способ отбора проб корней глубококорневищных, преимущественно лекарственных, растений, устройство для удаления почвы и грунта при отборе проб корней и устройство для определения ориентации и координат расположения в пространстве корней лекарственных растений

Формула изобретения

1. Способ отбора проб корней глубококорневищных, преимущественно лекарственных, растений, характеризующийся тем, что создают поток воды и его тормозят в рабочей среде, причем отбор проб осуществляют послойно, при этом поток воды ориентируют под углом к поверхности снимаемого слоя и придают вращательное движение в его плоскости, а извлечение корневой массы производят после механического расчленения корней.

2. Устройство для удаления почвы и грунта при отборе корней, включающее цилиндрический корпус, который снабжен фиксаторами положения, смонтированным тангенциально к боковой поверхности стенки цилиндра и под углом к его оси нагнетательным патрубком и выполненным с возможностью демонтажа сифоном, заборный рукав которого размещен в центре корпуса, а сливной рукав сифона соединен с заборным рукавом посредством задвижки.

3. Устройство по п. 2, содержащее корпус, который снабжен кольцевой режущей кромкой.

4. Устройство по п. 2, содержащее корпус, на внешней поверхности которого смонтировано ограничительное кольцо.

5. Устройство по п. 4, содержащее ограничительное кольцо, которое снабжено монтажными отверстиями для размещения фиксаторов положения.

6. Устройство по каждому из пп. 1 и 5, содержащее фиксаторы положения, причем каждый фиксатор выполнен в виде стержня, один из концов которого имеет заострение, а другой - ручку.

7. Устройство для определения ориентации и координат расположения в пространстве корней лекарственных растений, содержащее цилиндрический корпус с опорным кольцом, причем в верхней части корпуса размещен шкив с канатом, а на внутренней поверхности цилиндра смонтирован кронштейн, в котором установлена ось двуплечего рычага, один конец которого снабжен визиром для отчета угловых отметок, нанесенных с равным шагом на внешней поверхности цилиндрического корпуса, а на другом плече рычага смонтирован шкив с канатом и средством привода вращения и смещения в радиальном направлении относительно измерительной шкалы, при этом свободный конец каната имеет отвес.

8. Устройство по п. 7, содержащее опорное кольцо, которое снабжено монтажными отверстиями для размещения фиксаторов положения цилиндрического корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам для отбора проб корней и корневищ глубококорневищных лекарственных растений, например корней солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.), алтея лекарственного (Althala jfficinalis L. ), девясила высокого (Jnula helenium L.) и др., и может быть использовано при оценке продуктивности корневой массы дикорастущих растений в качестве лекарственного сырья и при биологических изысканиях для описания строения корневых систем вновь открытых растений со сложным строением подземных органов.

Известен способ измерения динамического воздействия дождя на почву, включающий создание капельного потока воды, торможение в рабочей среде движения капель в плоскости сечения потока, расположенной под заданным углом к траектории их полета, измерение величины динамического действия дождя на почву, в котором с целью повышения точности измерений движение капель тормозят в среде поровой жидкости, измеряют в ней давление, по средней величине которого судят о величине динамического действия дождя на почву (SU, авторское свидетельство 1362418. МПК⁴ А 01 G 25/00. Способ измерения динамического действия дождя на почву и устройство его осуществления // А.Е.Касьянов. Заявлено 21.11.1993).

Растения солодки голой имеют сложное строение корневой системы. Корни распространяются вертикально, а корневище - горизонтально. Корни и корневища взаимно переплетены. Кроме этого в этой системе имеют место шнуровые и сосущие корни. Диаметр корней достигает 75-150 мм, а корневищ до 50 мм. Описанный способ воздействия капельным потоком воды для обнажения корней и корневищ мало эффективен.

Известно также устройство для отбора проб, включающее корпус, размещенный в нем цилиндр с отверстиями в верхней части, керноприемную трубу, соединенную с камерой обратной промывки и вакуумную камеру с поршнем, в котором с целью повышения надежности работы путем использования гидростатического давления устройство снабжено штоком, установленным внутри цилиндра и жестко связанным с корпусом и керноприемной трубой, поршень вакуумной камеры выполнен площадью большей, чем сечение камеры обратной промывки, и установлен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с отверстиями цилиндра и штока, причем отверстия цилиндра сообщают надпоршневую полость с внешним пространством (SU, авторское свидетельство 1500898, А1, МПК⁴ G 01 N 1/04, Е 21 В 49/02. Устройство для отбора проб // И.В.Равилов, В.И.Блинов, А.Н. Лабинцев и А.Н. Рудковский. Заявлено 17.11.1987, опубликовано 15.08.1989).

Это устройство нами принято в качестве ближайшего аналога в части заявленного изобретения - устройство для удаления почвы и грунта при отборе проб корней и корневищ многолетних травянистых растений.

Описанное устройство для отбора проб приемлемо для забора донных отложений. Но в нашем случае почва и грунт представлены в твердой фазе. Для послойного удаления почвы и грунта должна быть выполнена подготовительная работа по их переводу в жидкую фракцию.

Известно также устройство для спуско-подземных операций по вертикальным и наклонным выработкам, включающее треногу, состоящую из опорных стоек, шарнирно соединенных в верхней части, и направляющего шкива, в котором с целью повышения оперативности и надежности установки устройства верхние концы двух опорных стоек снабжены двух шарнирными звеньями со взаимно перпендикулярными осями и фиксаторами, например винтовыми стопорами, а нижние концы опорных стоек снабжены стяжкой; опорные стойки выполнены телескопическими (SU, авторское свидетельство 601432, МПК² Е 21 F 11/00. Устройство для спуско-подземных операций по вертикальным и наклонным выработкам // Л.Т. Шаповалов. Заявлено 26.04.1976, опубликовано 05.04.1978).

Представленное устройство применительно для определения координат обнаженных корней и корневищ лекарственных растений может давать только одну отметку - вертикальную. Этого явно недостаточно для описания строения корневой массы исследуемого растения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение научной достоверности объекта исследования и надежности экспериментальных данных качественной оценки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - снижение трудозатрат и сроков по времени при проведении исследований, а также при оценке производственных запасов корневой массы лекарственных растений на плантациях и в дикорастущей форме.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе отбора проб корней, глубококорневищных, преимущественно лекарственных растений, согласно изобретению, включающим создание потока воды и его торможение в рабочей среде, причем отбор проб осуществляют послойно, при этом поток воды ориентирует под углом к поверхности снимаемого слоя и придают вращательное движение в его плоскости, а извлечение корневой массы производит после механического расчленения корней.

Указанный способ реализуют устройством для удаления почвы и грунта при отборе корней, согласно изобретению, включающем цилиндрический корпус, который снабжен фиксаторами положения, смонтированным тангенциально к боковой поверхности цилиндра и под углом к его оси нагнетательным патрубком и выполненным с возможностью демонтажа сифоном, заборный рукав которого размещен в центре корпуса, а сливной рукав сифона соединен с заборным рукавом посредством задвижки; нижний срез корпуса снабжен кольцевой режущей кромкой; на внешней поверхности корпуса смонтировано ограничительное кольцо; ограничительное кольцо снабжено монтажными отверстиями для размещения фиксаторов положения; каждый фиксатор положения выполнен в виде стержня, один из концов которого имеет заострение, а другой - ручку.

Пространственное описание сложных корневых систем лекарственных растений производится устройством для определения ориентации координат расположения в пространстве корней лекарственных растений, согласно изобретению, содержащим цилиндрический корпус с опорным кольцом, причем в верхней части корпуса размещен шкив с канатом, а на внутренней поверхности цилиндра смонтирован кронштейн, в котором установлена ось двуплечего рычага, один конец которого снабжен визиром для отчета угловых отметок, нанесенных с равным шагом на внешней поверхности цилиндрического корпуса, а на другом плече рычага смонтирован шкив с канатом и средством привода вращения и смещения в радиальном направлении относительно измерительной шкалы, при этом свободный конец каната имеет отвес; опорное кольцо снабжено монтажными отверстиями с размещенными в них фиксатороми положения цилиндрического корпуса.

За счет того, что сначала с корневой массы в дикорастущей природе удаляют послойно почву и грунт, а затем механическим путем отделяют корни и корневища от других соседних растений, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Предложенные ближайшие аналоги позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителями техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявителями проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения. Результаты проверки показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологии, поскольку заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг.1 показано вертикальное сечение корнесодержащего пласта.

На фиг.2 - то же, после удаления гидросмывом почвы и грунта.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, горизонтальный разрез одного из слоев в месте удаления гидросмывом твердых включений почвы и грунта.

На фиг.4 представлено устройство для удаления почвы и грунта при отборе корней, диаметральный разрез.

На фиг.5 - то же, вид в плане.

На фиг. 6 изображено устройство для определения ориентации и координат расположения в пространстве корней лекарственных растений, включая корни, карабаш (для солодки), вегетативные побеги, сосущие и шнуровые корнни в аксонометрическом изображении.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Для определения биологической продуктивности корневой массы и качества извлекаемых корней на исследуемой площади закладывают контрольные площадки размером 1 м² для извлечения почвы и грунта объемом 1 м³. Площадки закладывают по углам прямоугольника и на пересечении его диагоналей (конвертиком). Рассмотрим реализацию способа отбора проб корней и корневищ на примере солодки голой (G lycyrrhiza glabra L.) пойменного экотипа.

Перед началом закладки опыта с поверхности контрольной площадки скашивают надземные побеги 1 (см. фиг. 1). С контрольной площадки размером 1 м² последовательно удаляют почву с верхнего слоя и грунт с нижележащих горизонтов на глубину залегания основной доли корневой массы. Затем, предварительно пронумеровав в выбранной системе координат, последовательно отделяют обнаженные горизонтальные корневища 2 и вертикальные корни 3 от общей массы и в вертикальном направлении извлекают из канавы 4. Удаление почвы и грунта осуществляют гидросмывом генетических горизонтов. Отделение корней 3 и корневищ, например солодки, проводят механическим воздействием в виде поперечных срезов. Срезы корней 3 и корневищ 2 до 50 мм производят секатором. При диаметре корневищ 2 более 50 мм последние спиливают пилой с большим разводом зубьев.

Заявленный способ отбора проб корней, глубококорневищных, преимущественно лекарственных растений, предусматривает последовательное выполнение следующих операций: создание потока воды и его торможение в рабочей среде. Этим потоком осуществляется послойное удаление твердых включений почвы и грунта. Последнее приводит к обнажению без механических повреждений корней 3 и корневищ 2 исследуемого растения. Поток воды ориентируют под углом к поверхности снимаемого слоя и придают ему вращательное движение в плоскости слоя. Извлечение корневой массы производят после расчленения защемленных корней в цилиндрической стенке канавы 4.

Устройство для удаления почвы и грунта при отборе корней с закладываемых контрольных площадок при определении фактической биологической продуктивности корневой массы в качестве лекарственного сырья (см. фиг.4 и 5) содержит цилиндрический корпус 5 диаметром 1154,7 мм. Корпус 5 снабжен фиксаторами 6 положения на поверхности контрольной площадки, смонтированным тангенциально к боковой поверхности стенки 7 цилиндра и под углом к его оси нагнетательным патрубком 8, выполненным с возможностью демонтажа сифоном 9. Заборный рукав сифона 9 размещен в центре корпуса 5. Сливной рукав 10 сифона 9 соединен с заборным рукавом посредством задвижки 11.

Нижний срез корпуса 5 снабжен кольцевой режущей кромкой 12. Нижняя кольцевая кромка 12 цилиндрического корпуса 5 образована заточкой внешней поверхности стенки 7 под углом 12... 15 ^o. На внешней поверхности корпуса 5 смонтировано ограничительное кольцо 13. Кольцо 13 с цилиндрическим корпусом 5 сопряжено сварными швами и ребрами жесткости 14. Нагнетательный патрубок 8 с внешней поверхностью цилиндрического корпуса 5 сопряжен по касательной с внешней поверхности стенки 7. Вместе с этим геометрическая ось нагнетательного патрубка 8 наклонена к нижнему основанию цилиндрического корпуса 5 под углом (см. фиг.4).

Заборный рукав сифона 9 размещен в средней части цилиндрического корпуса 5. Сливной рукав 10 сифона 9 соединен с заборным рукавом посредством задвижки 11. Сливной рукав 8 имеет кронштейн 15 для установки сифона 9 на верхнем срезе цилиндрического корпуса 5. Ограничительное кольцо 13 снабжено равноудаленными монтажными отверстиями 16 для установки фиксаторов 6 положения корпуса 5. Каждый фиксатор 6 положения корпуса 5 выполнен в виде стержня. Один конец стержня имеет заострение 17, а другой его конец снабжен ручкой 18 для извлечения.

Устройство для удаления почвы и грунта при отборе проб корней с закладываемых контрольных площадок работает следующим образом.

В нижнем течении реки Волги, в ее дельте, как правило, большое количество ериков, озер, мелких рек и рукавов. Солодка голая и другие ее экотипы произрастают в непосредственной близости от водоемов, в низинах и затапливаемых участках. При наличии близлежащих водоемов для подачи воды в корпус 5 под рабочим давлением используется переносная пожарная помпа с двигателем внутреннего сгорания или другой насосный узел. Водоподводящий рукав помпы соединяют быстроразъемной муфтой с нагнетательным патрубком 8 цилиндрического корпуса 5. Цилиндрический корпус 5 устанавливают на предварительно подготовленной площадке, т.е. после удаления вегетативных побегов солодки. Цилиндрический корпус 5 нижней кромкой 12 вдавливают в верхний слой почвы с растительными и корневыми остатками, срезая по периметру корпуса 5 дернину и приповерхностные корни отсутствующих растений в солодковой ассоциации. Устойчивое положение цилиндрического корпуса 5 придают ограничительное кольцо 13 и фиксаторы 6 положения корпуса 5. Стержнями фиксаторов 6 цилиндрический корпус 5 удерживается в строго заданном положении.

Заборный рукав сифона 9 устанавливают в удобное для обслуживания положение. Сливной рукав 10 сифона 9 ориентируют в близлежащий с более низким уровнем воды ерик. Заправляют сифон 9 после заполнения водой емкости цилиндрического корпуса 5. Задвижку 11 сифона 9 закрывают. При работающем двигателе пожарной помпы вода по пожарному рукаву подается в нагнетательный патрубок 8. Одновременно с этим открывают вентиль задвижки 11 сифона 9. Сброс воды из цилиндрического корпуса 5 осуществляют таким образом, чтобы уровень воды в заборном рукаве сифона 9 был не менее 1/2... 2/3 высоты цилиндрического корпуса 5. При подаче воды под углом к нижней данной плоскости корпуса 5 под давлением нагнетательным патрубком 8 рабочей жидкости придается вращательное движение вдоль внутренней стенки 7 цилиндрического корпуса 5. Вращающийся поток жидкости вместе со взвесями размывает почву и грунт и увлекает за собой твердый осадок. Взвешенные твердые частицы почвы, ила, грунта, растительных и корневых остатков попадают во всасывающий патрубок сифона 9, а далее через задвижку 11 сбрасывается в ерик или в ложбину. При вращении водяного потока взвешенными частицами подмываются нижележащие горизонты. Корни 3 и корневища растений солодки 2 обнажаются. По мере углубления канавы 4 напор воды в нагнетательном патрубке 8 увеличивают. При глубине канавы 4 до 1 м подачу воды прекращают. Сифоном 9 из канавы 4 удаляют остаток взвешенных частиц в растворе.

Положение корней 3 и корневищ 2 солодки после удаления гидросмывом почвы и грунта из канавы 4 заданного объема показано на фиг.2 и 3. После удаления почвы и грунта корни 3 и корневища 2 в канаве 4 находятся в том состоянии, как произрастали в течение 20-40 последних лет без нарушения их строения и ориентации как по слоям, так и по глубине горизонтов.

Перед началом извлечения из канавы 4 корневой массы для описания биологии и строения корневой системы производят определение координат расположения в пространстве подземных скелетных органов добываемого растения.

Устройство для определения ориентации и координат расположения в пространстве подземных органов глубококорневищных лекарственных растений (см. фиг. 6) содержит цилиндрический корпус 19, опорное кольцо 20 с монтажными отверстиями 21, фиксаторы 22 положения корпуса 19, ручки 23 для переноса цилиндрического корпуса 19, двуплечий рычаг 24 с вертикальной осью 25 ее подворота, кронштейн 26 для установки оси 25 двуплечего рычага 24, шкив 27 для наматывания нерастяжимой нити - каната 28, отвес 29 каната 28, вороток 30 вращения шкива 27 для разматывания и сматывания нерастяжимой нити - каната 28 - с отвесом 29, визир 31 двуплечего рычага 24 для отсчета величины углов, шкалу 32 двуплечего рычага 24 для отсчета удаления отвеса 29 от вертикальной оси цилиндрического корпуса 19, шкалу 33 угловых величин на внешней поверхности цилиндрического корпуса 19. Шкив 27 с канатом 28 размещен в верхней части корпуса 19. Кронштейн 26 смонтирован на внутренней поверхности цилиндра, т. е. корпуса 19. В кронштейне 26 установлена ось 25 двуплечего рычага 24. Один конец рычага 24 снабжен визиром 31 для отсчета угловых отметок, нанесенных с равным шагом на внешней поверхности цилиндрического корпуса 19. На другом плече рычага 24 смонтирован шкив 27 с канатом 28 и средством привода вращения и смещения в радиальном направлении и смещения в радиальном направлении относительно измерительной шкалы 32. Свободный конец каната 28 имеет отвес 29.

Опорное кольцо 20 соединено с цилиндрическим корпусом 19 прерывистыми сварными швами. Каждый фиксатор 22 положения корпуса 19 выполнен в виде стержня. Один конец стержня фиксатора заострен, а другой его конец снабжен ручкой. Ручки 23 для переноса цилиндрического корпуса 19 закреплены на опорном кольце 20 в диаметральной плоскости. На внутренней поверхности цилиндрического корпуса 19 с помощью болтов с потайными головками закреплен кронштейн 26. Кронштейн 26 имеет втулку. Геометрическая ось втулки кронштейна 26 совмещена с вертикальной осью симметрии цилиндрического корпуса 19. Во втулке кронштейна 26 посредством оси 25 установлен двуплечий рычаг 24. Длина рычага 24 в 1,5 раза больше внешнего диаметра цилиндрического корпуса 19. Один, менее удаленный от оси конец двуплечего рычага 24 снабжен визиром 31 для отсчета величины углов со шкалы 33 на внешней поверхности цилиндрического корпуса 19. Другой, более длинный, конец рычага 24 снабжен шкалой 32 для отсчета удаления отвеса 29 от вертикальной оси цилиндрического корпуса 19. На этой части рычага 24 свободно установлен вороток 30 для поворота шкива с размещенным на его внешней поверхности нерастяжимой нитью - канатом 28. На конце каната 28 установлен отвес 29. В комплекте устройства для определения ориентации и координат расположения в пространстве корней и корневищ лекарственных растений имеется компас для ориентации нулевой отметки шкалы 33 относительно магнитного меридиана. "Нуль" шкалы 33 ориентируют строго на север.

Перед началом работы нулевые отметки углов ориентации выставляют по странам света таким образом, чтобы отметка "нуля" была строго ориентирована на север. Это в дальнейшем позволяет сопоставлять строение корневых систем, определенных как на данном массиве, так и в других местах произрастания. Далее отвес 29 ориентируют к месту сопряжения (отвода) корневищ 2 к материнскому корню 3. Каждому корневищу 2 придается трехзначный номер. Первая цифра соответствует номеру яруса, вторая цифра - номеру корня, а третья цифра - порядковый номер побега. Для каждого корня снимают следующие координаты: _ij, _ij, Z_ij.

Данные заносятся в журнал лабораторно-полевых исследований. Далее корень отсекают от вертикальной стенки канавы 4 секатором или спиливают пилой при большом диаметре корневищ 2. На конце корня 3 со стороны среза прикрепляют бирку с трехзначным номером.

Аналогичным образом поступают с другими корнями 3. Отделенные корни 3 и корневища 2 вместе с материнским корнем извлекают из канавы подъемом вверх. От корневой массы после взвешивания отделяют образцы для передачи в аналитические лаборатории с целью получения качественных показателей.

Представленные сведения свидетельствуют о том, что заявленный способ отбора корней и корневищ лекарственных растений позволяет получать достаточное количество информации для объективной оценки продуктивности добываемого сырья и глубоких научных исследований. Этот способ и устройство позволяют снизить в 4. ..5 раз трудозатраты на извлечение корней и корневищ солодки, сузить доверительный интервал результатов опытных данных, повысить уровень достоверности показателей запасов лакричного сырья.

Таким образом, вышеупомянутые сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного комплексного изобретения совокупности условий: заявленное устройство предназначено для использования при оценке продуктивности корневой массы дикорастущих растений в качестве лекарственного сырья и при биологических изысканиях предлагаемое техническое решение обеспечивает достижение упомянутого выше технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.