CN112394142B - 一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，包括对所述待测植物在预设周期内按不同土壤含水量分别进行控水培养；获取第一组样本；测量所述第一组样本的同位素含量，得到降雨前各部分同位素值；采用含有稳定氢同位素的标记水对待测植物进行降雨测试，降雨测试以预设强度和预设时间进行；获取第二组样本；测定第二组样本的同位素含量，得到降雨后各部分同位素值；利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下待测植物叶片吸水分占比；本申请提供一种准确且方便的方法来确定叶片吸水现象，用于农林灌溉节水、森林培育等方面，为植被恢复、树种选择、森林结构调控提供参考。
Description
技术领域
本申请涉及生态水文领域，尤其涉及一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法。
背景技术
植物的水分利用影响着植物生长发育的各个环节，不同种植物和不同生态型植物吸水的习性往往不同，植物吸水的方式主要为根系从土壤中吸收水分。但在特殊环境条件下，植物叶片也从大气中吸收自然降雨或凝结水，且叶片从降雨中所吸收的水分占比随植物所受水分胁迫的程度增大而增加。
目前，确定植物根系吸水的方法相对成熟，根系从土壤中吸收水分,供给植物生长发育、新陈代谢等生理活动和蒸腾作用，植物根系有两种吸水机制,一种是在蒸腾作用较弱的情况下由离子主动吸收和根内外的水势差作用下的主动吸水；一种是在蒸腾作用下由于蒸腾作用产生的水势差而使根系被动吸水。然而，准确且方便的确定植物叶片吸水现象及不同吸水途径占比的方法对于植物生理生态及相关的研究尤为重要。
发明内容
本申请提供了一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，以解决如何确定植物叶片吸水现象及不同吸水途径占比的技术问题。
为了达到上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：
提供一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，所述方法包括：
对待测植物进行防水保护；
采用含有稳定氢同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，所述降雨测试以预设强度和预设时间进行；
获取降雨测试后不同的所述待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第二组样本；所述第二组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；
对所述第二组样本进行水分抽提和过滤；
测定所述第二组样本的同位素含量；通过计算样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差，得到降雨后各部分同位素值；
利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下所述待测植物叶片吸水分占比：
δD＝X1δD1+X2δD2
X1+X2＝1
式中，δD降雨后第二组样本中各部位的同位素值，δD1为降雨前第一组样本中各部位的同位素值，δD2为实验中降雨的标记水同位素值，X1为根部吸吸水占比，X2为叶片吸水占比。
进一步地，所述待测植物为长势相同的同种同龄样株。
进一步地，所述对待测植物进行防水保护之前包括：
对所述待测植物在预设周期内按不同土壤含水量分别进行控水培养；
获取不同待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第一组样本；所述第一组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；
测量所述第一组样本的同位素含量，得到降雨前各部分同位素值。
进一步地，所述降雨后各部分同位素值，通过计算所述第二组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD为降雨后各部位的同位素值，Rsa2为所述第二组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
进一步地，所述降雨前各部分同位素值，通过计算所述第一组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD1为各部位的同位素值，Rsa1为所述第一组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
进一步地，所述对待测植物进行防水保护包括；
对所述待测植物的土壤进行防水保护；
采集所述待测植物已栓化的枝条，用热固性树脂粘合剂将切口密封。
进一步地，将采集的所述已栓化的枝条，去除表皮和韧皮部，保留木质部；
将所述木质部分别放入离心管内，密封冷冻。
本申请提供一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，包括对待测植物进行防水保护；采用含有稳定氢同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，所述降雨测试以预设强度和预设时间进行；获取降雨测试后不同的所述待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第二组样本；所述第二组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；对所述第二组样本进行水分抽提和过滤；测定所述第二组样本的同位素含量；通过计算样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差，得到降雨后各部分同位素值；利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下所述待测植物叶片吸水分占比；本申请提供一种准确且方便的方法来确定叶片吸水现象，用于农林灌溉节水、森林培育等方面，为植被恢复、树种选择、森林结构调控提供参考。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法的部分流程图；
图2为本申请实施例一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法的流程图；
图3为本申请实施例一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法中降雨测试的示意图；
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本申请做进一步详细描述：
本申请实施例提供一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，如图1和图2所示，所述方法包括如下步骤：
S101、对所述待测植物在预设周期内按不同土壤含水量分别进行控水培养；所述待测植物为长势相同的同种同龄样株。
在本实施例中选取长势相同的同种同龄样株，样株的高度为100-120cm，各栽种于上口直径0.4m、下底直径0.3m、高0.4m的盆栽容器，分别按照5个梯度式土壤含水率，如下表1，按预设周期进行为期一个月的前期控水培养，采用EM50实时监测含水量，每天定时对植株补水，使各组维持所设定的土壤水分范围内，在培养阶段利用普通自来水浇灌，5组容器内置土壤除水分条件不同外，其它土壤性质均基本一致。
表1待测植物土壤含水率设置情况
| 组别 | 土壤含水率(％) | 占田间持水量的百分比(％) | 土壤水分状况 |
| A | 3.8～6.6 | 15～25 | 重度干旱 |
| B | 6.6-9.1 | 25～35 | 中度干旱 |
| C | 9.1-15.6 | 35～60 | 轻度干旱 |
| D | 15.6-20.8 | 60～80 | 自然适宜 |
| E | 20.8-26 | 80～100 | 水量充沛 |
S102、获取不同待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第一组样本；所述第一组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；
用热固性树脂粘合剂将切口密封，避免之后的步骤中水由土壤或切口进入植物体。将所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，锡箔纸的大小为15cm×15cm，并即刻放入液氮罐中保存，直至稳定同位素测定；将所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻至-20℃；具体为将采集的所述已栓化的枝条，去除表皮和韧皮部，保留木质部；将木质部分别放入离心管内，密封冷冻至-20℃。
S103、测量所述第一组样本的同位素含量，得到降雨前各部分同位素值。所述降雨前各部分同位素值，通过所述第一组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD1为各部位的同位素值，Rsa1为所述第一组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
S201、对待测植物进行防水保护；具体包括对所述待测植物的土壤进行防水保护，用保鲜膜密封栽植盆和主干，避免降雨进入土壤。
S202、采用含有稳定氢同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，所述降雨测试以预设强度和预设时间进行；
如图3所示，为一种具体的降雨测试结构示意图，通过安装电动水箱、上水管和喷头，采用含有同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，降雨的预设强度为10mm/h，降雨的持续预设时间为10min。
S203、获取降雨测试后不同的所述待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第二组样本；所述第二组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；
S204、对所述第二组样本进行水分抽提和过滤；通过0.22μm的过滤器进行过滤，来防止抽提过程中样品中可能存在的杂质对氢稳定同位素测定造成影响。将预处理后的第二组样本通过10mL注射器注入2mL的自动进样瓶中，利用DLT-100液态水同位素分析仪测定第二组样本的氢稳定同位素值，仪器测量δD的精度为±0.32‰。
S205、测定所述第二组样本的同位素含量；通过计算样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差，得到降雨后各部分同位素值；所述降雨后各部分同位素值，通过所述第二组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD为降雨后各部位的同位素值，Rsa2为所述第二组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
S206、利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下所述待测植物叶片吸水分占比：
δD＝X1δD1+X2δD2
X1+X2＝1
式中，δD降雨后第二组样本中各部位的同位素值，δD1为降雨前第一组样本中各部位的同位素值，δD2为实验中降雨的标记水同位素值，X1为根部吸吸水占比，X2为叶片吸水占比。
将上述确定植物叶片吸水现象及其占比的方法应用于苹果树上，得到如表2的苹果树叶片吸水占比。
表2苹果树叶片吸水占比
本申请提供一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，包括对待测植物进行防水保护；采用含有同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，所述降雨测试以预设强度和预设时间进行；获取降雨测试后不同的所述待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第二组样本；对所述第二组样本进行水分抽提和过滤；测定所述第二组样本的同位素含量；通过计算样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差，得到降雨后各部分同位素值；利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下所述待测植物叶片吸水分占比；本申请提供一种准确且方便的方法来确定叶片吸水现象，用于农林灌溉节水、森林培育等方面，为植被恢复、树种选择、森林结构调控提供参考。
以上内容仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S101、对待测植物在预设周期内按不同土壤含水量分别进行控水培养；
S102、获取不同待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第一组样本；所述第一组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；用热固性树脂粘合剂将切口密封，避免之后的步骤中水由土壤或切口进入植物体；
S103、测量所述第一组样本的同位素含量，得到降雨前各部分同位素值；
S201、对待测植物的土壤进行防水保护；具体包括对所述待测植物的土壤进行防水保护，用保鲜膜密封栽植盆和主干，避免降雨进入土壤；
S202、采用含有稳定氢同位素的标记水对所述待测植物进行降雨测试，所述降雨测试以预设强度和预设时间进行；
S203、获取降雨测试后不同的所述待测植物的相同位置、相同大小的叶片和已栓化枝条，构成第二组样本；所述第二组样本中所述叶片用锡箔纸包裹且存放于液氮中保存，所述已栓化枝条，放入离心管内，密封冷冻；
S204、对所述第二组样本进行水分抽提和过滤；
S205、测定所述第二组样本的同位素含量；通过计算样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差，得到降雨后各部分同位素值；
S206、利用二元线性混合模式，得到不同土壤含水量下所述待测植物叶片吸水分占比：
δD＝X1δD1+X2δD2
X1+X2＝1
式中，δD降雨后第二组样本中各部位的同位素值，δD1为降雨前第一组样本中各部位的同位素值，δD2为实验中降雨的标记水同位素值，X1为根部吸吸水占比，X2为叶片吸水占比。
2.根据权利要求1所述的一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，其特征在于，所述待测植物为长势相同的同种同龄样株。
3.根据权利要求1所述的一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，其特征在于，所述降雨后各部分同位素值，通过计算所述第二组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD为降雨后各部位的同位素值，Rsa2为所述第二组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
4.根据权利要求1所述的一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，其特征在于，所述降雨前各部分同位素值，通过计算所述第一组样本中同位素含量与标准平均大洋水中同位素含量的千分差得到，如下公式：
式中，δD1为各部位的同位素值，Rsa1为所述第一组样本中同位素含量，Rst为标准平均大洋水中同位素含量。
5.根据权利要求1所述的一种确定植物叶片吸水现象及其占比的方法，其特征在于，在S102中还包括：
将采集的所述已栓化的枝条，去除表皮和韧皮部，保留木质部；
将所述木质部分别放入离心管内，密封冷冻。
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