一种低压环境中植物养分吸收特性测定方法与流程

本发明涉及长期载人航天受控生态生保，具体涉及一种低压环境中植物养分吸收特性测定方法。

背景技术：

1、开展长期载人深空探测和地外星球定居必须建立受控生态生保系统，它是一种生物再生式的生命保障系统，该系统通过植物的光合作用、蒸腾作用以及微生物的分解作用，为航天员提供食物、氧气和水,系统产生的废物再通过植物吸收，进而形成一个闭环的生态平衡体系。

2、高等植物是该系统中的关键生物部件，其生长需要一定的外在环境条件，如水分、养分、温度、湿度和大气组分，等等。在月球和火星等深空环境中，表面大气极为稀薄，几乎是一个真空，如果建立常压受控生态生保系统，则需要大量特殊的建筑材料，这势必大大增加建筑成本和难度；此外，该系统气体易于泄漏，需要经常进行气体补给，这势必又大大提高了系统的维护成本和难度。如能在低压条件下建立受控生态生保系统，可减少特质建筑材料的用量、天地往返运输成本、建筑成本和难度、气体泄漏带来的物质消耗，还有可能提高作物的光合作用速率和食物、氧气和水等基本生保物资的生产率。因此，需要提供一种低压植物培养方法的技术方案，了解植物在低压环境中对养分的吸收特性，为建立一种高效的低压环境植物培养系统提供技术支持。

技术实现思路

1、为了获取植物在低压环境中的养分吸收特性，本发明提出了一种低压环境中植物养分吸收特性测定方法，所述低压环境包括隔离罩和调节所述隔离罩内参数的控制系统；所述控制系统包括压力控制单元、氧分压控制单元、二氧化碳控制单元、温度控制单元和湿度控制单元；所述植物为培养至三叶期后的植物；所述测定方法包括：

2、将植物于营养液中培养；

3、饥饿处理培养的植物；

4、将植物放入培养瓶内，于所述隔离罩内采集低压环境下的植物养分吸收参数；

5、基于所述养分吸收参数计算植物的生长数据，统计分析所述生长数据，得到植物的低压养分吸收特性。

6、优选的，所述饥饿处理培养的植物包括：将植物放入caso4溶液中进行养分消耗。

7、优选的，所述将植物放入培养瓶内包括：将称重的植物放入装有养分吸收液的培养瓶中培养。

8、优选的，所述养分吸收液包括氮素吸收液、磷素吸收液和钾素吸收液。

9、优选的，所述氮素吸收液包括铵态氮素吸收液和硝态氮素吸收液。

10、优选的，所述低压环境为：总压101kpa～10kpa，氧分压21kpa～2kpa，二氧化碳分压(0.05±0.005)kpa，大气温度(24±0.5)℃，大气相对湿度(60±5)％，风速0.8m·s-1，光照强度325μmol·m-2·s-1，光周期为(16-24)小时光照加(8-0)小时黑暗。

11、优选的，所述营养液为改良型hoagland营养液，所述改良型hoagland营养液的组分为：1.2g·l-1ca(no3)2·4h2o，0.799g·l-1kno3，0.207g·l-1kh2po4，0.366g·l-1mgso4·7h2o，30mg·l-1feedta，5.0mg·l-1mnso4·4h2o，0.9mg·l-1cuso4·5h2o，1.1mg·l-1znso4·7h2o，0.9mg·l-1(nh4)6mo7o24·4h2o，4.1mg·l-1h3bo3，ph＝6.3。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、本发明利用构建的低压环境从培养的植物中选取符合养分吸收测定要求的植株，再对其饥饿处理后置于培养瓶中，并在低压环境中培养，测定养分吸收参数，计算生长数据，得到低压环境下的植物养分吸收特性；本发明提供的技术方案，为建立受控生态生保系统，即通过植物的光合作用、蒸腾作用以及微生物的分解作用为航天员提供食物、氧气和水，并通过植物吸收利用系统产生的废物，进而形成一种闭环的生态平衡体系供了技术支持。

技术特征：

1.一种低压环境中植物养分吸收特性测定方法，所述低压环境包括隔离罩(2)和调节所述隔离罩(2)内参数的控制系统；所述控制系统包括压力控制单元、氧分压控制单元、二氧化碳控制单元、温度控制单元和湿度控制单元；所述植物为培养至三叶期后的植物；

2.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述饥饿处理培养的植物包括：将植物放入caso4溶液中进行养分消耗。

3.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述将植物放入培养瓶内包括：将称重的植物放入装有养分吸收液的培养瓶中培养。

4.如权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述养分吸收液包括氮素吸收液、磷素吸收液和钾素吸收液。

5.如权利要求4所述的测定方法，其特征在于，所述氮素吸收液包括铵态氮素吸收液和硝态氮素吸收液。

6.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述低压环境为：总压101～10kpa，氧分压21～2kpa，二氧化碳分压0.05±0.005kpa，大气温度24±0.5℃，大气相对湿度60±5％，风速0.8m·s-1，光照强度325μmol·m-2·s-1，光周期为16-24小时光照加8-0小时黑暗。

7.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述营养液为改良型hoagland营养液，所述改良型hoagland营养液的组分为：1.2g·l-1ca(no3)2·4h2o，0.799g·l-1kno3，0.207g·l-1kh2po4，0.366g·l-1mgso4·7h2o，30mg·l-1feedta，5.0mg·l-1mnso4·4h2o，0.9mg·l-1cuso4·5h2o，1.1mg·l-1znso4·7h2o，0.9mg·l-1(nh4)6mo7o24·4h2o，4.1mg·l-1h3bo3，ph＝6.3。

技术总结
本发明提供一种低压环境中植物养分吸收特性测定方法，将培养至三叶期后的植物于营养液中培养；饥饿处理培养的植物；将植物放入培养瓶内，于隔离罩内采集低压环境下的植物养分吸收参数；基于养分吸收参数计算植物的生长数据，统计分析生长数据，得到植物的低压养分吸收特性。本发明提供的技术方案，为建立受控生态生保系统，即通过植物的光合作用、蒸腾作用为航天员提供食物、氧气和水，并通过植物吸收利用系统产生的废物，进而形成一种闭环的生态平衡体系供了技术支持。

技术研发人员：唐永康,艾为党,李春霞,王晓霞,沈韫赜,吴浩,毛瑞鑫
受保护的技术使用者：中国航天员科研训练中心
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28