CN1818609A - 一种精确测定植物蒸腾效率的方法及所用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种精确测定植物蒸腾效率的方法与装置，基本原理是用密封盖抑制培养容器(箱)的地表蒸发(使之趋近“零”)水分，通过测定生长植物培养箱的重量变化获得蒸腾耗水量，取植株样获得干物质积累量，进而计算出植物蒸腾效率。本发明所用测定装置包括密闭的培养箱与密闭的空气压力平衡箱及两箱体之间设置的连通管，培养箱上表面设置出苗孔。本发明的主要优点在于：有效抑制土壤蒸发的水分损失，解决了密封条件下的根系呼吸供氧问题和密封条件下的压力变化调节问题，营养及水分添加定量准确，保证蒸腾耗水、生物量的准确秤量。测定装置造价低廉，密封性好，测量时间短，根系分离损失少，有利于批量测定。
Description
技术领域
本发明涉及到一种精确测定植物蒸腾效率的方法及所用装置，尤其适用于快速、批量测定植物水分在生长过程中的利用情况，为节水农业研究提供依据，属于生物生理试验方法及设备技术领域。
背景技术
植物蒸腾效率是指植物生长发育过程中，蒸腾单位质量的水所形成的干物质量，不同植物、同一植物的不同品种均存在差异，常用单位g·kg-1，是衡量植物水分利用的重要指标，是节水农业研究的重要生理基础。其测定方法主要有：
称重法：一定时间内，蒸腾耗水/干物质积累。蒸腾耗水(T)＝蒸散量(ET)-棵间蒸发(E)，即T＝ET-E，ET、E的测定采用秤重法，ET为长有植物土壤的重量变化，E为无植物土壤的重量变化。目前较好的测定方法是蒸渗仪测定法。但存在设备贵重，数十万元一件、保持无植物土壤的水分状态与有植物土壤水分状态一致较困难、不能同时对两种以上植物处理等不足，E值测定的可造成10-20％的误差。
通量法：一定时间内，CO2通量/H2O通量，目前较好的为波文比测定。但存在着CO2通量中土壤呼吸的扣除不易，H2O通量中E的扣除精确度差等不足。另外设备也较贵重，不易同时对两种以上植物(或处理)进行测定。
光合-蒸腾法：同时测定植株叶片、枝条或整株的光合速率与蒸腾速率，用两者之比表示。目前，较好的测定方法是光合-蒸腾仪测定，但存在着测定结果是瞬时的、稳定性差、部分器官难以代表整体、设备较贵重等不足。
稳定C同位素法：利用稳定性同位素C13的丰度变化，寻找与蒸腾效率的关系，间接表达蒸腾效率的变化与比较。存在着方法是间接的、取材部位对测定结果有较大影响、设备非常贵重(数百万元)的不足。
发明内容
本发明的目的在于以称重法为基础，提供一种低廉、简易、快捷、精确、大批量的测定方法与装置，基本原理是用密封盖抑制培养容器(箱)的地表蒸发(使之趋近“零”)水分，通过测定生长植物培养箱的重量变化获得蒸腾耗水量，取植株样获得干物质积累量，进而计算出植物蒸腾效率。解决以上4种方法存在的明显不足。
本发明的技术方案是这样实现的：这种精确测定植物蒸腾效率的方法，基本方法是测定生长植物培养基的重量变化和无植物培养基的重量变化之差得到植物蒸腾效率，其特征在于采取如下步骤实现：
A、播种：将预测定植物种子置于定量加入培养基、培养液的培养箱内播种；
B、初步培养：幼苗高度达1.0-1.5cm时，加盖密封盖、使幼苗从密封盖的苗孔中穿出，在密闭培养箱加入培养液，配置密闭空气平衡箱与培养箱用软管连通；
C、起始称重：将培养箱、空气平衡箱共同称重得到W1；
D、培养：培养过程中记录培养液加入量W0；
E、结束称重：将培养箱、空气平衡箱共同称重得到W2；
F、生物量获取：打开密封盖，用水冲去培养基，用烘箱烘干植物样品，秤取其干质量W3；
G、蒸腾效率(WUE)计算：WUE＝W3/(W1-W2+W0+W3/1000)。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，步骤A所述的培养基是细沙、蛭石或土壤。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，步骤B所述加盖密闭盖时针对出苗位置打孔，用加有胶垫的镊子把幼苗从苗孔中穿出。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，步骤B所述的密闭空气平衡箱是与培养箱连通的独立容器或与培养箱组合的一体容器。
所述精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，所述测定装置包括密闭的培养箱与密闭的空气压力平衡箱及两箱体之间设置的连通管，培养箱上表面设置出苗孔。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，所述的培养箱设置空气室。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，所述的培养箱与空气平衡箱一体上下组合设置。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，所述的培养箱设置培养液加入孔。
所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，所述的培养箱的出苗孔设置有密闭胶圈/软管。
本发明精确测定植物蒸腾效率的方法主要优点在于：有效抑制土壤蒸发的水分损失，解决了密封条件下的根系呼吸供氧问题和密封条件下的压力变化调节问题，营养及水分添加定量准确，从而保证蒸腾耗水、生物量的准确秤量。
本发明测定装置的技术进步效果包括：1、造价低廉：一套装置只要10-30元；2、密封性好：在没有植物生长下，24小时水分散失≤0.02克，而同期植株蒸腾耗水，24小时水分散失3-8克。3、测量时间短；4、精确性好：蒸腾耗水：精度0.01克；生物量：0.001克。5、根系分离损失少：除根毛外，根系无损失(其他方法根系损失5-10％)。6、有利于批量测定。
附图说明
图1是本发明测定装置结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3图1中A部分的局部放大图；
图4是测定装置的3D示意图。
图中：1、连通管 2、气室 3、密封盖 4、植物苗 5、密封胶圈 6、密封塞 7、培养液加入孔 8、植物培养箱 9、培养基10、气室 11、空气压力平衡箱 12、接头
具体实施方式
图1、2、3、4可以看出，本发明的测定装置是由密闭的植物培养箱8，密封盖3、密闭的空气压力平衡箱11组合构成，植物培养箱8内填充培养基9，密封盖上设置培养液加入孔7和密封塞6，植物培养箱8和空气压力平衡箱11之间设置连通管1，密封盖3上设置有出苗孔和密封胶圈5，在密封盖边缘有环形气室2凸起与空气压力平衡箱连通。
下面结合附图详细说明本发明精确测定植物蒸腾效率的方法实例：
1、培养准备：取一定重量的干燥培养基(细沙、土壤或蛭石)，加满培养箱，根据试验要求，在培养基中加入营养液，适当震动使培养基在持水后适度压实；
2、播种：取已萌动的种子，正对密封盖上的苗孔位置播种，深度0.5cm。由于植物根系在密封条件下生长，土壤与大气的气体交换被阻止，根系呼吸需要的O2受到限制，为此，密封盖边沿设置环状凸起的气室2，宽1.5cm，高0.5cm，使形成一定面积的土-气界面；另外密封盖中央部分在植物播种时，保持与土壤0.2距离；
3、调苗：待幼苗出土0.5cm，对准盖上苗孔，调动幼苗位置，使幼苗正对苗孔；此步骤亦可先播种，再针对出苗位置对密封盖3打孔；
4、盖密封盖：待幼苗高度达1.0-1.5cm时，加盖密封盖3、用加有胶垫的镊子把幼苗4从苗孔中穿出(不要使之受到伤害)，在出苗孔设置弹性密封胶圈5；
5、加培养液：用注射器从营养注入孔加入适量营养液，使培养基达到试验水分要求，用密封塞6密封营养液加入孔7；
6、密封条件下，由于植株耗水，根呼吸等，会引起培养容器内压力的变化，为了保证与大气一致的压力，本发明配制了空气压力平衡箱11用连通软管1连接培养箱8；
7、称重：装置连接好后，第一次称取其质量始重W1；
8、培养：根据需要，在一定环境条件下进行植株培养，需加入培养液时从培养液加入孔7用注射器准确控制注入，此时培养箱8与空气压力平衡箱11的连通管1打开，记录培养液加入量W0；
9、称重：试验结束时，秤取装置的质量末重：W2；
10、生物量获取：打开密封盖，取出待测植物用水冲去培养基(如果植物与密封胶圈间隙太小不易取，可先剪断上面茎叶部分)，用烘箱烘干植物样品，秤取其干质量W3；
11、蒸腾效率(WUE)计算：WUE＝W3/(W1-W2+W0+W3/1000)。
式中：W1、W2、W0单位为kg，W3单位为g，WUE单位为g·kg-1。
根据实际需要其测定装置的形状，规格、直径及组合方式均可变化，上述描述仅作为本发明精确测定植物蒸腾效率的方法及所用装置技术方案的一种实施例提出，不作为对其测定方法或装置结构的单一限制条件。
Claims (9)
1、一种精确测定植物蒸腾效率的方法，基本方法是测定生长植物培养基的重量变化和无植物培养基的重量变化之差得到植物蒸腾效率，其特征在于采取如下步骤实现：
A、播种：将预测定植物种子置于定量加入培养基、培养液的培养箱内播种；
B、初步培养：幼苗高度达1.0-1.5cm时，加盖密封盖、使幼苗从密封盖的苗孔中穿出，在密闭培养箱加入培养液，配置密闭空气平衡箱与培养箱用软管连通；
C、起始称重：将培养箱、空气平衡箱共同称重得到W1：
D、培养：培养过程中记录培养液加入量WO；
E、结束称重：将培养箱、空气平衡箱共同称重得到W2；
F、生物量获取：打开密封盖，用水冲去培养基，用烘箱烘干植物样品，秤取其干质量W3；
G、蒸腾效率(WUE)计算：WUE＝W3/(W1-W2+W0+W3/1000)。
2、根据权利要求1所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，其特征在于：步骤A所述的培养基是细沙、蛭石或土壤。
3、根据权利要求1所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，其特征在于：步骤B所述的加盖密闭盖时针对出苗位置打孔，用加有胶垫的镊子把幼苗从苗孔中穿出。
4、根据权利要求3所述的精确测定植物蒸腾效率的方法，其特征在于：步骤B所述的密闭空气平衡箱是与培养箱连通的独立容器或与培养箱组合的一体容器。
5、根据权利要求1所述精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，其特征在于：所述测定装置包括密闭的培养箱(8)与密闭的空气压力平衡箱(11)及两箱体之间设置的连通管(1)，培养箱上表面设置出苗孔。
6、根据权利要求5所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，其特征在于所述的培养箱(8)设置空气室(2)。
7、根据权利要求5所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，其特征在于所述的培养箱与空气平衡箱一体上下组合设置。
8、根据权利要求5所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，其特征在于所述的培养箱(8)设置培养液加入孔(7)。
9、根据权利要求5所述的精确测定植物蒸腾效率的方法所用装置，其特征在于所述的培养箱(8)的出苗孔设置有密闭胶圈/软管(5)。
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