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科学研究

我院刘红团队分析和优化生命保障系统中光及营养物质对小麦生长的影响


    2014年10月,我院刘红教授团队在期刊《COMPUTERS AND ELECTRONICS IN AGRICULTURE》上发表题为《Analysis and optimization of the effect of light and nutrient solution on wheat growth and development using an inverse system model strategy》(网页链接为:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169914002610)的高水平学术论文一篇,该期刊影响因子为1.761,Q1。

    小麦是生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support System,BLSS)中核心粮食作物之一,其整个生命周期中不同生长阶段形态、结构的生长分化及生物量积累、组成等都受到光环境、矿质营养等环境因子的调控。本研究尝试在单一红光(R)、红蓝组合光(R+B,红蓝比为4:1)、红白组合光(R+W,红白比为4:1)和白光(W)下,调查栽培在多孔管上的小麦完整生命周期内的生长发育状况、生理生化变化、产量、品质和不可食生物量组成等。每隔3天变换培养液成分,并对残留溶液进行离子浓度分析(包括NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、SO42-),以生长高度、净光合速率和蒸腾速率作为小麦稳定、优质、高产的表征值,对光环境与矿质营养的互作关系进行数学模拟和计算机仿真试验。LED广谱复合光源更有利于小麦生长发育,小麦在W和R+W条件下光合速率、抗氧化酶系统、收获指数、千粒重及可食、不可食生物量成分等方面具有明显优势。数学模拟结果显示,在不同光环境下,离子吸收值总体呈现先升高后降低的趋势。同时,通过逆系统模拟方法针对不同光源在理论上对离子吸收进行了定量分析。

【作者简介】董琛,学号BY1210107,系我院生物医学工程专业2012级博士研究生,导师刘红。
 

 


               营养液、光源等输入因子与小麦生长的拟合