[发明专利]一种基于吸收动力学方程的生菜生长环境调控方法及系统

说明书

本发明一种基于吸收动力学方程的生菜生长环境调控方法及系统，涉及智慧农业技术领域，现有技术缺少基于对生菜吸收动力学进行分析，对生菜生长环境进行调控，以促进生菜生长方法的问题。本发明分别在不同的温度梯度下，将生菜放入一定浓度的硝酸根离子吸收液中，分别在放入后的0、1、2、4、6、8、10h时间阶段测定吸收液中离子浓度，结束后立即剪取生菜根系并吸干表面水分，称重并记录；以测定时间为横坐标，吸收液样品中离子浓度为纵坐标，拟合各温度下生菜吸氮的动力学曲线方程，求解不同温度下生菜吸氮的动力学参数，确定生菜根系吸氮对外界温度变化的响应，从而制定调控策略。本发明为水培系统环境调控及离子调控提供新的思路。

技术领域

本发明涉及智慧农业技术领域，具体而言，涉及一种基于吸收动力学方程的生菜生长环境调控方法及系统。

背景技术

植物工厂是未来农业的一大发展趋势，它通过调节人工光温室内的环境因素为植物提供最优的生长环境。其中的水培通过营养液的循环使用为植物根系提供生长必需的大量元素，然而，封闭水培系统中营养液的长时间循环会导致营养元素比例失衡、根系自毒物质的积累，对植物的产量与质量产生不利影响。

吸收动力学方法是一种有效的方法，可以比较不同植物的不同营养吸收特性(Tang等人，2011)。Claassen和Barber(1974)首先使用耗竭法获得各种动力学参数，并采用水培法测定营养液中离子浓度随时间的变化。Nielsen和Barber(1978)根据酶催化反应的Michaelis-Menten方程，改进并提出了离子吸收补偿点C_min。在过去的吸收动力学研究中，耗竭法多用于确定同一植物不同物种的动力学参数，并比较不同物种的动力学参数，以获得更多的优势物种，植物根系吸收动力学参数对外界环境的反应很少。然而，对不同温度下生菜根系的硝酸根吸收率还没有充分的研究；因此，亟需针对如何选择有助于生菜吸收能力更强的温度，将温度作为水培系统的调节变量，以提高生菜的产量的研究。

本发明要解决的技术问题是：

现有技术缺少基于对生菜吸收动力学进行分析，对生菜生长环境进行调控，以促进生菜生长方法的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明提供了一种基于吸收动力学方程的生菜生长环境调控方法，基于耗竭法进行生菜吸收动力学实验，分别在不同的温度梯度下，将生菜放入一定浓度的硝酸根离子吸收液中，分别在放入后的0、1、2、4、6、8、10h时间阶段测定吸收液中离子浓度，结束后立即剪取生菜根系并吸干表面水分，称重并记录；

以测定时间为横坐标，吸收液样品中离子浓度为纵坐标，拟合各温度下生菜吸氮的动力学曲线方程，求解不同温度下生菜吸氮的动力学参数，确定生菜根系吸氮对外界温度变化的响应，从而制定调控策略。

进一步地，所述温度梯度为：14、17、20、23、26、29℃。

进一步地，所述吸收液中硝酸根离子浓度为4.8～5.2mmol/L的营养液；

优选的，所述吸收液中硝酸根离子浓度为5mmol/L的营养液。

进一步地，测定吸收液中离子的浓度，采用离子传感器测量吸收液中的离子浓度。

进一步地，在生菜吸收动力学实验之前，还包括对生菜进行饥饿处理，具体为：在与生菜吸收动力学实验相同的温度梯度下，将生菜苗放入饥饿液中46～48h，每天光照11～12h，光照强度为180～200μmol/(m²·s)。

优选的，所述饥饿处理过程为，将生菜苗放入饥饿液中48h，每天光照12h，光照强度为200μmol/(m²·s)。

进一步地，所述饥饿液为0.2mmol/LCaSO₄的溶液。