CN107219331B - 一种植物群体光合速率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物群体光合速率测量装置及方法，所述植物群体光合速率测量装置，包括：一长方体有机透明玻璃框架和五块独立的有机透明玻璃板；所述五块独立的有机透明玻璃板以可拆卸方式安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上；所述长方体有机透明玻璃框架包括有四个立柱，其中一个立柱上沿自上至下的方向依次均匀设置有五个CO₂气体分析仪。本发明提供的植物群体光合速率测量装置能够准确测量植物群体的光合速率。

Description

一种植物群体光合速率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种植物群体光合速率测量装置及方法。

背景技术

植物的碳同化物积累主要通过光合作用完成，对于光合作用的研究一直是植物学研究的重要领域。目前，光合速率测定采用最多的方式是气体参比法，即将植物的整体或一部分置于密闭叶室中，通过分析一定时间内CO₂、O₂、H₂O等气体浓度的变化计算光合速率。

现有的光合速率测量方法存在以下缺陷：

①对于一些光合速率测定叶室，其叶室尺寸较小，只能测量单一叶片或者叶片的一部分，单个叶片缺乏代表性，大量采样才能反映群体光合速率，大大增加了人力物力投入；

②对于一些群体光合速率测定叶室，其气体分析设备设置在叶室外部，需要通过抽气装置才能使叶室内气体流动，当测量较大体积的植物冠层时，很难使叶室内气体均匀流动，因而导致测试结果不准确。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种植物群体光合速率测量装置及方法，本发明能够准确测量植物群体的光合速率。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种植物群体光合速率测量装置，包括：一长方体有机透明玻璃框架和五块独立的有机透明玻璃板；所述五块独立的有机透明玻璃板以可拆卸方式安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上；

所述长方体有机透明玻璃框架包括有四个立柱，其中一个立柱上沿自上至下的方向依次均匀设置有五个CO₂气体分析仪。

进一步地，所述植物群体光合速率测量装置还包括：第一处理器；所述第一处理器用于在第一预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及在第二预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5；

所述第一处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算所述五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、

ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅；

所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200；

所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

进一步地，所述长方体有机透明玻璃框架的四个立柱的下端均设置有土壤层刻度线，所述土壤层刻度线用于指示将所述长方体有机透明玻璃框架埋藏在土壤层中的深度。

进一步地，所述土壤层刻度线距离立柱底面的距离为15cm。

进一步地，所述五块独立的有机透明玻璃板通过橡胶螺丝安装在所述长方体有机透明玻璃框架的五个面上。

进一步地，所述长方体有机透明玻璃框架的高度为1～3.5m，长度为1～2.5m，宽度为1～2.5m。

进一步地，所述长方体有机透明玻璃框架的其余三个立柱中，在沿立柱自上至下的方向分别均匀设置有五个CO₂气体分析仪。

进一步地，所述植物群体光合速率测量装置还包括：第二处理器；所述第二处理器用于在第一预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_6、Ct₁_7、Ct₁_8、Ct₁_9和Ct₁_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_11、Ct₁_12、Ct₁_13、Ct₁_14和Ct₁_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_16、Ct₁_17、Ct₁_18、Ct₁_19和Ct₁_20；

所述第二处理器还用于在第二预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_6、Ct₂_7、Ct₂_8、Ct₂_9和Ct₂_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_11、Ct₂_12、Ct₂_13、Ct₂_14和Ct₂_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_16、Ct₂_17、Ct₂_18、Ct₂_19和Ct₂_20；

所述第二处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算第一立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅，第四立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀；

所述第二处理器还用于根据第一立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算第一立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200，根据第二立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀计算第二立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₆＝ΔC₆/1200、S₇＝ΔC₇/1200、S₈＝ΔC₈/1200、S₉＝ΔC₉/1200和S₁₀＝ΔC₁₀/1200，根据第三立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅计算第三立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₁＝ΔC₁₁/1200、S₁₂＝ΔC₁₂/1200、S₁₃＝ΔC₁₃/1200、S₁₄＝ΔC₁₄/1200和S₁₅＝ΔC₁₅/1200，以及根据第四立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀计算第四立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₆＝ΔC₁₆/1200、S₁₇＝ΔC₁₇/1200、S₁₈＝ΔC₁₈/1200、S₁₉＝ΔC₁₉/1200和S₂₀＝ΔC₂₀/1200；

所述第二处理器还用于根据第一至第四立柱上的CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝[(0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅)+(0.1S₆+0.2S₇+0.4S₈+0.2S₉+0.1S₁₀)+(0.1S₁₁+0.2S₁₂+0.4S₁₃+0.2S₁₄+0.1S₁₅)+(0.1S₁₆+0.2S₁₇+0.4S₁₈+0.2S₁₉+0.1S₂₀)]/4。

第二方面，本发明还提供了一种基于上面所述的植物群体光合速率测量装置的植物群体光合速率测量方法，包括：

S1、将所述长方体有机透明玻璃框架放置在待测量区域中；

S2、将所述五块独立的有机透明玻璃板安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上；

S3、记录第一预设时间点设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及记录第二预设时间点设置在该支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5；

S4、根据第一预设时间点的记录结果和第二预设时间点的记录结果计算设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅；

S5、根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算该五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200；

S6、根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

进一步地，在所述S3之前，所述方法还包括：

S2’、在所述长方体有机透明玻璃框架的边缘部分涂抹凡士林以增加气密性，以及在所述长方体有机透明玻璃框架的下端填埋土壤至土壤层刻度线，其中，所述土壤层刻度线设置在所述长方体有机透明玻璃框架的立柱的下端。

由上述技术方案可知，本发明提供的植物群体光合速率测量装置，通过便于拆卸组装的叶室结构使得植物群体相对光合速率测量可行，此外，多个均匀设置的CO₂气体分析仪的使用避免了气体流动搅匀操作，减少了对测量冠层环境的干扰，提高了植物群体光合速率测量的精度以及简便程度，使得对植物冠层光合速率连续监测成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的植物群体光合速率测量装置的一种结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的植物群体光合速率测量装置的另一种结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的植物群体光合速率测量方法的一个流程图；

图4是本发明另一实施例提供的植物群体光合速率测量方法的另一个流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的植物群体光合速率测量装置的结构示意图。参见图1，本实施例提供的植物群体光合速率测量装置包括：一长方体有机透明玻璃框架1和五块独立的有机透明玻璃板4；所述五块独立的有机透明玻璃板4以可拆卸方式安装在所述长方体有机透明玻璃框架1的上、左、右、前、后五个面上；

所述长方体有机透明玻璃框架1包括有四个立柱，其中一个立柱上沿自上至下的方向依次均匀设置有五个CO₂气体分析仪5。

可以理解的是，在本实施例中，采用有机透明玻璃框架以及有机透明玻璃板是为了在隔绝气体的同时保证太阳辐射能够透过。

可以理解的是，在使用该测量装置时，可以先将所述长方体有机透明玻璃框架放置在待测量光合速率的植物群体区域中，然后将所述五块独立的有机透明玻璃板依次安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上，然后在第一预设时间点时获取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及在第二预设时间点获取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5，接着根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算所述五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅，进而根据所述五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200，最后根据所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率S。

其中，在计算最终相对光合速率S时，可以采用平均值计算的方式，即S＝(S₁+S₂+S₃+S₄+S₅)/5。不过在本实施例中，为了提高最终相对光合速率S的准确度，采用了依据CO₂气体分析仪在测量装置中的不同位置为其测量结果赋予不同权重值的计算方式。具体地，在本实施例中，最终相对光合速率S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅，也即位于立柱靠近两端位置的CO₂气体分析仪具有较低的权重值，而位于立柱靠近中间位置的CO₂气体分析仪具有较高的权重值，这样计算得到的测量结果具有较高的准确度。

可见，本实施例在测量装置内部设置了多个CO₂气体分析仪，使得植物光合速率的测量结果的准确性得以提高，同时避免了像现有技术那样对测量装置内部气体的流动搅匀操作(即克服了传统方式对叶室内气体分布的均一一致性要求)，减少了对测量冠层环境的干扰，提高了植物群体光合速率测量的精度以及简便程度。

此外，本实施例通过使用可拆装的叶室结构，使得在一次测量结束后通过拆卸叶室面板(有机透明玻璃板)可迅速恢复被测冠层的田间微气象状态，达到与所处田间冠层环境一致，以免温度过高对被测植株产生伤害。

由上面描述可知，本发明实施例提供的植物群体光合速率测量装置，通过便于拆卸组装的叶室结构使得植物群体相对光合速率测量可行。此外，多个均匀设置的CO₂气体分析仪的使用避免了气体流动搅匀操作，减少了对测量冠层环境的干扰，提高了植物群体光合速率测量的精度以及简便程度，使得对植物冠层光合速率连续监测成为可能。

可以理解的是，根据所述五个CO₂气体分析仪的读数结果计算植物群体光合速率的过程可以在外部实现，也可以将该计算过程集成在所述植物群体光合速率测量装置内，由所述植物群体光合速率测量装置实现。因此，在一种可选实施方式中，所述植物群体光合速率测量装置还包括：第一处理器(图中未示出)；所述第一处理器用于在第一预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及在第二预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5；

相应地，所述第一处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算所述五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅；

相应地，所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200；

相应地，所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

可见，通过设置在所述植物群体光合速率测量装置内部的第一处理器，可以直接根据所述五个CO₂气体分析仪的读数结果计算获取植物群体的光合速率。

为了防止所述植物群体光合速率测量装置底部气体泄漏，在将所述植物群体光合速率测量装置放置在待测量光合速率的植物群体区域后，用土壤进行一定高度的填埋，以防止测量装置底部气体泄漏。为此，在一种可选实施方式中，所述长方体有机透明玻璃框架的四个立柱的下端均设置有土壤层刻度线，所述土壤层刻度线用于指示将所述长方体有机透明玻璃框架埋藏在土壤层中的深度。优选地，所述土壤层刻度线距离立柱底面的距离为15cm。

在一种可选实施方式中，所述五块独立的有机透明玻璃板通过橡胶螺丝安装在所述长方体有机透明玻璃框架的五个面上。例如参见图1，所述长方体有机透明玻璃框架1上设置有多个螺纹安装孔3，通过橡胶螺丝可以将有机透明玻璃板4安装在所述有机透明玻璃框架1上。

在一种可选实施方式中，所述长方体有机透明玻璃框架的高度为1～3.5m，长度为1～2.5m，宽度为1～2.5m。例如，所述长方体有机透明玻璃框架的大小为：高3m，底部2.5m×2.5m，所述长方体有机透明玻璃框架用于支撑整个叶室结构。

为了进一步增加植物群体光合速率测量的准确度，参见图2，在一种可选实施方式中，所述长方体有机透明玻璃框架的其余三个立柱中，在沿立柱自上至下的方向分别均匀设置有五个CO₂气体分析仪。

可以理解的是，根据四个立柱上分别设置的五个CO₂气体分析仪的读数结果共同计算植物群体的光合速率，将会得到更为可信的计算结果。例如，这种计算方式可以克服测量装置内部各区域CO₂气体浓度分布不均匀的问题。

相应地，在一种可选实施方式中，所述植物群体光合速率测量装置还包括：第二处理器(图中未示出)；所述第二处理器用于在第一预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_6、Ct₁_7、Ct₁_8、Ct₁_9和Ct₁_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_11、Ct₁_12、Ct₁_13、Ct₁_14和Ct₁_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_16、Ct₁_17、Ct₁_18、Ct₁_19和Ct₁_20；

所述第二处理器还用于在第二预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_6、Ct₂_7、Ct₂_8、Ct₂_9和Ct₂_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_11、Ct₂_12、Ct₂_13、Ct₂_14和Ct₂_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_16、Ct₂_17、Ct₂_18、Ct₂_19和Ct₂_20；

所述第二处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算第一立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅，第四立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀；

所述第二处理器还用于根据第一立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算第一立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200，根据第二立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀计算第二立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₆＝ΔC₆/1200、S₇＝ΔC₇/1200、S₈＝ΔC₈/1200、S₉＝ΔC₉/1200和S₁₀＝ΔC₁₀/1200，根据第三立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅计算第三立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₁＝ΔC₁₁/1200、S₁₂＝ΔC₁₂/1200、S₁₃＝ΔC₁₃/1200、S₁₄＝ΔC₁₄/1200和S₁₅＝ΔC₁₅/1200，以及根据第四立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀计算第四立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₆＝ΔC₁₆/1200、S₁₇＝ΔC₁₇/1200、S₁₈＝ΔC₁₈/1200、S₁₉＝ΔC₁₉/1200和S₂₀＝ΔC₂₀/1200；

所述第二处理器还用于根据第一至第四立柱上的CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝[(0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅)+(0.1S₆+0.2S₇+0.4S₈+0.2S₉+0.1S₁₀)+(0.1S₁₁+0.2S₁₂+0.4S₁₃+0.2S₁₄+0.1S₁₅)+(0.1S₁₆+0.2S₁₇+0.4S₁₈+0.2S₁₉+0.1S₂₀)]/4。

可见，在本实施例中，根据四个立柱上分别设置的五个CO₂气体分析仪的读数结果共同计算植物群体的光合速率，可以克服测量装置内部各区域CO₂气体浓度分布不均匀的问题，从而可以得到更为准确的测量结果。

本发明另一实施例还提供了一种基于上面实施例所述的植物群体光合速率测量装置的植物群体光合速率测量方法，参见图3，该方法包括如下步骤：

步骤101：将所述长方体有机透明玻璃框架放置在待测量区域中。

步骤102：将所述五块独立的有机透明玻璃板安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上。

步骤103：记录第一预设时间点设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及记录第二预设时间点设置在该支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5。

步骤104：根据第一预设时间点的记录结果和第二预设时间点的记录结果计算设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅。

步骤105：根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算该五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200。

步骤106：根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

在一种可选实施方式中，参见图4，在上述步骤103之前，所述方法还包括：

步骤102’：在所述长方体有机透明玻璃框架的边缘部分涂抹凡士林以增加气密性，以及在所述长方体有机透明玻璃框架的下端填埋土壤至土壤层刻度线，其中，所述土壤层刻度线设置在所述长方体有机透明玻璃框架的立柱的下端。

在本步骤中，在所述长方体有机透明玻璃框架的边缘部分涂抹凡士林以及在所述长方体有机透明玻璃框架的下端填埋土壤至土壤层刻度线，均是为了增加测量装置的气密性，以确保测量结果的准确性。

由于本实施例提供的植物群体光合速率测量方法采用上述实施例所述的植物群体光合速率测量装置，故具有与上述实施例类似的技术效果，此处不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种植物群体光合速率测量装置，其特征在于，包括：一长方体有机透明玻璃框架和五块独立的有机透明玻璃板；所述五块独立的有机透明玻璃板以可拆卸方式安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上；

所述长方体有机透明玻璃框架包括有四个立柱，其中一个立柱上沿自上至下的方向依次均匀设置有五个CO₂气体分析仪；

其中，所述植物群体光合速率测量装置还包括：第一处理器；所述第一处理器用于在第一预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及在第二预设时间点读取所述五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5；

所述第一处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算所述五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅；

所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200；

所述第一处理器还用于根据所述五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述长方体有机透明玻璃框架的四个立柱的下端均设置有土壤层刻度线，所述土壤层刻度线用于指示将所述长方体有机透明玻璃框架埋藏在土壤层中的深度。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述土壤层刻度线距离立柱底面的距离为15cm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述五块独立的有机透明玻璃板通过橡胶螺丝安装在所述长方体有机透明玻璃框架的五个面上。

5.根据权利要求1～4任一项所述的装置，其特征在于，所述长方体有机透明玻璃框架的高度为1～3.5m，长度为1～2.5m，宽度为1～2.5m。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述长方体有机透明玻璃框架的其余三个立柱中，在沿立柱自上至下的方向分别均匀设置有五个CO₂气体分析仪。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：第二处理器；所述第二处理器用于在第一预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_6、Ct₁_7、Ct₁_8、Ct₁_9和Ct₁_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_11、Ct₁_12、Ct₁_13、Ct₁_14和Ct₁_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_16、Ct₁_17、Ct₁_18、Ct₁_19和Ct₁_20；

所述第二处理器还用于在第二预设时间点读取第一立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_6、Ct₂_7、Ct₂_8、Ct₂_9和Ct₂_10，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_11、Ct₂_12、Ct₂_13、Ct₂_14和Ct₂_15，以及第四立柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_16、Ct₂_17、Ct₂_18、Ct₂_19和Ct₂_20；

所述第二处理器还用于根据第一预设时间点的读数结果和第二预设时间点的读数结果计算第一立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅，第二立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀，第三立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅，第四立柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀；

所述第二处理器还用于根据第一立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算第一立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200，根据第二立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₆、ΔC₇、ΔC₈、ΔC₉和ΔC₁₀计算第二立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₆＝ΔC₆/1200、S₇＝ΔC₇/1200、S₈＝ΔC₈/1200、S₉＝ΔC₉/1200和S₁₀＝ΔC₁₀/1200，根据第三立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₁、ΔC₁₂、ΔC₁₃、ΔC₁₄和ΔC₁₅计算第三立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₁＝ΔC₁₁/1200、S₁₂＝ΔC₁₂/1200、S₁₃＝ΔC₁₃/1200、S₁₄＝ΔC₁₄/1200和S₁₅＝ΔC₁₅/1200，以及根据第四立柱上五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁₆、ΔC₁₇、ΔC₁₈、ΔC₁₉和ΔC₂₀计算第四立柱上五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁₆＝ΔC₁₆/1200、S₁₇＝ΔC₁₇/1200、S₁₈＝ΔC₁₈/1200、S₁₉＝ΔC₁₉/1200和S₂₀＝ΔC₂₀/1200；

所述第二处理器还用于根据第一至第四立柱上的CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：

S＝[(0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅)+(0.1S₆+0.2S₇+0.4S₈+0.2S₉+0.1S₁₀)+(0.1S₁₁+0.2S₁₂+0.4S₁₃+0.2S₁₄+0.1S₁₅)+(0.1S₁₆+0.2S₁₇+0.4S₁₈+0.2S₁₉+0.1S₂₀)]/4。

8.一种基于如权利要求1～7任一项所述的植物群体光合速率测量装置的植物群体光合速率测量方法，其特征在于，包括：

S1、将所述长方体有机透明玻璃框架放置在待测量区域中；

S2、将所述五块独立的有机透明玻璃板安装在所述长方体有机透明玻璃框架的上、左、右、前、后五个面上；

S3、记录第一预设时间点设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₁_1、Ct₁_2、Ct₁_3、Ct₁_4和Ct₁_5，以及记录第二预设时间点设置在该支柱上的五个CO₂气体分析仪的读数结果Ct₂_1、Ct₂_2、Ct₂_3、Ct₂_4和Ct₂_5；

S4、根据第一预设时间点的记录结果和第二预设时间点的记录结果计算设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪在第二预设时间点和第一预设时间点之间的这段时间内CO₂气体浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅；

S5、根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪的浓度差值ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄和ΔC₅计算该五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率S₁＝ΔC₁/1200、S₂＝ΔC₂/1200、S₃＝ΔC₃/1200、S₄＝ΔC₄/1200和S₅＝ΔC₅/1200；

S6、根据设置在第一支柱上的五个CO₂气体分析仪测量的相对光合速率计算最终相对光合速率：S＝0.1S₁+0.2S₂+0.4S₃+0.2S₄+0.1S₅。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述S3之前，所述方法还包括：

S2’、在所述长方体有机透明玻璃框架的边缘部分涂抹凡士林以增加气密性，以及在所述长方体有机透明玻璃框架的下端填埋土壤至土壤层刻度线，其中，所述土壤层刻度线设置在所述长方体有机透明玻璃框架的立柱的下端。