[发明专利]植物离子吸收多参数检测装置及系统

说明书

本发明提供一种植物离子吸收多参数检测装置及系统，通过多通道微电极检测装置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，前置放大装置对原始电信号进行放大，生成增强电信号；信号调理装置对所述增强的电信号进行滤波降噪处理，生成有效电信号；根系成像系统获取待测植物根系图像，数据分析处理装置根据植物根系图像，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。能够检测出植物所处溶液中的离子浓度及其变化，融合根系成像系统对离子浓度进一步的分析，计算出了植物离子吸收的相关特征参数。

技术领域

本发明涉及植物养分吸收技术领域，尤其涉及一种植物离子吸收多参数检测装置及系统。

背景技术

农作物对无机离子的吸收和运输检测技术和设备，对于揭示作物的养分吸收机理，辅助品种筛选，还可以为作物种植合理施肥提供依据，进而促进国家农业“减肥减药”政策的落实。

目前常见的离子流速的检测方法，是基于物理学中的离子/分子扩散定律(Fick定律)的数学公式和能斯特方程以及离子/分子的电学原理，实现了电位差到浓度差进而到流速(I)的换算。

通常采用离子选择电极对离子浓度进行检测，离子选择电极因其具备检测灵敏度、成本低、便于携带、性能稳定等优势，特别适用于便携轻巧快速的检测设备。中国农大精细农业实验室为了检测土壤养分含量设计了基于电极阵列的土壤速效养分快速检测系统,系统主要包括电极阵列、单片机和信号调理等模块。但上述系统仅能给出离子浓度信息，没有建立出离子动力学多参数模型和融合植物根系表型信息，从而对所检测到离子浓度信息进行更加深层次的分析与处理。

发明内容

本发明提供一种植物离子吸收多参数检测装置及系统，用以解决现有技术中只能检测出离子浓度的缺陷，实现对所检测到离子浓度信息进行更加深层次的分析与处理。

本发明提供一种植物离子吸收多参数检测装置，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，用于对所述增强的电信号进行滤波降噪处理，生成有效电信号；

所送根系成像系统，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。

根据本发明提供的一种植物离子吸收多参数检测装置，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、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。

根据本发明提供的一种植物离子吸收多参数检测装置，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。

根据本发明提供的一种植物离子吸收多参数检测装置，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。

根据本发明提供一种植物离子吸收多参数检测装置，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。

根据本发明提供的一种植物离子吸收多参数检测装置，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。