Лазерно-оптические методы и технические средства многопараметрической диагностики растений и плодов

• Автор: Будаговская, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 472 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ РАСТЕНИЙ И ПЛОДОВ
1.1. Актуальность проблемы; современные требования к методам и средствам диагностики функционального состояния растений и плодов
1.2. Современные методы и средства функциональной диагностики растений
1.3. Формализация проблемы. Цель и задачи исследования
1.4. Выводы главы
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Программа и структура исследований
2.2. Методы и материалы исследований
2.3. Техническая база исследований
2.4. Методика калибровки 8-ми битовых цифровых видеокамер
2.5. Выводы главы
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ МЕТОДОВ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАСТЕНИЙ И ПЛОДОВ
3.1. Теоретическое обоснование лазерного метода неразрушающей количественной оценки структурных перестроек растительной ткани
3.2. Теоретическое обоснование лазерного метода оценки метаболической активности растительных тканей
3.3. Теоретическое обоснование лазерного метода оценки функционального состояния фотосинтетического аппарата растений
3.4. Теоретическое обоснование параметров оптического стенда для проведения комплексных исследований светорассеяния лазерного излучения растительными тканями
3.5. Выводы главы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЩИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТОРАССЕЯНИЯ ХЛОРОФИЛЛСОДЕРЖАЩИХ ТКАНЕЙ
4.1. Общие закономерности изменения интенсивности светорассеяния хлорофилл-содержащих тканей растений в процессе длительной засветки интенсивным монохроматическим излучением
4.2. Оптимизация спектрального состава зондирующего потока
4.3. Оптимизация режимов измерения медленной индукции флуорес

ценции хлорофилла, возбуждаемой синим светом
4.4. Оптимизация схемы измерений: отражение или пропускание
4.5. Влияние содержания хлорофилла и состояния ФСА на характер кинетики светорассеяния
4.6. Оптимизация диапазона регулирования интенсивности зондирующего потока красной области спектра
4.7. Оптимизация длительности измерений при анализе устойчивости ФСА к фотодеструкции по параметрам комплексного сигнала
4.8. Оптимизация алгоритма обработки сигнала
4.9. Оптимизация параметров устройства для исследования скорости и степени восстановления после искусственного фотоингибирования
4.10. Заключение и выводы главы
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ И ДИНАМИКИ СПЕКЛОВ
5.1. Влияние расстояния /2 между поляризационным интерферометром и плоскостью изображения ИТК на период интерференционной картины
5.2. Оптимизация углового размера источника
5.3. Исследование зависимости аппаратного контраста ИТК от угла поворота поляризатора
5.4. Влияние мощности зондирующего потока на параметры интерференционной и спекл-картины
5.5. Оптимизация режима сглаживания спекл-шума при оценке параметров интерференционной картины
5.6. Оптимизация режимов измерения мерцания биоспеклов при оценке метаболической активности непигментированных растительных тканей
5.7. Выводы главы
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ
6.1. Связь амплитудно-фазовых характеристик светорассеяния с морфофизиологическими параметрами растительной ткани
6.2. Оценка товарного качества плодов
6.3. Неразрушающая оценка зрелости и регенерационной способности плодов. Оптимизация режимов хранения плодов
6.4. Оптические параметры верхней и нижней стороны листа
6.5. Процессы старения листьев, хлороз
6.6. Исследование влияния вирусной инфекции
6.7. Динамика развития грибной инфекции

6.8. Оценка реакции растений на химические вещества
6.9. Оптимизация микро-и макроэлементного питания растений
6.10. Сортовая специфичность
6.11. Исследование реакции растений на низкие температуры
6.12. Результаты диагностики ФСА методом ускоренной искусственной фотодеструкции и фотоингибирования
6.13. Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧИФ)
6.14. Окислительный стресс
6.15. Метаболическая активность растительных тканей, не содержащих хлорофилл
6.16. Комплексная оценка жаростойкости плодовых культур
6.17. Измерения в культуре тканей. Оценка эффективности биотехнологических приемов оздоровления посадочного материала
6.18. Оценка устойчивости растений к ультрафиолетовому излучению
6.19. Диагностика прироста биомассы и функционального состояния хлореллы
6.21. Заключение и выводы главы
ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ НАПРАВЛЕНИЯ
7.1. Конструкция прибора и его основные технические характеристики
7.2. Определение расчетной надежности прибора многопараметрической диагностики растений и плодов
7.3. Плановые экономические показатели внедрения лазерного измерительного оборудования комплексной диагностики структурнофункционального состояния растений и плодов
7.4. Перспективы дальнейшего развития направления и рекомендации производству
7.5. Выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЦИТИРУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Принципиальные схемы и описание работы электронных узлов и блоков
Приложение 2. Техническое задание
Приложение 3. Копии актов внедрения

Современное состояние науки предъявляет новые требования к диагностическим методам. Важное значение придается не констатации структурного состояния ткани, например, при какой-либо патологии (как правило, оно уже хорошо изучено), а разработке прогностических моделей развития процессов разрушения или заживления (восстановления) и оценке эффективности применяемых мер защиты от неблагоприятных воздействий (на структурном уровне). В этом отношении существенно большие возможности предоставляют методы томографии, так как они позволяют визуализировать внутреннее строение объекта в процессе жизнедеятельности без нарушения целостности тканей. В биологических исследованиях используют томографы, основанные или на принципе ядерно-спиновой резонансной спектроскопии (ЯМР-томография) [39, 364] или на регистрации рассеянного от объекта оптического излучения (конфокальная, фазовая, многофотонная спектроскопия и оптическая когерентная томография) [199, 313, 351, 352, 467, 664].
Метод ЯМР не только позволяет выявлять структурные особенности, но также и химическую природу тканей, включающей вещества с парамагнитными свойствами. Микроизображения при ЯМР можно получить благодаря имеющимся в живой ткани различиям в плотности подвижных протонов и времени их релаксации. Компьютерная реконструкция данных дает изображение распределения воды в объекте и степени ее структурной связанности. Проникающая способность ЯМР-томографии - десятки сантиметров при разрешающей способности более 1 мкм [39, 364]. Оптическая томография позволяет получить двумерные изображения с пространственным разрешением 10-20 мкм на глубине 1-2 мм [199, 313, 467]. Наиболее популярные приложения ЯМР и оптической томографии при работе с растениями и плодами: исследование процессов структурного изменения тканей в процессе онтогенетического развития и созревания [199, 313, 364]; оценка содержания и транспорта воды [16, 199, 364]; изучение грибной инфекции и оценка действия гербицидов [503, 543, 593], в исследованиях по зимостойкости [140, 297, 564], при изучении внутреннего качества плодов и овощей [618].