Способ выращивания растений Советский патент 1982 года по МПК A01G7/00 

(5) СПОСОБ И 1РАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

I

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к способам выращивания растений в темновой период их роста.

Способ предназначен для использования преимущественно в защищенном грунте, замкнутых системах жизнеобеспечения человека, а также в научных исследованиях в области физиологии растений.

Известен способ выращивания растений, включающий регулирование в п-мерном пространстве факторов внешней среды по продуктивности 11 .

Недостатком известного способа яв.ляется необеспечение повышения общей продуктивности растений из-за значительного непроизводительного расхода органических веществ на дыхание в темневой период.

Цель изобретения - повышение общей продуктивности растений путем снижения непроизводительного расхода

органических веществ на дыхание в темновой период.

Поставленная .цель достигается тем, что осуи|ествляют дополнительно измерение интенсивности дыхания в темновой период по скорости отделения углекислого газа растениями и величины регулируемого фактора внешней среда), определяют частную производную интенсивности темиового дыхания по изменению величины регулируемого фактора внешней среды, который регулируют по максимуму первой частной производной интенсивности темнового дыхания.

На фиг.1 даны типичные кривые изменения интенсивности темнового дыхания и ее первой частной произ водной по температуре в зависимости от температуры окружающей среды; на фиг.2 - процесс поиска оптимума темнового растений и числовые значения параметров на каждом шаге поиска. 39 Типичные кривые изменения темнового дыхания растений представлены от изменения температуры окружающей среды ) и изменения первой частной производной темновогс дыхания растений по температуре от изменения температуры окружающей среды-| f(T°). На кривых отмечена точка оп тимума, которую необходимо находить и удерживать регулированием температуры окружающей среды. Кривая зависимости интенсивности темнового дыхания растений от температуры окружающей среды li)f(T°) под действием различных факторов роста растений и физиологического состояния растений изменяется, поэтому меняются коорди наты кривых, показанных на графике, а, следовательно, и координаты точк оптимума. Приведем пример осуществления способа для одного регулируемого фактора - температуры окружающего растения воздуха. Для осуществления способа необходимы следующие операции: измерение температуры воздуха; изменение температуры воздуха в системе с растущими растениями на фиксированный ша температуры , -Т, , например, измерение увеличения концентрации углекислоты ACOj (002)14., (002)1 в объеме воздуха камеры, определение интенсивности °. .. . рованное время At.tj, -ti после изменения температуры на АТ°, которое вычисляется по формуле: VАСОг д йГ где 1д - интенсивность дыхания расте ний; V - объем системы, в котором растут растения. Определение приращения темнового дыхания растений после изменения температуры на ДТ° осуществляется по формуле Л|д (|д)-,2 (|д)| ; определение частной производной темнового дыхания растений по температуре после изменения температуры на ЛТ° - по формуле Л1п, дГ определение знака второй частной производной интенсивности темнового дыхания по температуре - согласно формулы. А/ . °/iH / Л Т /1 сравнение двух последовательных значений частных производных, вычисленных на соответствующих шагах изменения температуры, если А1 ЬТ° ) /1Н . 1 а вторая частная производная не меняет знак на противоположный, то дальнейшее шаговое изменение температуры продолжается в ту же сторону, что и на предыдущем шаге, если / аг),.1 (brh ° мастная произаодная изменяет знак на противоположный, то изменение температуры на следующем шаге осуществляют в противоположном направлении предыдущему. При достижении оптимума темнового дыхания растений, первая частная производная достигает своего максимального значения, а вторая в этой точке меняет знак на противоположный. Достигнув точки оптимума, регулируется параметр - температура колеблется вблизи температуры, соответствующей оптимальной, с некоторой ошибкой поиска, которая может быть сведена, по мере потребности, к любому малому значению. На фиг.2 и в таблице показан процесс поиска оптимума темнового дыхания растений и числовые значения параметров на каждом шаге поиска. В замкнутом или проточном объеме с растениями, являющимися объектом регулирования, в темновой период выращивания растений определяют с помощью датчика состояния объекта регулирования - газоанализатора концентраций углекислого газа (по скорости выделения COj из растений) интенсивность темнового дыхания растений 1д. Одновременно датчиком измеряют температуру внешней среды растений. Информация о концентрации COj в воздухе и о температуре поступает в управляющую вычислительную машину. Здесь осуществляют обработку поступающей от датчиков информации: по изменению во времени текущей концентрации СОг определяют интенсивность темнового дыхания и вычисляют первые частные

производные интенсивности темнового дыхания по температуре внешней среды а также вырабатывают сигналыуправления исполнительными механизмами. Исполнительный механизм изменяет значения температуры внешней среды растений в соответствии с максимумом первой частной производной интенсивности темнового дыхания по значению температуры внешней среды, который является точкой температурного оп- тимума темнового дыхания растений. Для этого изменяют температуру до тех пор, пока растет первая частная производная темнового дыхания по температуре, как только она начинает понижаться, температуру изменяют в противоположную сторону. Процесс поиска сходится в точке температурного оптимума.

Для реализации многомерного случая, после нахождения температурного оптимума, температуру стабилизируют и переходят, аналогичным образом, к нахождению оптимума по другому параметру внешней среды. Процесс повторяют .последовательно или одновременно, непрерывно или дискретно, в зависимости от алгоритма поиска оптимума темнового дыхания растений и

Таблица численных значений параметров в гчэоцессе поиска оптимума теплового дыхания растений на примере пшеницы

0,375

Направление изменения температуры изменяется на проти воположное

31-29

от скорости дрейфа оптимума, пока не будет обеспечено соответствие все п регулируемых параметров внешней среды точке оптимума темнового дыхания растений.

Использование предлагаемого способа оптимизации темнового дыхания растений обладает следующими преимуществами: обеспечивает оптимальный уровень темнового дыхания растений в темновой период их выращивания; не допускает излишнего расхода органических веществ растений на темновое дыхание; любые изменения как внутреннего так и внешнего характера влияющие на дрейф оптимальной точки темнового дыхания растений, приводят к обеспечению тех уровней параметров внешней среды, которые более соответствуют новому физиологическому состоянию растений, т.е. новому значению оптимума темнового дыхания растений.

Камдое из перечисленных преимуществ способа оптимизации темнового дыхания растений и их совокупность является гарантией повышения общей продукти 4ости при их выращивании с применеми 4 предлагаемого способа.

- + + + +

0,625

0,75

Направление изменения температуры изменяется на проти0,625

0,75

Направление изменения температуры изменяется на противоположное и циклы повторяются с той же периодичностью Формула изобретения Способ выращивания растений, включающий регулирование в п-мерном пространстве факторов внешней среды по продуктивности, отличающий с я тем, что, с целью повыше ния общей продуктивности растений путем снижения негчэоизводительного расхода органических веществ на дыхание в темновой период, осуществля ют дополнительно измерение интенсивности дыхания в темновой период по скорости выделения углекислого 7 4 JHД Т 7-.

9082788

Продолжение таблицы воположное

+ +

-f/ro/ (V

газа растениями и величины регулируемого фактора внешней среды, определяют частную производную интенсивности темнового дыхания по изменению величины регулируемого фактора внешней среды, который регулируют по максимуму первой частной производной интенсивности темнового дыхания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР tr 56595, кп. А 01 G 7/00, 1972 (прототип).

||

с.,

f.

s

ft

«SI

s