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空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究.doc

空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究

张丹萱
2017-10-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究doc》,可适用于影视/动漫领域

空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究温室内上方安装的红色绝缘子悬挂着电极线该电极线与地面组成了“植物生长调控电容器”很多神奇的生理现象就在空间电场环境中产生了空间电场调控植物吸收二氧化碳的试验研究刘滨疆国家自然科学基金资助项目“低温低光强低CO浓度下植物快速生长的电场条件的研究”(项目号:)。国家自然科学基金资助项目“静电场促生水培设备的多因子调控设计理论的研究及应用”(项目号:)的研究成果。摘要根据空间电场促进植物生长的机理分析研究了空间电场调控植物吸收CO的作用。试验表明空间电场的极性对植物吸收CO的速度有显著影响场强方向向下的正向空间电场能显著促进植物对CO的吸收。揭示了空间电场HCO阴离子流的流动方向正向空间电场强度的强度的变化方向调控着C迅速下降能使植株地上部分的CHCO阴离子流流向根区而当该电场强度迅速增加时根区的CHCO阴离子流则流向植株的地上部分。指出正向空间电场在促进植物吸收CO、HCO阴离子提高植物光合效率方面有着重要用途正向空间电场与足量的CO相配合能大幅度温室蔬菜产量。关键词空间电场CO植物中图分类号S文献标识码A文献编号空间电场促进植物生长机理地球与电离层之间的大气电场强度时时都在每米几百伏到几十万伏之间变动。变化的大气电场同阳光一样也是植物生长不可缺少的环境因子。它对植物生长发育的调控作用也满足于电动力学的许多规律。空间电场调控植物吸收与运输的机理大气电场以及空间电场的变化在植株体内形成的离子响应电流的相对变化为:diidt=dvvdtdrrdtdγγdtdγγdt()()式中v、r、γ、γ分别为布设在植物上方的电极线与地之间的电位差以及其间的气柱电阻、总电导率和植物生活体系总电导率。()式表明植株体内离子响应电流的大小由空间气体的电学参数及栽培基质、植株体本身的电学参数的变化决定也就是环境中任一因子的变化都会影响植株体内离子肥料的浓度和分布。因此特殊变化的空间电场及作用于该空间电场中的环境因子的变化均可改变植株吸收离子养料和同化物的运输状态。只要空间电场变化植株的各种生理活动状态均将发生改变。因此设置特定变化的空间电场即能对植物的吸收、同化物的运输及多种生理活动进行调控。HCO输运的电动力学特征在空间电场强度不太强及植物生活体系总电导率不变的条件下感应的HCO输运电流的变化仅取决于空间电场强度的变化。在t的任何时间段内实现定极性多量输运HCO阴离子的电动力学模型为:)式表示:当电场强度变化率E’(t)>时植株形态学上部的阳离子(下移栽培基质中和根区的HCO阴离子上移当电场强度变化率E’(t)<时植株形态学上部的HCO阴离子下移栽培基质中和根区的阳离子上移。当空间电场强度足够强时HCO阴离子响应电流的变化除受()式中参数的变化影响外更取决于空间电场的极性即空间电场强度的方向。植物吸收空气中CO的一般过程是CO首先通过扩散和质流进入叶片背面气孔然后再水解为HCO阴离子。当电场强度变化率E’(t)>时或高强度空间电场场强方向指向地面时叶片气孔中的HCO阴离子受驱动迅速穿越胞壁进入叶肉细胞依据扩散和质流的原理空气中的CO就会迅速涌入这一过程将会表现出密闭空间空气中的CO浓度迅速降低同时根区土壤中的HCO阴离子同根系排出的大量阳离子相交换而进入植物体内。当电场强度变化率E’(t)<时或高强度空间电场场强方向指向天空时植物体内大量的HCO阴离子受驱动迅速向根区及根区土壤中输运土壤中大量的阳离子也同其交换而进入植物体内同时植物体内也有少量的HCO阴离子受驱动而由叶片背面气孔中排出以上过程将表现为密闭空间空气中的CO浓度略有增加而植物体内HCO阴离子量的减少幅度却很大。试验方法及材料所有的试验均在营养液培养箱中进行环境因子力求一致。CHCO营养液栽培的空间电场驱动试验利用同位素示踪方法研究植物地上部分CHCO含量随空间电场的变化而变化的规律这一研究将解决植物吸收HCO阴离子是否具有空间电场的可调性同时确定根区施用含有HCO离子的化学肥料能否促进植物光合产物产量的增加。将采集的植物地上部枝叶制作为闪烁计数器测试需用的标准样品通过测定不同空间电场环境中的样品发光值来检验HCO的受驱性。栽培方式、培养箱及试验材料植物采用浮板栽植方式根系处于气液界面位置。个培养箱为全封闭箱体结构箱内上部安装有电极营养液及培养箱有接地电极实验箱和对照箱之间采用电屏蔽材料隔离内部照度为Lx植株地上部分茎杆处拴系两根细尼龙绳。试验材料为番茄秧每箱株。电场条件个试验箱内分别按正向空间电场强度增加的E’(t)>、正向空间电场强度减弱的E’(t)<、恒定场强的正向空间电场E,、大气电场E,E,(t)、恒定场强的负向空间电场,E,进行设置。场强变化率E’(t)>和E’(t)<的空间电场为迅变电场,KV的电极电压变化发生在分钟的时间内。E,的空间电场强度约为vm,E,的空间电场强度约为,vm大气电场为自然状态。采样方法根据空间电场变化设置采样时拉动下部细绳即可切断茎杆上部绑缚的尼龙绳起着吊悬植株地上部分不被浮板同位素液体污染的作用。取样前启动负压抽风,同位素过滤系统分钟后方可打开密封门取出采获的植株地上部分并用塑料袋封闭冷冻。标准样品制作及测定由于在空间电场环境中采样极易造成空间电场强度的无规则变化以及植株个体的吸收转化差异植株各个体地上部分含有的CHCO离子量差异显著无统计分析意义因此采用每箱株地上部分混合样本制作标准样品闪烁计数器计测的标准样品的数值作为试验植株地上部分保有的CHCO离子量单位为每分钟标准样品闪烁发光的次数即cpm。空气CO的空间电场驱动与增产试验研究植物在不同向性的空间电场环境中对CO吸收差异是建立空间电场促进植物生长技术的基础上也是建立植物果实高甜度化的空间电场与二氧化碳同补技术的基础。试验环境及试验材料个密闭的营养液培养箱箱内上部安装有电极营养液及培养箱有接地电极实验箱和对照箱之间采用电屏蔽材料隔离内部照度为Lx植物采用浮板栽植方式根系处于气液界面位置。植物品种为通心菜。电场条件在相同的环境条件下同时在个培养箱中进行三种空间电场水平的驱动试验。空间电场设置为:正向空间电场E、负向空间电场,E、大气电场E其中E,vm、,E,,vm、E为自然的大气电场。初始CO浓度设置及其他利用个密闭培养箱分次进行个CO浓度水平的驱动试验其中初始CO浓度设置为ppm、ppm、ppm三个水平。初始CO浓度为ppm的培养箱中不设负向空间电场,E。测试方法测定仪器采用红外线CO分析仪。将仪器进、出气管分别接在培养箱的两个气咀上。每分钟测定一次CO浓度共测定次。在其他环境条件相同的情况下设置E、E通心菜培养箱两对每对每隔一日增补一次CO其中一对初补CO浓度为ppm另一对初补CO浓度为ppm历时天。每天测一次样品通心菜的整株鲜重每次株取其平均值作为单株重。实验结果与分析CHCO营养液栽培的空间电场驱动试验测定结果表空间电场调控植物输运C的实验测定数据单位:cpm样正向空间电场强品度变化率E’E’正向大气负向(t)>(t)<序空间电场电场空间电场号EE,E表成对t检验分析表对子间的差异类别差值标准差异自机显E’显均数差标准差由度率著性E’不(t)>与著tSSDE’较(t)>与显著E(t)<值dPE’显(t)>与显著EfE与显(t)>与著EE著E由SPSS统计分析软件进行成对t检验见表。可知E’(t)>和E’(t)<差异显著。这一结果表明CHCO是一种受控于空间电场变化的阴离子在正向空间电场强度增加的时间内CHCO可被植物大量吸收而在正向空间电场强度减弱的时间内CHCO或C的同化物质可从植物地上部分大量输往根部。电场强度变化率的正负性以及HCO阴离子相应的定向输运都平将改变根区H、HCO与营养液或土壤之间的离子性矿物质营养的交换状态均值也就是说空间电场在调控植物吸收HCO阴离子的同时也调控着离子性矿物质营养的吸收这就是植物在高强度空间电场中不产生缺素症的原因。E’(t)>和E差异较显著、E’(t)>和,E差异显著。这两个结果表明空间电场函数变化率大于零的正向空间电场(电场强度方向由大气指向地面的空间电场)能够促进植物对CHCO的吸收即正向空间电场可提高植物对增施的CO的吸收利用率。施加负向空间电场(电场强度方向由地面指向天空的空间电场)可抑制植物对CHCO的吸收。E和,E差异显著。这一结果再次表明正向空间电场能够促进植物对CHCO的吸收可作为植物光合作用促进技术使用而负向空间电场抑制植物对CHCO吸收的结果也说明了负向空间电场能够抑制植物的呼吸作用这和其他学者研究的结果一致。E’(t)>和E差异不显著。这一结果表明正向空间电场变化与否对实际的植物生长并无太大的实用意义。这是因为在生产实际当中设置恒定的空间电场也会时时受到其他环境因素的变化而发生变化比如环境中的气溶胶浓度、运动的物体、生长的植物等都会改变空间电场强度。空气CO的空间电场驱动试验及增产效果的测定结果×:,Vm:EO:Vm图不同初始浓度的CO与空间电场作用时间关系:CO:ppm,E:CO:ppm:CO:ppm,E:CO:ppm图不同浓度的CO与空间电场配合的增产效果图表明用通心菜试验测定初始CO浓度随空间电场变化而变化的趋势具有很强的规律性。正向空间电场可促使通心菜快速吸收大量的CO且CO浓度愈高速度愈快并在CO浓度减至很低时才达到平衡状态。负向空间电场可加快通心菜放出CO的速度但放出量很少且会很快在比初始浓度稍高的情况下达到平衡状态。场强方向指向不同的空间电场促使通心菜吸收和放出CO的量的差别说明了正向空间电场促使通心菜固定CO的能力要远远超过负向空间电场促使通心菜分解碳水化合物的能力且也远远超过自然电场促使通心菜固定CO的能力。在实验中负向空间电场对通心菜光合作用和呼吸作用影响十分复杂只有该电场突然撤去时CO浓度才有一极短时的微量下调。由于高强度空间电场中有传导电流存在强度缓慢下降的负向空间电场不会加强通心菜对CO的吸收能力。图显示了在高CO浓度环境中施加正向空间电场可使通心菜大幅度增产其中正向空间电场与高浓度的CO相结合远比单独增施同样浓度的CO对通心菜产量增加的促进幅度大而且浓度愈高正向空间电场的促进作用愈显著这也说明了高浓度CO可放大正向空间电场的增产功能。以上规律具有普遍性对生产有着重要的理论指导意义。结论CHCO是一种受控于空间电场变化的阴离子在正向空间电场强度增加的时间内CHCO可被植物大量吸收而在正向空间电场强度减弱的时间内CHCO或C的同化物质可从植物地上部分大量输往根部。空间电场在调控植物吸收HCO阴离子的同时也调控着离子性矿物质营养的吸收这就是植物在高强度空间电场中不产生缺素症的原因。正向空间电场能够促进植物对CHCO的吸收可作为植物光合作用促进技术使用而负向空间电场可抑制植物对CHCO吸收说明了负向空间电场能够抑制植物的呼吸作用。正向空间电场变化与否对实际的植物生长并无太大的实用意义。正向空间电场与足量的CO相配合能大幅度提高温室果菜产量。参考文献刘滨疆静电场促控植物生长条件的研究高电压技术():阎立等静电场保护地黄瓜生长与增产的试验研究静电生物效应:,

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