Способ выращивания растений

 

(72) Автор изобретеиия

В.Л. Корбут

Институт медико-биологических пр3 и- » (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

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

Способ предназначен для использо5 ванин преимущественно в защищенном грунте, замкнутых системах жизнеобеспечения человека, а также в научных исследованиях в области физиологии растений.

Известен способ выращивания растений, включающий регулирование в и-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 осуществляют дополнительно измерение интенсивности дыхания в темиовой период по скорости выделения углекислого 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

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 ®иг.2 - процесс поиска оптимума темнового дыхания растений и числовые значения параметров на каждом шаге поиска.

908278

Типичные кривые изменения темнового дыхания растений представлены от изменения температуры окружающей среды 10 =f(Т ) и изменения первой частной производной темнового дыхания растений по температуре от изменения температуры окружающей среды - + ат

=f(T ). На кривых отмечена точка оптимума, которую необходимо находит ь и удерживать регулированием температуры окружающей среды. Кривая зависимости интенсивности темнового дыхания растений от температуры окружающей среды i> =f(T ) под действием различных факторов роста растений и 15 физиологического состояния растений изменяется, поэтому меняются координаты кривых, показанных на графике, а, следовательно, и координаты точки оптимума. 20

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 шаг температуры ЛТ =Т +, -Т, напри- 30 мер, ЬТ =2 С; измерение увеличения концентрации углекислоты ЬСО2 =

=(СО );„ -(СО ); в объеме воздуха камеры, определение интенсивности темнового дыхания растений за фиксированное время At=.1;„ -ti после изменения температуры íà AT которое вычисляется по формуле:

V AGOG л=

40 где 1 - .интенсивность дыхания растений;

V — объем системы, в котором растут растения.

Определение приращения темнового дыхания растений после изменения температуры на hT осуществляется по формуле

6i,=(l ); ();; определение частной производной темнового дыхания растений по температуре после изменения температуры на

AT - no формуле

Ь l Aln

55 дТО AT определение знака второй частной производной интенсивности темнового дыхания по температуре — согласно формулы. сравнение двух последовательных значений частных производных, вычисленных на соответствующих шагах изменения температуры, если (" )„, -(" ) 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 ---), а вторая частная дТ, +1 ЬТ ); производная 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 СО2 из растений) интенсивность темнового дыхания растений !д °

Одновременно датчиком измеряют температуру внешней среды растений. Информация о концентрации СО> в воздухе и о температуре поступает в управляющую вычислительную машину. Здесь осуществляют обработку поступающей от датчиков информации: по изменению во времени текущей концентрации СО определяют интенсивность темнового дыхания и вычисляют первые частные

9082

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

Знак второй частной производной

Значение первой частной производной

Шаг изменения температуры, ОС

0 375

19-21

21-23

23-25

0,5

0,5

25-27

0,625

0,75

27 29

29 31

Направление изменения температуры изменяется на противоположное

0,5

31-29 производные интенсивности темнового дыхания по температуре внешней среды, а также вырабатывают сигналы управления 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 10 является точкой температурного on- ° тимума темнового дыхания растений.

Для этого изменяют температуру до тех пор, пока растет первая частная производная темнового дыхания по 15 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- па- 25 раметру внешней среды. Процесс повторяют последовательно или одновременно, непрерывно или дискретно, в зависимости от алгоритма поиска оптимума темнового дыхания растений и ЗВ

78 6 от скорости дрейфа оптимума, пока не будет обеспечено соответствие всех 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; любые изменения как внутреннего так и внешнего характера, влияющие на дрейф оптимальной точки темнового дыхания растений, приво.дят к обеспечению тех уровней параметров внешней среды, которые более соответствуют новому физиологическому состоянию растений, т.е. новому значению оптимума темнового дыхания растений.

Каждое из перечисленных преимуществ способа оптимизации темнового дыхания растений и их совокупность является гарантией повышения общей продуктманостм при их выращивании с применением предлагаемого способа.

908278

Продолжение таблицы

29-2 7

27 25

0 75

0,625

Направление изменения температуры изменяется на противоположное

О,Б25

25-27

2 7-29

29 31

0 75

Направление изменения температуры изменяется на противоположное и циклы повторяются с той же периодичностью

Формула изобретения

- Способ выращивания растений, включающий регулирование в и-мерном пространстве факторов внешней среды по продуктивности, о т л и ч à ешийся тем, что, с целью повыше" ния общей продуктивности растений путем снижения непроизводительного расхода органических веществ на дыхание в темновой период, осуществляют дополнительно измерение интенсивности дыхания в темновой период яо скорости выделения углекислого газа растениями и величины регулируемого фактора внешней среды, определяют частную производную интенсивности темнового дыхания Ro 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

И 45й95, кл. A 01 G 7/00, 1972 (прототип);

908278 ! ф э ъ Фэ ф

° ь

%э

7 ф и 2

Составитель Л. Лебедев

Редактор П.Макаревич Техред Э.Фечо Корректор А.Дзятко

Заказ 670/2 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4