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环境因子对植物电信号的影响研究

王晓琳  
【摘要】:植物电信号是植物对外界刺激所反映的一种重要物理信号,随着计算机和检测技术的发展,植物电信号也在此基础上得到了迅速的发展,未来有可能产生一门新的学科—植物电子学。但我国对植物电信号的研究起步较晚,研究成果不是很多,本文在前人已有研究的基础上,对几种植物及其电信号做了比较系统的研究。本研究的主要内容如下:1.对环境因子及采集系统进行设计与研究,环境因子控制由植物生长柜完成,本文主要介绍了控制光照和浓度,而采集系统主要包括电极、采集装置(包括硬件与软件LabVIEW)、屏蔽措施、计算机及其处理软件,选用小波消噪,现场对噪声和电信号进行采集,取得良好效果。2.研究方法采用对植物电信号的时域分析、频域分析以及时频域分析,时域分析方法包括对采集到的植物电信号计算其均值、峰峰值、方差以及均方差等特征值,频域分析方法采用AR功率谱法进行分析研究,由功率谱图对植物电信号频域特性进行直观的研究,为了更好地说明频域特性,分别计算了谱重心频率、谱边缘频率和功率谱熵三个特征值,时频域分析方法采用小波变换、短时傅里叶变换以及小波分解对植物电信号进行了较为系统的分析。3.研究不同环境因子对植物电信号的影响,由于环境因子众多,本文分别选用光照因子和浓度作为可控因子,研究三种单子叶植物在不同光照条件、浓度下的植物电信号变化以及结合时域、频域、时频域分析,以此找到各种植物最适宜的环境条件(最适宜光照条件和最适宜浓度),芦荟的最佳光照区间为50%-80%光照度(24025-29459Lux),红掌的最佳光照区间是35%-65%光照度(19240-27919Lux),白掌的最佳光照区间大致也为35%-65%光照度(19240-27919Lux)。而三种植物的最佳浓度均在1000ppm以上。4.将光照与浓度联合控制作为可控因子,观察两种因子协同作用对植物电信号的影响,在红掌最佳浓度下再次增加光照度,对植物电信号做特性分析,结果表明,高浓度下植物所需最佳光照度会继续加强,在1000ppm浓度下,红掌最佳光照度区间上升为80%-100%光照度,在这一区间光合作用最强。为温室调控下和光照度联合控制奠定基础。


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