CN102680348B - 水稻籽粒蒸腾的测定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水稻籽粒蒸腾的测定方法，包括以下步骤：1）在水稻籽粒灌浆期选择待测定的水稻单茎并对选出的水稻单茎进行标记；2）制作测定装置，测定装置包括透明自封袋及设于所述透明自封袋内的吸水部件，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链；3）称量各测定装置的重量并记录；4）将各测定装置的透明自封袋的自封口朝下套上对应的水稻的稻穗后封闭透明自封袋，在设定时间后将测定装置取下并封闭透明自封袋；5）称量从对应的水稻的稻穗上取下的测定装置的重量并与其初始重量对比；本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法在保证测定精度的前提下实现了在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其是一种水稻籽粒蒸腾的测定方法及装置。
背景技术
高产一直是包括水稻在内的粮食作物育种和栽培的主要目标，对水稻和其它谷类作物，籽粒产量主要由籽粒库容能力和灌浆效率决定。在现代高产作物生产系统中，随着育种技术的进步，穗大粒多的新株型稻、超级稻等陆续得到选育推广，籽粒库容潜力已不是主要限制因素，为了进一步增加产量并突破上限，灌浆上的改进已经变得比以前更加具有挑战性，籽粒灌浆充实不良在籼稻、粳稻和亚种间杂交稻中普遍存在，大穗型品种及超级稻品种或组合中籽粒灌浆充实差的问题尤其显著，籽粒灌浆充实差（尤其弱势籽粒充实度差）已成为制约现代水稻品种产量潜力进一步发挥的瓶颈。籽粒充实最直观的表现是灌浆物质的累积过程，是一个由叶片、根系、茎鞘及籽粒等多组织共同参与的复杂的生理生化代谢活动，具有明显的连续性和昼夜节律特征（Jiang，2004；杨海霞，2009等）。籽粒库容活性综合表现为籽粒启动灌浆的早迟和籽粒灌浆充实能力(灌浆强度）的高低，与籽粒中酶、内源激素等含量和活性密切相关，但由于库容活性指标多而复杂，且这些指标的测定必须进行破坏性采样、所需样本量大、样本间存在较大差异等原因，在育种和栽培实践及理论研究中不宜掌握应用，大大限制了对籽粒灌浆特性及其机理的研究和应用。
在生物体内，各种激素的合成代谢转运及各种酶促代谢活动均需以水为媒介，大量的研究表明，籽粒库容活性与籽粒含水量密切相关，籽粒含水量与灌浆速率呈单峰偏态曲线，灌浆速率的最大值一般出现在籽粒含水量50%～55%时段出现，以后随着籽粒含水量的下降灌浆速率迅速下降（Schussler，1991）。王余龙等（王余龙，1991；Tashiro，1980；钟旭华，1996等）研究也表明籽粒含水量不仅与众多籽粒库容指标相关，而且还与垩白等品质指标关系密切。赵全志等(1999,2001) 基于水稻生产的整体性，提出水稻“三源一库”的概念与理论模型，指出三源（叶源、茎鞘源、根源）与库（籽粒）的协调生产是实现水稻高产优质的关键。吕强于2011年的研究表明，对稻麦类作物而言，三源合成或吸收的物质（主要包括水分以及溶解在其中的蔗糖、氨基酸等同化产物）均需要通过穗颈节这一唯一通道源源不断地运向籽粒库容，而通过穗颈节进入籽粒的液流主要有两种去向：通过蒸腾作用（包括呼吸作用）散失或直接用于籽粒灌浆过程。研究结果定量了籽粒含水量、穗颈节伤流强度及籽粒灌浆强度三者的关系（证明在一昼夜中，强、弱势籽粒含水量、水稻穗颈节伤流强度、籽粒灌浆速率及籽粒碳同化物积累速率之间均呈极显著的一元二次函数关系）并开发了基于植物茎流测定系统的水稻籽粒灌浆活体实时定量测定方法（CN101980001A, 2011.02.23），对于实现夜间籽粒灌浆的实时定量测定较为准确，而白天由于籽粒蒸腾强度较大且变化受光温的随机影响，极大地降低了籽粒灌浆活体实时定量测定方法的准确度。进一步研究自然生长状态下水稻籽粒蒸腾规律及开发出简便无损的定量测定技术显得尤其重要。
蒸腾速率作为研究植物水分代谢的的一项重要指标，目前主要采用离体测定法或侧重研究叶植物叶片或木本植物冠层等组织（一种精确测定植物蒸腾效率的方法及所用装置 CN1818609，2006.08.16；便携式作物参考蒸发蒸腾量测定仪CN101067622，2007.11.07；一种测定植物冠层光合、呼吸、蒸腾或/和土壤呼吸、蒸发的方法及其装置CN101907566A，2010.12.08；植物蒸腾量测定装置CN101852706A，2010.10.06；一种实时测定树木蒸腾速率的传感器CN2674446,2005.01.26），测定繁琐、且不利于作物田间自然生长状态下大批量连续测定。
综上所述，针对水稻等禾本科作物的籽粒蒸腾等重要生理指标，目前还没有一个简便、快捷而令人满意的活体无损监测装置，并用于指导农业生产。本发明装置不需要破坏性取样，具有便捷、快速和非破坏性的优点，且取材容易，制作简单，特别适合田间活体监测和栽培管理指导。
发明内容
本发明的目的在于提供水稻籽粒蒸腾的测定方法，以实现在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
同时，本发明的目的还在于提供实施上述测定方法所用到的装置。
为了解决上述问题，本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法采用以下技术方案：水稻籽粒蒸腾的测定方法，包括以下步骤：1）在水稻籽粒灌浆期选择待测定的水稻单茎并对选出的水稻单茎进行标记；2）制作测定装置，测定装置包括透明自封袋及设于所述透明自封袋内的吸水部件，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链；3）称量各测定装置的重量并记录；4）将各测定装置的透明自封袋的自封口朝下套上对应的水稻的稻穗后封闭透明自封袋，在设定时间后将测定装置取下并封闭透明自封袋；5）称量从对应的水稻的稻穗上取下的测定装置的重量并与其初始重量对比。
所述测定装置的透明自封袋内设有用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶。
所述细孔硅胶和蓝色硅胶粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
所述测定装置还包括海绵条，所述海绵条绕设于水稻的穗茎与透明自封袋的自封口的配合处。
所述吸水部件包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
本发明的水稻籽粒蒸腾的测定装置采用以下技术方案：水稻籽粒蒸腾的测定装置，包括透明自封袋及设于所述透明自封袋内的吸水部件，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链。
所述测定装置的透明自封袋内设有用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶。
所述细孔硅胶和蓝色硅胶粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
所述吸水部件包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
还包括用于设于对应水稻的穗茎与透明自封袋的自封口之间的海绵条。
由于本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法中是通过将透明自封袋套设于生长中的稻穗上来对其蒸腾作用进行测定，因此可避免损坏水稻，由于所述的透明自封袋为透明自封袋，因此可避免其影响水稻的光合作用，而所述的吸水部件则可及时吸收稻穗蒸腾作用产生的水分，避免因透明自封袋内的压力发生变化而影响测定结果，计算出测定装置在测定前、后的重量差后则可计算稻穗的蒸腾强度，即每穗稻穗的籽粒单位时间内蒸腾散失的水分质量: 蒸腾强度=蒸腾水量/测量时间=（测定后的测定装置的总重量-测定前的测定装置的总重量）/测量时间，其中所述测定时间可根据需要设定；综上所述，本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法在保证测定精度的前提下实现了在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
由于本发明的水稻籽粒蒸腾的测定装置具有所述透明自封袋及设于透明自封袋内的吸水部件，因此在使用时可通过将透明自封袋套设于生长中的稻穗上来对其蒸腾作用进行测定，因此可避免损坏水稻，由于所述的透明自封袋为透明自封袋，因此可避免其影响水稻的光合作用，而所述的吸水部件则可及时吸收稻穗蒸腾作用产生的水分，避免因透明自封袋内的压力发生变化而影响测定结果，计算出测定装置在测定前、后的重量差后则可计算稻穗的蒸腾强度，即每穗稻穗的籽粒单位时间内蒸腾散失的水分质量: 蒸腾强度=蒸腾水量/测量时间=（测定后的测定装置的总重量-测定前的测定装置的总重量）/测量时间，其中所述测定时间可根据需要设定；综上所述，本发明的水稻籽粒蒸腾的测定装置在保证测定精度的前提下实现了在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
附图说明
图1是本发明的水稻籽粒蒸腾的测定装置的实施例1的结构示意图；
图2是本发明的水稻籽粒蒸腾的测定装置的实施例1的使用状态图。
具体实施方式
本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法的实施例1，包括以下步骤：1）在水稻籽粒灌浆期选择待测定的水稻单茎并对选出的水稻单茎进行标记；2）制作测定装置，本实施例中，测定装置包括海绵条、透明自封袋、设于所述透明自封袋内的吸水部件及硅胶部件，硅胶部件包括用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链；透明自封袋采用聚乙烯不沾水透明自封袋，其为市购品，可通过估测待测水稻的稻穗大小来购置大小适中的透明自封袋，所述吸水部件包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋采用透气、透水材料并通过透明胶带粘接于透明自封袋内，干燥剂采用无水CaCl2，吸水部件在透明自封袋内的位置靠近透明自封袋的自封口，透明自封袋封闭后，吸水部件平放于透明自封袋的自封链处，这样一方面可以进一步起加强密封的作用，另一方面可以更好地吸收由于稻穗蒸腾所散失的水分，调节密闭系统的压力，避免透明自封袋内相对湿度过大影响稻穗蒸腾作用；硅胶部件也通过透明胶带粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处，一方面起吸水调压作用，另一方面其蓝色硅胶可以起指示剂作用，反映密闭系统空气湿度的变化或干燥剂吸附能力的变化；吸水部件及硅胶部件均可在烘干后重复利用；3）称量各测定装置的重量并记录；采用千分之一天平准确测定每个装置的重量，测前给各测量装置进行标号，使之与选定的水稻一一对应；4）将各测定装置的透明自封袋的自封口朝下套上对应的水稻的稻穗后封闭透明自封袋，在设定时间后将测定装置取下并封闭透明自封袋；该步骤中，在将透明自封袋封闭于稻穗外之前将所述海绵条绕设于水稻的穗茎上，透明自封袋封闭之后，海绵条位于水稻的穗茎与透明自封袋的自封口之间，这样主要起密封作用和防止损伤穗茎的作用，所述设定时间取1-5分钟；5）称量从对应的水稻的稻穗上取下的测定装置的重量并与其初始重量对比；计算出测定装置在测定前、后的重量差后则可计算稻穗的蒸腾强度，即每穗稻穗的籽粒单位时间内蒸腾散失的水分质量: 蒸腾强度=蒸腾水量/测量时间=（测定后的测定装置的总重量-测定前的测定装置的总重量）/测量时间，其中所述测定时间可根据需要设定；综上所述，本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法在保证测定精度的前提下实现了在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
在水稻籽粒蒸腾的测定方法的其它实施例中，水稻籽粒蒸腾的测定方法的实施例1中，所述的吸水部件和硅胶部件还可以自由放置于透明自封袋内；所述的硅胶部件和海绵条还可以省略；还可以在所述的透明自封袋内设置对应的框架以将透明自封袋撑开，从而方便其套设于稻穗上。
水稻籽粒蒸腾的测定装置的实施例1，如图1-2所示，具有透明自封袋1及海绵条2，透明自封袋1用于套设于水稻的稻穗3上以在稻穗3外周形成一封闭空间，从而便于收集稻穗3蒸腾出的水分，进而对稻穗3的蒸腾速率进行测定，透明自封袋1的一端设有自封口并于自封口处设有自封链6，其采用市购聚乙烯不沾水透明自封袋，可通过估测待测水稻的稻穗3大小来购置大小适中的透明自封袋，透明自封袋1内设有吸水部件4和硅胶部件5，硅胶部件5包括用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶，吸水部件4包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋采用透气、透水材料并通过透明胶带粘接于透明自封袋内，干燥剂采用无水CaCl2，吸水部件4在透明自封袋内的位置靠近透明自封袋1的自封口，透明自封袋1封闭后，吸水部件4平放于透明自封袋1的自封链处，这样一方面可以进一步起加强密封的作用，另一方面可以更好地吸收稻穗3蒸腾所散失的水分，调节密闭系统的压力，避免透明自封袋1内相对湿度过大影响稻穗3蒸腾作用；硅胶部件也通过透明胶带粘接于透明自封袋1内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋1的自封链处，一方面起吸水调压作用，另一方面其蓝色硅胶可以起指示剂作用，反映密闭系统空气湿度的变化或干燥剂吸附能力的变化；吸水部件4和硅胶部件均可在烘干后重复利用；海绵条2用于设于透明自封袋的自封口与稻穗的穗茎之间，从而一方面可进一步密封透明自封袋，另一方面可防止损伤穗茎。使用时可首先称量测定装置的重量并进行记录，然后将测定装置的透明自封袋套设于对应的稻穗上并封闭设定的时间（一般为1-5分钟），通过所述吸水部件吸收稻穗蒸腾出的水分，然后将测定装置从对应的稻穗上取下并称重即可得出其重量变化量，即稻穗蒸腾出的水量，从而可计算稻穗的蒸腾强度，即每穗稻穗的籽粒单位时间内蒸腾散失的水分质量: 蒸腾强度=蒸腾水量/测量时间=（测定后的测定装置的总重量-测定前的测定装置的总重量）/测量时间，其中所述测定时间可根据需要设定；综上所述，本发明的水稻籽粒蒸腾的测定方法在保证测定精度的前提下实现了在水稻田间自然生长状态下对水稻籽粒蒸腾强度的无损定量测定。
Claims (10)
1.水稻籽粒蒸腾的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在水稻籽粒灌浆期选择待测定的水稻单茎并对选出的水稻单茎进行标记；2）制作测定装置，测定装置包括透明自封袋及设于所述透明自封袋内的吸水部件，所述透明自封袋用于套设于水稻的稻穗上以在稻穗外周形成一封闭空间，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链；3）称量各测定装置的重量并记录；4）将各测定装置的透明自封袋的自封口朝下套上对应的水稻的稻穗后封闭透明自封袋，在设定时间后将测定装置取下并封闭透明自封袋；5）称量从对应的水稻的稻穗上取下的测定装置的重量并与其初始重量对比。
2.根据权利要求1所述的水稻籽粒蒸腾测定的方法，其特征在于，所述测定装置的透明自封袋内设有用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶。
3.根据权利要求2所述的水稻籽粒蒸腾测定的方法，其特征在于，所述细孔硅胶和蓝色硅胶粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
4.根据权利要求1所述的水稻籽粒蒸腾的测定方法，其特征在于，所述测定装置还包括海绵条，所述海绵条绕设于水稻的穗茎与透明自封袋的自封口的配合处。
5.根据权利要求1所述的水稻籽粒蒸腾测定的方法，其特征在于，所述吸水部件包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
6.水稻籽粒蒸腾的测定装置，其特征在于，包括透明自封袋及设于所述透明自封袋内的吸水部件，所述透明自封袋用于套设于水稻的稻穗上以在稻穗外周形成一封闭空间，所述透明自封袋的一端设有自封口并于自封口处设有自封链。
7.根据权利要求6所述的水稻籽粒蒸腾的测定装置，其特征在于，所述测定装置的透明自封袋内设有用于降低透明自封袋内空气湿度及蒸汽压力的细孔硅胶和用于反映细孔硅胶吸水能力变化的蓝色硅胶。
8.根据权利要求7所述的水稻籽粒蒸腾的测定装置，其特征在于，所述细孔硅胶和蓝色硅胶粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
9.根据权利要求6所述的水稻籽粒蒸腾的测定装置，其特征在于，所述吸水部件包括长楔形的包裹袋及设于所述包裹袋内的干燥剂，所述包裹袋粘接于透明自封袋内且在透明自封袋封闭后平放于透明自封袋的自封链处。
10.根据权利要求6所述的水稻籽粒蒸腾的测定装置，其特征在于，还包括用于设于对应水稻的穗茎与透明自封袋的自封口之间的海绵条。
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