[发明专利]植物离子吸收多参数检测装置及系统

权利要求书

1.一种植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，包括：多通道微电极检测装置、前置放大装置、信号调理装置、根系成像系统及数据分析处理装置；其中

所述多通道微电极检测装置，用于检测待测溶液环境中预设的离子浓度，并转化为不同强度的原始电信号；

所述前置放大装置，用于对所述原始电信号进行放大，生成增强电信号；

所述信号调理装置，用于对所述增强电信号进行滤波降噪处理，生成有效电信号；

所述根系成像系统，包括背景板、光源及成像模块，用于获取待测植物根系图像；

所述数据分析处理装置，用于根据植物根系图像，获取待测植物根系的总表面积；获取测量时间及待测溶液体积，根据所述测量时间、待测溶液体积、所述有效电信号及所述总表面积计算植物离子吸收特征参数；其中，由数据处理软件对所述植物根系图像分析得出所述待测植物根系的总表面积；

根据测量时间t和离子浓度信息C，绘制离子消耗曲线方程：C=at²+bt+c；对离子消耗曲线方程求导，获得浓度变化速率方程：C´=2at+b；在浓度变化速率方程中，当t=0时，求得C´=b，根据待测溶液体积V和根系表面积FRW，求每个时间节点单位平方厘米根系的最大吸收速率：I_max、K_m值，K_m=b²/(16•a)﹣b²/(4•a)＋c；当C´=0时，用浓度变化速率方程C´=2at＋b 求出t，代回离子消耗曲线方程中，获得最小吸收浓度C_min，C_min= b²/(4•a)-b²/(2•a)＋c；根据I_max、K_m和C_min，求净吸收速率I_n =[I_max•(C﹣C_min)]/[K_m•(C-C_min)]。

2.根据权利要求1所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述数据分析处理装置对有效电信号进行均值滤波，并依据能斯特方程得到待测溶液的离子浓度，所述数据分析处理装置根据所述测量时间、所述待测溶液体积、所述离子浓度及所述总表面积计算植物离子吸收特征参数。

3.根据权利要求2所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述数据分析处理装置根据被测溶液体积和根系表面积，求每个时间节点单位平方厘米根系的最大吸收速率及米氏常数。

4.根据权利要求3所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述数据分析处理装置根据离子消耗曲线方程计算得到最小吸收浓度。

5.根据权利要求4所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述数据分析处理装置根据最小吸收浓度、最大吸收速率及米氏常数计算净吸收速率。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述多通道微电极检测装置包括至少一个参比电极和至少三个离子选择性工作电极，所述离子选择性工作电极内分别灌装有选择性离子交换剂和电解液。

7.根据权利要求6所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述选择性离子交换剂为：长度20-40µm的NH4+的离子交换剂、长度20-40µm的NO3-的离子交换剂或长度为180µm 的K+的离子交换剂。

8.根据权利要求1所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述信号调理装置包括信号调理模块和采集卡，所述采集卡具有16路采集通道，所述采集卡的采集位数为16位。

9.根据权利要求1所述的植物离子吸收多参数检测装置，其特征在于，所述植物离子吸收多参数检测装置还包括温湿度采集装置，所述温湿度采集装置与所述数据分析处理装置连接，所述温湿度采集装置用于采集检测过程中的温度信息及湿度信息。

10.一种植物离子吸收多参数检测系统，其特征在于，所述植物离子吸收多参数检测系统包括光源、电源及根据权利要求1-9任意一项所述的植物离子吸收多参数检测装置，所述电源分别与所述光源及植物离子吸收多参数检测装置连接。