[发明专利]一种研究植物光合作用的实验装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物光生物学研究领域，尤其涉及一种研究植物光合作用的实验装置和方法。

背景技术

光合作用被誉为是地球上最重要的化学反应，没有光合作用就不可能有人类社会的产生和发展。光合作用是作物产量形成的物质基础，如何充分利用太阳能进行光合作用是农业生产中的一个根本性问题。光合作用对提高农业生产率及增加能源生产具有重要意义，同时对研究生命起源、进化及光能转化等基本理论问题也是很重要的。光合作用是绿色植物通过叶子的气孔从空气中吸收CO₂，并通过根部吸收水分，在叶绿体的作用下，利用光能把CO₂-转化成碳水化合物和化学潜能的过程。根据有关资料报导植物的干物质中约90%是以碳水化合物为主的碳化物，而由根吸收的无机盐类只占干物质的10%。

然而，现有技术中研究植物的光合作用与不同的光谱、光照强度之间的关系时，实验装置和方法精度较低，导致研究结果不准确。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种研究植物光合作用的实验装置和方法，以克服现有技术中研究植物的光合作用与不同的光谱、光照强度之间的关系时，实验装置和方法精度较低的问题，提高研究结果的准确性。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种研究植物光合作用的实验装置，包括：

植物种植装置，所述植物种植装置包括：相互嵌套且两端平齐的不透光内壳和不透光外壳、完全覆盖所述内壳和外壳两端的不透光顶盖和不透光底盖、以及将所述内壳、外壳、顶盖和底盖所构成的环形空间等分成多个生长室的不透光隔离板，其中，所述隔离板与顶盖之间具有第一通孔；

设置在各个生长室内波长、光照时间和光照强度可调的半导体光源；

控制所述半导体光源的波长、光照时间和/或光照强度的第一处理器；

设置在各个生长室内的气体检测装置；

设置在各个生长室内的温度传感器；

设置在第一通孔处用于采集植物生长状态视频图像的视频采集模块。

优选的，还包括：与所述视频采集模块相连，从所述视频实时采集模块采集的植物生长状况视频图像中，提取植物生长状况的视频图像序列，以及根据所述植物生长状况的视频图像序列和预先获得的描述植物生长状况的状态参数，提取叶片的不变矩、傅里叶描绘子和分形维数，作为网络的输入样本，并采用误差回传神经网络对所述网络的输入样本进行分类识别，获得待研究植物生长状态序列的第二处理器。

优选的，还包括：与所述第二处理器相连，记录植物生长状态序列的存储器。

优选的，所述存储器包括：记录植物正常生长状态序列的第一存储器；记录待研究植物生长状态序列与所述第一存储器中植物正常生长状态序列的比较结果的第二存储器。

优选的，还包括：与所述视频采集模块相连，将所述视频采集模块采集的植物生长状况视频图像上传至远程数据中心的数据传输装置。

一种研究植物光合作用的方法，应用于上述实验装置，包括：

预设各个生长室内半导体光源的光照强度和波长；

将待研究的植物放置于各个生长室中；

控制所述半导体光源的光照强度，使得各个生长室内待测点的光照强度与预设的光照强度相一致；

开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个生长室中的植物生长状况的视频图像；

开启气体检测装置，对各个生长室内的气体含量进行检测；

开启温度传感器，实时监测各个生长室内的温度变化情况。

优选的，还包括：

从所述视频采集模块实时采集的植物生长状况视频图像中，提取植物生长状况的视频图像序列；

根据所述植物生长状况的视频图像序列和预先获得的描述植物生长状况的状态参数，提取叶片的不变矩、傅里叶描绘子和分形维数，作为网络的输入样本；

采用误差回传神经网络对所述网络的输入样本进行分类识别，获得待研究植物的生长状态序列。

优选的，所述预设的描述植物生长状况的状态参数根据植物生长状况的特征参数计算得到。

优选的，还包括：预先存储植物正常生长的状态序列；记录待研究植物生长的状态序列与所述植物正常生长的状态序列的比较结果。

优选的，还包括：将所述视频采集模块采集的植物生长状况视频图像上传至远程数据中心，进行分析。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：