CN101893469A - 一种测定果实体积的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及果实体积的简易、快捷测定方法，属于植物栽培学领域。本发明利用虹吸现象，用橡胶管把烧杯和量筒连起来制成一个连通器，把果实完全浸入到盛水的烧杯中时，烧杯和量筒中液面升高至相同高度，且量筒中液面上升的体积与浸入烧杯中果实的体积有一线性关系，通过此关系式我们就可以用量筒中液面上升的体积来准确测出浸入烧杯中果实的体积。本发明简单、方便、快速，能准确地测定形状不规则的果实体积，最重要的是能够连续、定点、实时测定长在树上的果实体积变化，即不需要从树上摘下果实就能准确测定出果实的体积，可以准确跟踪果实个体的生长发育状况，因此具有非常广阔的应用前景。

Description

一种测定果实体积的方法

一、技术领域

本发明涉及一种果实体积的测定方法，属于植物栽培学领域。

二、背景技术

通过研究作物的生长发育动态来建立各种作物的生长发育模拟模型软件系统，已经是“数字农业”发展的一个必然趋势。目前我国在大豆、棉花、黄瓜、番茄、苹果、柿子等作物中已经建立了初始的模型。这为农业生产中预测区域产量、进行年际产量波动和风险评价、气候变化影响评价等指标提供了重要的依据，为农业走向高产、稳产、优质、高效奠定了基础，它将成为推动农业科学研究与应用的重要工具，因此，对作物生长发育动态的研究显得至关重要。在研究果树果实生长发育动态中，果实体积是一个很重要的指标。目前测定果实体积常见的方法主要有模型公式法、排水法、果实表面积法、圆球体积法、纵横径法等，但是其各有利弊。模型公式法测量简单，只需一把游标卡尺即可，但是其局限性太大，一种公式只能针对一种模型，而且模型与果实实际形状往往有很大差别，即使是同一品种的果实，其形状也有差异，因此这种方法不能准确地测量不同果实的体积。排水法测定是将果实放入盛满水的烧杯中，再用量筒量出溢出水的体积，这样可以算出果实的体积，但是在将果实放入烧杯时，由于水的表面张力影响，溢出水的体积必然会小于果实实际体积(在果实体积小的情况下，此现象更明显，出现液面上升不明显，且水不往外溢的情况)，此外，烧杯外壁残留的水会使得误差更大。排水法不便于在大田中应用，这就使得该法不能对果实进行定果生长发育动态的研究。其它诸如，果实表面积法，圆球体积法，纵横径法等测定果实体积的方法虽然操作方法简单，但其所测结果也存在精确度低，误差大的问题，尤其在不同发育时期测的是不同果实个体，果实间的个体差异更造成了系统误差的产生，所以也不能用于测定果实生长发育过程的动态变化。因此，实际生产或研究中迫切需要一种能够准确、快速、实时测定树上果实生长发育动态变化特点，且又不需要从树上采下果实就能直接测定果实体积的方法。针对上述各种方法的优缺点，我们设计出了虹吸法来测定果实体积的新方法，该法不仅快速、方便，最重要的是能准确地测定形状不规则的果实体积，且可以准确跟踪果实个体的生长发育状况，避免了果实生长过程中因个体差异造成的误差，这对于研究果实的昼夜生长及季节性生长动态均有重要的实用价值。此外，本发明还可用于监测其它作物果实体积膨大动态的特性，因此具有非常广阔的应用前景。

三、发明内容

技术问题

本发明的目的是：提供了一种快速、准确的测定形状不规则的果实体积，并且能够直接实时测定长在树上的果实体积变化(即果实不需要从树上摘下来测定)的新方法，为更好的研究与果实体积变化相关的课题(如，果实生长动态)提供帮助。

技术方案

虹吸法测定梨果实体积，其特征在于：

1虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止流动。

2测定装置：烧杯，量筒，橡胶管，水平仪各一个。在烧杯和量筒中各加入一定量的水，然后用橡胶管连起来制成一个连通器，使烧杯和量筒的液面高度相同。水平仪用于标定装置的水平状态。

3室内曲线标定：在室内用不同体积梯度的水加入到烧杯中，从而找出加入烧杯中水的体积与量筒液面上升体积的线性关系，经过excel分析来确定公式y＝ax+b(x代表量筒液面上升体积，y代表加入烧杯中水的体积)和相关系数。

4室外梨果体积测定：利用此装置在室外测定果实的体积，即将所测果实完全浸没到烧杯液体中，到果顶刚刚浸入液面时终止浸入，待烧杯和量筒中液面相平时，读出量筒中液面升高的体积，代入y＝ax+b关系式中，即可得出果实的实际体积。操作过程中测定装置水平仪应始终保持水平状态，以排除液面倾斜导致读数的误差。

有益效果

本发明所提供的测定梨果实体积的虹吸法，具有以下优点：

1本发明的使用方法简单，便捷，快速。测量时，只需烧杯，量筒，橡胶管和水平仪各一个。待量筒与烧杯中液面相平时，读出量筒中液面上升的体积即可，可以个人单独作业。

2本发明所测数据的准确性高。由于梨果实为典型的不规则球体，因此采用一般的公式法很难准确的测算出其真实的体积，而本发明经过标定后，烧杯中水体积的变化和量筒中水面上升的高度间相关性非常高，相关系数可以达到0.9995，可见量筒中水面上升的高度可以很准确地反映果实的体积，且误差很小，比以往任何一种测定果实体积的方法都准确。

3本发明可直接测定长在树上的果实体积变化，不需要果实脱离树体就能实时测定其生长发育动态变化，避免了果实生长过程中因个体差异造成的误差，为果树果实的生长动态的研究奠定了基础。

4本发明的推广性和应用性很强。本发明不仅可以测定梨果实的体积，还可用于测定其它作物果实的生长动态变化，根据实际情况选取适宜的盛量器，则可以测定所有不规则形状物体的体积，因此，具有非常广阔的应用前景。

四、附图说明：

图1为测定装置；

图2为标定装置；

图3梨果实未浸入烧杯前量筒刻度值读数；

图4梨果实完全浸入烧杯液体时刻度值读数。

图5量筒液面升高刻度值和烧杯加入水的体积所对应的线性方程

五、具体实施方式：

(一)实验器材

100ml(1ml)量筒，250ml烧杯，100ml容量瓶，50ml容量瓶，25ml容量瓶，5ml移液枪，水平仪。

(二)实验步骤

1、室内曲线标定

(1)先在烧杯和量筒中各加入一半的水，然后用一根不漏气的橡胶管把它们连起来制成一个连通器(橡胶管必须充满水)，当水平仪中的小气泡在中央，同时烧杯和量筒中液面相平时，记下量筒中的初始刻度值v(如图1)。

(2)用5ml的移液枪分别加水5ml，10ml，15ml，20ml于烧杯中，并且读出在量筒中与其相对应的液面升高的刻度值，重复3次，算出各平均值V₁V₂V₃V₄；用水定容25ml，50ml，100ml的容量瓶，然后分别加入到烧杯中，读出在量筒中与其相对应液面升高的刻度值，重复3次，算出各平均值V₅V₆V₇；期间若是烧杯中的水快要满的时候将其倒出一部分，以免影响读数。

(3)将上述加入到烧杯中5，10，15，20，25，50，100ml的水，与其所对应的V₁V₂V₃V₄V₅V₆V₇变量通过excel软件分析会得到一条直线即y＝ax+b与相关系数。

2、室外梨果体积测定

(1)用胶带将烧杯、量筒固定在水平仪上，先在烧杯和量筒中各加入一半的水，然后用一根不漏气的橡胶管把它们连起来制成一个连通器(橡胶管必须充满水)，当水平仪中的小气泡在中央，同时烧杯与量筒中液面相平时，记下量筒中的初始刻度值v(如图3)

(2)将树上所要测的果实完全浸没到烧杯液体中，到果实刚刚浸没为好(以排除果柄带来的误差)，待水平仪中的小气泡在中央，同时烧杯与量筒液面相平时，读出量筒中的刻度值v₁(如图4)，则(v₁-v)代表果实完全浸没烧杯中水时量筒中液面所对应升高的体积，将(v₁-v)代入公式y＝ax+b的x，求出y即可，则y所代表的值即为果实体积。

(三)结果与分析：

烧杯中加入不同梯度体积的水所对应的量筒中液面升高的水的体积表1所示：

表1烧杯加入水的体积和量筒液面升高刻度值的对应关系

利用excel软件分析可得线性方程如图5：

通过利用excel软件分析可知，烧杯中加入不同体积梯度的水与其相对应量筒液面升高体积的关系式为y＝6.0919x+0.0298，其中x代表量筒中液面升高的体积，y代表烧杯中加入水的体积，相关系数为0.9995，相关性非常高。本实验中所测果实的3次数据及结果和方差分析分别如表2和表3所示：

表2实验所测数据及结果

表3实验结果方差分析

根据表3可知，其标准差为0.70，说明所测3次数据间的差异很小，即数据间精确度非常高，这更加证明了本发明的可行性及准确性。另外本实验是用100ml量筒(1ml)和250ml烧杯为连通器，若是需要更加精确，则只需更改量筒即可，如可采用最小刻度为0.1ml的量筒等，若果实很大，则可换用大的烧杯(或大的盛量器)即可，如可以使用500ml或者1000ml的烧杯，根据自己的实际情况来定。

Claims (2)

1.一种测定果实体积的方法，其特征在于：

1)测定装置：烧杯，量筒，橡胶管，水平仪各一个，在烧杯和量筒中各加入1/3-1/2量的水，然后用橡胶管连起来制成一个连通器，使烧杯和量筒的液面高度相同，用于标定装置的水平状态的水平仪；

2)室内曲线标定：在室内用不同体积梯度的水加入到烧杯中，从而找出加入烧杯中水的体积与量筒液面上升体积的线性关系，经过excel分析来确定公式y＝ax+b，x代表量筒液面上升体积，y代表加入烧杯中水的体积和相关系数a，b。

3)室外果实体积测定：利用步骤1)所述装置在室外测定果实的体积，即将所测果实完全浸没到烧杯液体中，到果顶刚刚浸入液面时终止浸入，待烧杯和量筒中液面相平时，读出量筒中液面升高的体积，代入y＝ax+b关系式中，即可得出果实的实际体积。

2.根据权利要求1所述一种测定果实体积的方法，其特征在于：

操作过程中测定装置水平仪应始终保持水平状态，以排除液面倾斜导致读数上的误差。

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