Способ выращивания растений

72) Автор изобретеии В.Л. Корбут 1) Заявите ститут медико-биологически 4) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ам вы" период Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к способ ращивания растений в темновой их. роста.Способ предназначен для использования преимущественно в защищенном грунте, замкнутых системах жизнеобес печения человека, а также в научных исследованиях в области Физиологии растений.Известен способ выращивания растений, включающий регулирование в и-мерном пространстве Факторов анеаней среды по продуктивности Я . Недостатком известного способа является необеспечение повышения общей продуктивности растений из-за значительного непроизводительного расхода органических веществ на дЫ- хание в темневой период.Цель изобретения - повышение общей продуктивности растений путем снижения непроизводительного расхода 2органических веществ на дыхание втемновой период.Поставленная цель достигаетсятем, что осуществляют дополнительноизмерение интенсивности дыхания втемиовой период по скорости выделениуглекислого газа растениями и величины регулируемого Фактора внеанейсреды, определяют частную производную интенсивности темнового дыханияпо изменению величины регулируемого Фактора вневией среды, который регулируют по максимуму первой частнойпроизводной интенсивности темнового дыхания.На Фиг, 1 даны типичные кривыеизменения интенсивности темнового дыхания и ее первой частной произ водной по температуре в зависимости от температуры окружающей среды; на Фиг.2 - процесс поиска оптимума темнового дыхания растений и числовые значения параметров на каждомваге поиска.Типичные кривые изменения темнового дыхания растений представлены от изменения температуры окружающей среды 1 в =т(Т) и изменения первой частной производной темнового дыхания растений по температуре от изменения температуры окружающей среды -+вт =т(Т ). На кривых отмечена точка оптимума, которую необходимо находить и удерживать регулированием темпера О туры окружающей среды. Кривая зависимости интенсивности темнового дыхания растений от температуры окружающей среды 1 =Г(Т) под действием различных факторов роста растений и 5 физиологического состояния растений изменяется, поэтому меняются координаты кривых, показанных на графике, а, следовательно, и координаты точки оптимума. 20Приведем пример осуществления способа для одного регулируемого фактора - температуры окружающего растения воздуха.Для осуществления способа необ ходимы следующие операции: измерение температуры воздуха; изменение температуры воздуха в системе с растущими растениями на фиксированный шаг температуры ЛТ=Т+, -Т , напри мер, ЬТ =2 С; измерение увеличения концентрации углекислоты ЬСО 2 = =(СО ),+, -(СО 2); в объеме воздуха камеры, определение интенсивности темнового дыхания растений за фиксированное время И=.1; -С после изменения температуры на ЬТ, которое вычисляется по формуле:Ч АСОВ1 д=40 где 1 - .интенсивность дыхания растений;Ч - объем системы, в которомрастут растения.Определение приращения темнового 45 дыхания растений после изменениятемпературы на ЬТ осуществляется по формуле определение частной производной темнового дыхания растений по температуре после изменения температуры на ЛТ - по формулед 1 А л 1,55дТо ЬТоопределение знака второй частной производной интенсивности темнового дыхания по температуре - согласноформулы.д 2 1 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 частнаядТ, +1дТО);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 СО 2 из растений) интенсивность темнового дыхания растений 1 д . Одновременно датчиком измеряют температуру внешней среды растений. Информация о концентрации СО 2 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 частные9082 20 Таблица численных значений параметров в процессе поиска оптимума теплового дыхания растений на примере пшеницыЗнак второйчастной производной Значение первой частной произ- водной Шаг изменения температуры,2 О, 375 19-21 21-23 23-25 0,5 25-27 0,625 0,75 27 29 29 31 05 Направление изменения температуры изменяется на проти- воположное 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 оп-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 раметру внешней среды. Процесс повторяют последовательно или одновременно, непрерывно или дискретно, в зависимости от алгоритма поиска оптимума темнового дыхания растений и ЗВ 78 6от 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 дыхание; 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. Каедое 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 2 7-25 0,75 0,625 Направление изменения температуры изменяется на проти- воположное О,Б 25 25 27 2 7-29 29-31 Оф 75 Направление изменения температуры изменяется на противоположное и циклы повторяются с той же периодичностью е е е м Формула изобретения. Способ выращивания растений, включающий регулирование в и-мерном пространстве Факторов внешней среды по продуктивности, о т л и ч а ющ и й с я 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 ю скорости выделения углекислого газа растениями и величины регулируемого Фактора внешней среды, определяют частную производную интенсивности темнового дыхания по изменениювеличины регулируемого фактора внешней среды, который регулируют по максимуму первой частной производнойинтенсивности темнового дыхания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИ 45 б 595, кл. А 0 1 6 7/00, 1972/2 Тираж 699 Под ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набсное ак филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4