[發明專利]一種基于吸收動力學方程的生菜生長環境調控方法及系統

在審

• 申請號: 202310560383.7
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116338109A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 陳澤瑞;張喜海;李鴻博;宋偉先;孟繁鋒;張宇;王政達;王浩;夏舉恒
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G05D27/02;A01G31/00
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 沈麗

本發明一種基于吸收動力學方程的生菜生長環境調控方法及系統，涉及智慧農業技術領域，現有技術缺少基于對生菜吸收動力學進行分析，對生菜生長環境進行調控，以促進生菜生長方法的問題。本發明分別在不同的溫度梯度下，將生菜放入一定濃度的硝酸根離子吸收液中，分別在放入后的0、1、2、4、6、8、10h時間階段測定吸收液中離子濃度，結束后立即剪取生菜根系并吸干表面水分，稱重并記錄；以測定時間為橫坐標，吸收液樣品中離子濃度為縱坐標，擬合各溫度下生菜吸氮的動力學曲線方程，求解不同溫度下生菜吸氮的動力學參數，確定生菜根系吸氮對外界溫度變化的響應，從而制定調控策略。本發明為水培系統環境調控及離子調控提供新的思路。

技術領域

本發明涉及智慧農業技術領域，具體而言，涉及一種基于吸收動力學方程的生菜生長環境調控方法及系統。

背景技術

植物工廠是未來農業的一大發展趨勢，它通過調節人工光溫室內的環境因素為植物提供最優的生長環境。其中的水培通過營養液的循環使用為植物根系提供生長必需的大量元素，然而，封閉水培系統中營養液的長時間循環會導致營養元素比例失衡、根系自毒物質的積累，對植物的產量與質量產生不利影響。

吸收動力學方法是一種有效的方法，可以比較不同植物的不同營養吸收特性(Tang等人，2011)。Claassen和Barber(1974)首先使用耗竭法獲得各種動力學參數，并采用水培法測定營養液中離子濃度隨時間的變化。Nielsen和Barber(1978)根據酶催化反應的Michaelis-Menten方程，改進并提出了離子吸收補償點C_min。在過去的吸收動力學研究中，耗竭法多用于確定同一植物不同物種的動力學參數，并比較不同物種的動力學參數，以獲得更多的優勢物種，植物根系吸收動力學參數對外界環境的反應很少。然而，對不同溫度下生菜根系的硝酸根吸收率還沒有充分的研究；因此，亟需針對如何選擇有助于生菜吸收能力更強的溫度，將溫度作為水培系統的調節變量，以提高生菜的產量的研究。

本發明要解決的技術問題是：

現有技術缺少基于對生菜吸收動力學進行分析，對生菜生長環境進行調控，以促進生菜生長方法的問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案：

本發明提供了一種基于吸收動力學方程的生菜生長環境調控方法，基于耗竭法進行生菜吸收動力學實驗，分別在不同的溫度梯度下，將生菜放入一定濃度的硝酸根離子吸收液中，分別在放入后的0、1、2、4、6、8、10h時間階段測定吸收液中離子濃度，結束后立即剪取生菜根系并吸干表面水分，稱重并記錄；

以測定時間為橫坐標，吸收液樣品中離子濃度為縱坐標，擬合各溫度下生菜吸氮的動力學曲線方程，求解不同溫度下生菜吸氮的動力學參數，確定生菜根系吸氮對外界溫度變化的響應，從而制定調控策略。

進一步地，所述溫度梯度為：14、17、20、23、26、29℃。

進一步地，所述吸收液中硝酸根離子濃度為4.8～5.2mmol/L的營養液；

優選的，所述吸收液中硝酸根離子濃度為5mmol/L的營養液。

進一步地，測定吸收液中離子的濃度，采用離子傳感器測量吸收液中的離子濃度。

進一步地，在生菜吸收動力學實驗之前，還包括對生菜進行饑餓處理，具體為：在與生菜吸收動力學實驗相同的溫度梯度下，將生菜苗放入饑餓液中46～48h，每天光照11～12h，光照強度為180～200μmol/(m²·s)。

優選的，所述饑餓處理過程為，將生菜苗放入饑餓液中48h，每天光照12h，光照強度為200μmol/(m²·s)。

進一步地，所述饑餓液為0.2mmol/LCaSO₄的溶液。