слой пленки, расположенный на одной поверхности подложки, на которой структурированы рабочий электрод и электрод сравнения, причем слой пленки имеет щель, простирающуюся с заданной шириной так, что слой реагента обнажен через нее.

В заявке описан сменный модуль датчика алкоголя для использования с анализатором дыхания. Сменный модуль (60) датчика алкоголя для использования с анализатором 100 дыхания содержит датчик (11) алкоголя, который откалиброван для обеспечения электрического тока, пропорционального количеству алкоголя, обнаруженного в пробе выдыхаемого воздуха, адаптер (30) для разъемного соединения сменного модуля (60) датчика с анализатором (100) дыхания и передачи электрического тока, генерируемого датчиком (11) алкоголя, для обработки процессору (150) анализатора (100) дыхания, который измеряет электрический ток и вычисляет концентрацию алкоголя в крови на основании пробы выдыхаемого воздуха в зависимости от измеренного электрического тока, печатную плату (10) для установки датчика (11) алкоголя и адаптера (30), при этом сменный модуль (60) датчика алкоголя может устанавливаться в анализаторе 100 дыхания взамен существующего сменного модуля (60) датчика алкоголя в анализаторе (100) дыхания после его использования заданное число раз.

Способ усиления сигнала считывания устройства сбора текучей среды, содержащий переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода c нанесенным на них образцом в режиме коллектора и в режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для получения усиленного сигнала, причем быстрая последовательность находится в диапазоне от 0,1 до 15 Гц, первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки; переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом несинфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода; измерение тока усиленного сигнала и сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце.

Предлагаемое изобретение относится к электрохимическим методам анализа, в частности изготовлению ионоселективного электрода на основе октадециламина для определения ионов кадмия.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система управления двигателем с датчиком выхлопных газов включает датчик выхлопных газов и модуль управления.

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения суммарной антиоксидантной емкости. Изобретение касается способа определения антиоксидантной емкости раствора с использованием потенциометрического метода, в котором предварительно готовят исходный фосфатный буферный раствор, в который вводят систему, содержащую одновременно окисленную и восстановленную формы металла в составе комплексного соединения K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6], а оценку антиоксидантной емкости проводят по изменению окислительно-восстановительного потенциала раствора, измеренного между рабочим платиновым электродом и хлорид-серебряным электродом сравнения, зарегистрированным до и после введения в исходный раствор анализируемого вещества.

Система (100) с зондом Кельвина для анализа исследуемого образца (134), содержащая привод (102), управляемый и приводимый в действие с помощью средства (103) управления приводом/источника питания, для вращения элемента (106, 120) вокруг оси вращения; соединенную с приводом (102) головку (120) с зондом Кельвина, содержащую зонд Кельвина (122) и имеющую на одном конце внешнюю поверхность (124) зонда Кельвина; отличающаяся тем, что внешняя поверхность зонда Кельвина находится на боковой поверхности, по отношению к оси вращения, головки с зондом Кельвина.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложены система и способ секвенирования синтезом (SBS).

Изобретение относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в частности к разработке газовых сенсоров хеморезистивного типа, используемых для детектирования газов.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садоводству. В способе травянистые черенки длиной 15 см объединяют в пучки по 20 шт.

Группа изобретений относится к области растениеводства. В способе осуществляют статическую установку выпуклой отражающей поверхности или ее эквивалента с фиксированной ориентацией над целевой областью для отражения получаемого солнечного света вертикально или наклонно вниз на растения, расположенные в целевой области.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к направлению растениеводства. Композиция для предпосевной обработки семян, по первому варианту, включает водную основу, обогащенную газообразным кислородом, причем в качестве нее используют природную минерализованную воду с рН 6,5-8,5, с общей минерализацией 1420-1730 мг/л и состава: хлориды 600-890 мг/л; сульфаты 100-150 мг/л; кальций 250-350 мг/л; магний 100-140 мг/л; натрий+калий 50-70 мг/л; вода - остальное до 1 л, подвергнутую обработке по обогащению газообразным кислородом до степени обогащения 20-39 мг/л путем пропускания ее со скоростью 1-3 м/с через спиральный проточный канал устройства, выполненный в зазоре между резервуарной трубой и соосно установленной в ней кислородподводящей трубой, снабженной снаружи фильтровальной тканью и имеющей радиальные сквозные отверстия (ПМВО2).
Изобретение относится к биотехнологии пищевых продуктов и может быть использовано при сборе, закладке и хранении плодов, в частности, изобретение относится к йодной композиции для проведения качественных цветных реакций по определению остаточного содержания крахмала в овощах и фруктах.

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для освещения растительных культур. Техническими результатами, достигаемыми при этом, являются: экономия потребления электроэнергии, более быстрое развитие агрокультур и повышение урожайности агрокультур.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию и растениеводству. В способе последовательно формируют, по меньшей мере, два образца семян зерновых культур: опытный и контрольный вариант образцов семян зерновых культур, обеспечивают контакт опытного образца семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы; обеспечивают контакт контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка; осуществляют выдержку указанных опытных и контрольных образцов семян до проращивания, удаляют почву и песок с пророщенных семян и помещают очищенные опытные и контрольные образцы пророщенных семян в идентичные прозрачные емкости с водой, уплотняют пророщенные семена в емкостях посредством вибрационного воздействия в вертикальной плоскости и последующего ударного воздействия на дно емкости.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе формируют, по меньшей мере, один обработанный раствором пестицида опытный образец семян зерновых культур и один необработанный контрольный образец семян зерновых культур, обеспечивают контакт опытного обработанного образца семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы; обеспечивают контакт контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка; осуществляют выдержку указанных опытных и контрольных образцов семян до проращивания, удаляют почву и песок с пророщенных семян и помещают очищенные опытные и контрольные образцы пророщенных семян в идентичные прозрачные емкости с водой, уплотняют пророщенные семена в емкостях посредством вибрационного воздействия в вертикальной плоскости и последующего ударного воздействия на дно емкости, при этом после вибрационного воздействия на образцы семян в емкости помещают идентичные по массе грузы, определяют насыпные объемы опытного (V2) и контрольного (V3) образцов пророщенных семян по высоте размещения груза от дна емкости, по которым определяют величину суммарного ингибирования семян опытного образца токсикозом почв и пестицидом (Иi) по формуле: Иi=((V3-V2i)/(V3-V1))*100%, где V1 - поправочный коэффициент, характеризующий насыпной объем набухших семян злаковых колосовых зерновых культур, проращивание которых осуществлялось в течение 24 часов; V2i - насыпной объем проросших семян опытного образца; V3 - насыпной объем проросших семян контрольного образца, i - порядковый номер опытного образца; по значениям насыпных объемов V2i, где i - порядковый номер опытного образца, строят кинетические зависимости изменения длины проростков для выбранной культуры при проращивании обработанных семян этой культуры на исследуемой почве от времени (toi, мин); определяют величину временного сдвига (%) для каждого образца и выбранной почвы (Ti) Ti=[(toi-tпi)/tпi]*100%, где Ti - временной сдвиг (%), tпi - время прорастания семян в песке, мин, tоi - время прорастания семян в почве до той же длины проростков, что и в песке, мин; формируют зависимость временного сдвига (Ti) от величины суммарного ингибирования (Иi) при развитии семян, определенную по насыпному объему (V2i); определяют время задержки прорастания опытного образца семян в почве по формуле Δto=1080*Ti/100, где Δto - время задержки прорастания обработанных семян в почве (мин), Ti - временной сдвиг, который определили при помощи экспериментальной кривой для величины найденного суммарного ингибирования (%).

Изобретение относится к области дезинфектологии, в частности к дезинфекции замкнутых агробиотехносистем типа фитотрона и синерготрона при выращивании овощных культур.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садоводству. Способ включает опрыскивание деревьев регулятором роста за 40 дней до сбора плодов.

Изобретение относится к области физиологии и биохимии растений и может быть использовано при определении содержания фенольных соединений (ФС) в растительных объектах.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для неинвазивного обнаружения грибных болезней растений в садоводстве, при проведении мероприятий по их защите. При осуществлении способа на одном растении измеряют реактивное сопротивление растительной ткани здорового листа земляники на фиксированной частоте ƒ0, расположенной в области α-дисперсии биоимпеданса ткани, и запоминают его. Далее определяют реактивное сопротивление растительной ткани на диагностируемых листах растений земляники с предполагаемым поражением грибной болезнью листа на той же частоте ƒ0 и определяют отношения реактивного сопротивления исследуемого листа к реактивному сопротивлению здорового листа - ki. Если отношение ki≥1,1, считают, что данное растение подвержено действию биострессора - возбудителя грибной болезни. При обнаружении грибных болезней земляники садовой фиксированная частота ƒ0 выбирается в диапазоне от 800 до 1200 Гц. Достигается повышение достоверности обнаружения грибных болезней земляники и сокращение затрат на его проведение. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх