專利名稱：快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置，屬于植物導(dǎo)水率測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水分生理生態(tài)是植物生理生態(tài)研究中的三大核心內(nèi)容(能量、水分、營(yíng)養(yǎng))之一。在很大程度上水分決定植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)度，是因?yàn)樗钟绊懼参镌陉懙厣系姆植?、形態(tài)建成以及生長(zhǎng)發(fā)育過程中的各種生理活動(dòng)。從上世紀(jì)70、80年代起，已有大量的文獻(xiàn)從小到植物體內(nèi)水分的吸收、運(yùn)輸和散失，大到植物體內(nèi)的水分平衡和植物對(duì)水分脅迫的響應(yīng)等方面進(jìn)行了報(bào)道，并逐漸形成和完善了研究植物水分運(yùn)輸?shù)睦碚摶A(chǔ)，即土壤一植物一·大氣系統(tǒng)(SPAC)理論為了維持植物體內(nèi)的水分平衡，發(fā)育形成了一套根部從土壤吸收水分，通過木質(zhì)部，經(jīng)過莖最終運(yùn)輸?shù)饺~片，再通過葉片蒸騰作用散失到大氣中的水分運(yùn)輸系統(tǒng)和水分運(yùn)輸策略。而將植物在特定的環(huán)境條件下，為適應(yīng)生存競(jìng)爭(zhēng)的需要所形成的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和水分運(yùn)輸供給策略，稱之為水力結(jié)構(gòu)特征。其中，植物導(dǎo)水率(Kh)是重要的水力結(jié)構(gòu)特征參數(shù)之一，是指測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)通過某一植物莖段的水流量與引起該水流量的壓力梯度比值。植物導(dǎo)水率(Kh)越高，說明其導(dǎo)水能力越強(qiáng)。在植物導(dǎo)水率(Kh)的基礎(chǔ)上還可通過測(cè)定邊材面積和葉面積計(jì)算植物比導(dǎo)水率(Ks)、葉比導(dǎo)水率(LSC)、胡伯爾值(Hv)等水力結(jié)構(gòu)參數(shù)來研究不同生境條件下植物對(duì)水分狀況的適應(yīng)性和植物木質(zhì)部栓塞化程度，說明植物的抗逆境生存能力。通過以上指標(biāo)的分析可為當(dāng)?shù)刂脖槐Ｗo(hù)和恢復(fù)，特別是為水資源嚴(yán)重虧缺的干旱和半干旱地區(qū)生態(tài)改善提供科學(xué)依據(jù)。因此，水力結(jié)構(gòu)特征測(cè)定在植物水分生理的研究中被廣泛應(yīng)用。早期對(duì)于導(dǎo)水率的測(cè)量方法主要有三種解剖法、輸水法和傳聲法。目前國(guó)內(nèi)外常用的測(cè)定植物導(dǎo)水率及阻力的方法主要是在Sperry等(1988年)提出的沖洗法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良。如國(guó)外已商品化的高壓流速儀(High Pressure Flow Meter, HPFM;由美國(guó)Tyree M. T.教授設(shè)計(jì)、Dynamax公司生產(chǎn))和木質(zhì)部栓塞儀(Xylem EmbolismMeter, XYL’ EM; INRA Licensed Instrumentec 公司按照法國(guó) Cochard 教授的設(shè)計(jì)生產(chǎn))，但這些儀器的價(jià)格昂貴，制作原理復(fù)雜，維修困難等缺點(diǎn)。而國(guó)內(nèi)也有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)沖洗法原理自行設(shè)計(jì)了相關(guān)的簡(jiǎn)易儀器，但這些自制儀器在制作過程中存在工藝復(fù)雜、需自制某些部件而導(dǎo)致密封性能不佳、測(cè)量繁瑣和不夠精確等缺點(diǎn)。如中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究研發(fā)和申報(bào)的“一種能同時(shí)測(cè)定多個(gè)樣品植物導(dǎo)水率的裝置”(公開號(hào)為CN201628707U)，此裝置雖能同時(shí)測(cè)定多個(gè)樣品植物導(dǎo)水率，但其只能測(cè)定木質(zhì)部最大導(dǎo)水率，并非植物的實(shí)際導(dǎo)水率，不能很好的反映自然狀態(tài)下植物的栓塞化程度和水分對(duì)植物影響。而且以上這些儀器裝置在測(cè)定低導(dǎo)水率植物時(shí)，都存在測(cè)量量程不夠，或測(cè)量不夠精確和所需時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置，該裝置能夠快速精確測(cè)定植物實(shí)際導(dǎo)水率，其利用沖洗法原理，能快速精確測(cè)定植物樣品的實(shí)際導(dǎo)水率，特別適用于科學(xué)研究中的低導(dǎo)水率植物材料，具有測(cè)定快速、測(cè)量精確、制作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本發(fā)明所提供的一種快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置，包括一儲(chǔ)水容器；—管路氣泡去除機(jī)構(gòu)；所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的入口端與所述儲(chǔ)水容器相連通；一微型流量計(jì)；所述微型流量計(jì)的入口端與所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的出口端相連通；和一樣品放置機(jī)構(gòu)；所述樣品放置機(jī)構(gòu)的入口端與所述微型流量計(jì)的出口相連通；所述樣品放置機(jī)構(gòu)用于放置待測(cè)植物樣品。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述儲(chǔ)水容器設(shè)于所述樣品放置機(jī)構(gòu)的上方， 且兩者之間設(shè)有間距，可通過調(diào)節(jié)所述儲(chǔ)水容器與所述樣品放置機(jī)構(gòu)之間的垂直距離來調(diào)整測(cè)定時(shí)需要的壓強(qiáng)。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)包括一注射器和一三通閥；所述注射器與所述三通閥的一個(gè)開口相連通，所述三通閥的另兩個(gè)開口分別與所述儲(chǔ)水容器和微型流量計(jì)相連通；使用時(shí)，使所述注射器與所述儲(chǔ)水容器相連通，用所述注射器緩慢吸水從而使管路中充滿不含氣泡的沖洗液。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述三通閥可通過透明硅膠管與所述儲(chǔ)水容器和微型流量計(jì)相連通，采用所述透明硅膠管可方便觀察和去除上述測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置中通過沖洗液時(shí)存在的小氣泡，同時(shí)硅膠管不易變形、內(nèi)壁光滑、摩擦力小，對(duì)測(cè)定壓強(qiáng)影響低。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述透明硅膠管與所述三通閥之間可通過轉(zhuǎn)換接頭相連接，采用所述轉(zhuǎn)換接頭可增加所述透明硅膠管與所述三通閥之間的密封性，所述轉(zhuǎn)換接頭與所述三通閥之間可采用螺紋配合，如所述三通閥采用兩母一公三通閥時(shí)，選擇與其配合的公接頭和母接頭。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述樣品放置機(jī)構(gòu)包括I個(gè)轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭的一端通過透明硅膠管與所述微型流量計(jì)相連通，另一端與透明硅膠管相連接，測(cè)定時(shí)，將準(zhǔn)備好的樣品放置于游離的所述透明硅膠管中即可。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述樣品放置機(jī)構(gòu)包括多個(gè)串聯(lián)的三通閥，其中設(shè)于末端的三通閥的一個(gè)開口端為密封設(shè)置，設(shè)于另一末端的三通閥的一個(gè)開口端連接轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換接頭的另一端通過透明硅膠管與所述微型流量計(jì)相連通；所述多個(gè)三通閥的剩余一開口端均通過轉(zhuǎn)換接頭與透明硅膠管相連接，測(cè)定時(shí)，將準(zhǔn)備好的樣品放置于多個(gè)游離的所述透明硅膠管中即可。上述的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置中，所述轉(zhuǎn)換接頭與所述透明硅膠管的連接處均設(shè)有管卡，以增強(qiáng)所述透明硅膠管與所述轉(zhuǎn)換接頭之間的密封性。本發(fā)明提供的測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、密封性能好等優(yōu)點(diǎn)所選用的配件均為實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)學(xué)上常用的配件，如三通閥、魯爾(Luer)接頭等。其市場(chǎng)價(jià)格低廉，在結(jié)構(gòu)和制作方面以即用即連為主，拆卸方便。整個(gè)裝置中沒有自制，而且注射器、三通閥、魯爾(Luer)接頭以及相配套的透明硅膠管有明確的國(guó)家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)規(guī)格而使配件連接緊密，能達(dá)到高密封性要求。同時(shí)，上述測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置在測(cè)定植物樣品時(shí)具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)定高效和精確等特點(diǎn)，是因?yàn)楸景l(fā)明引入當(dāng)代科技產(chǎn)品(微型流量計(jì))而使得測(cè)定速度快，結(jié)果可在較短時(shí)間內(nèi)用計(jì)算機(jī)獲取，從而減少人為讀數(shù)和記錄誤差。


圖I為本發(fā)明提供的測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明提供的測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置中管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明提供的測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置中樣品放置機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)記如下1儲(chǔ)水容器、2管路氣泡去除機(jī)構(gòu)、3微型流量計(jì)、4樣品放置機(jī)構(gòu)、5注射器、6三通閥、7透明硅膠管、8魯爾(Luer)接頭、9管卡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。如圖I所示，本發(fā)明提供的一種測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置，包括儲(chǔ)水容器I、管路氣泡去除機(jī)構(gòu)2、微型流量計(jì)3和樣品放置機(jī)構(gòu)4 ;如圖2、圖3和圖4所示，該管路氣泡去除機(jī)構(gòu)2包括一注射器5和一三通閥6,注射器5與該三通閥6的一個(gè)開口相連通,該三通閥6的另兩個(gè)開口分別通過透明硅膠管7與儲(chǔ)水容器I和微型流量計(jì)3相連通，且該透明硅膠管7與三通閥6的兩個(gè)開口之間設(shè)有魯爾(Luer)接頭8，以增加三通閥6與透明硅膠管7之間的密封性，且魯爾(Luer)接頭8與透明硅膠管7的連接處均設(shè)有管卡9，該三通閥6為兩母一公三通閥，魯爾(Luer)接頭8與該三通閥6的另兩個(gè)開口之間均為螺紋配合，根據(jù)需要也可選擇為套接式配合；如圖I所述，儲(chǔ)水容器I設(shè)于樣品放置機(jī)構(gòu)4的上方，且兩者之間設(shè)有間距，以提供測(cè)量時(shí)需要的壓強(qiáng)；其中微型流量計(jì)3的入口端通過透明硅膠管7與管路氣泡去除機(jī)構(gòu)2中的三通閥6通過相連通，其出口端通過透明硅膠管7與樣品放置機(jī)構(gòu)4相連通；該樣品放置機(jī)構(gòu)4包括4個(gè)串聯(lián)的三通閥6，其中設(shè)于末端的三通閥6的一個(gè)開口為密封設(shè)置，設(shè)于另一末端的三通閥6的一個(gè)開口端通過魯爾(Luer)接頭8與透明硅膠管7相連接，且該連接處設(shè)有管卡9，以防止液體的泄漏，然后與微型流量計(jì)3相連通；該4個(gè)三通閥6的剩余一開口端均通過魯爾(Luer)接頭8與一透明硅膠管7相連接，且該連接處均設(shè)有管卡9，以防止液體的泄漏；其中與4個(gè)三通閥6連通的4個(gè)透明硅膠管7中用于放置待測(cè)定的植物樣品。上述的裝置中，可根據(jù)測(cè)定需要，選擇其它規(guī)格的三通閥和/或接頭，以及根據(jù)測(cè)定需要選擇不同配合方式的三通閥和接頭；其中，樣品放置機(jī)構(gòu)中設(shè)置的三通閥的個(gè)數(shù)可根據(jù)測(cè)定需要進(jìn)行調(diào)整。檢測(cè)時(shí)，在儲(chǔ)水容器I中裝入已過濾和除氣泡的沖洗液，通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)水容器I與樣品放置機(jī)構(gòu)4之間的高度調(diào)整測(cè)定時(shí)需要的壓強(qiáng)。然后打開管路去除氣泡機(jī)構(gòu)2中的三通閥6，只將注射器5與儲(chǔ)水容器I相連通，用注射器5緩慢吸水從而使管路中充滿不含氣泡的沖洗液。再將管路去除氣泡機(jī)構(gòu)2中的三通閥6打到將儲(chǔ)水容器I與微型流量計(jì)3相通的位置，并確保沖洗液緩慢流過該微型流量計(jì)3，而使整個(gè)管路中充滿不含氣泡的沖洗液。在微型流量計(jì)3接通電源預(yù)熱半個(gè)小時(shí)后，將待測(cè)樣品枝條端纏上封口膜(PARAFILM;BemisFlexible Packaging, Neenah, WI 54956)插入樣品放置機(jī)構(gòu)4中的透明娃膠管7中，同時(shí)用管卡9固定，確保其密封性；此時(shí)，打開電腦端的相關(guān)軟件(FlowDDE V4. 67;Flow Plot V3. 28)采集樣品枝條的水流量，測(cè)定完成后，通過測(cè)定樣品枝條切段的長(zhǎng)度、直徑以及其上的總?cè)~面積、邊材面積等參數(shù)后，便可計(jì)算出植物導(dǎo)水率(Kh)、比導(dǎo)水率(Ks)、葉比導(dǎo)水率(LSC)、胡伯爾值(Hv)和導(dǎo)水阻力(R)等參數(shù)。
權(quán)利要求
1.ー種快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置，其特征在于它包括 ー儲(chǔ)水容器； 一管路氣泡去除機(jī)構(gòu)；所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的入口端與所述儲(chǔ)水容器相連通； ー微型流量計(jì)；所述微型流量計(jì)的入口端與所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的出ロ端相連通；和 一祥品放置機(jī)構(gòu)；所述樣品放置機(jī)構(gòu)的入口端與所述微型流量計(jì)的出口相連通；所述樣品放置機(jī)構(gòu)用于放置待測(cè)植物樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述儲(chǔ)水容器設(shè)于所述樣品放置機(jī)構(gòu)的上方，且兩者之間設(shè)有間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)包括一注射器和一三通閥；所述注射器與所述三通閥的ー個(gè)開ロ相連通，所述三通閥的另兩個(gè)開ロ分別與所述儲(chǔ)水容器和微型流量計(jì)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述三通閥通過透明硅膠管與所述儲(chǔ)水容器和微型流量計(jì)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述透明硅膠管與所述三通閥之間通過轉(zhuǎn)換接頭相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的裝置，其特征在于所述樣品放置機(jī)構(gòu)包括I個(gè)轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭的一端通過透明硅膠管與所述微型流量計(jì)相連通，另一端與另一透明硅膠管相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的裝置，其特征在于所述樣品放置機(jī)構(gòu)包括多個(gè)串聯(lián)的三通閥，其中設(shè)于末端的三通閥的ー個(gè)開ロ端為密封設(shè)置，設(shè)于另一末端的三通閥的一個(gè)開ロ端通過透明硅膠管與所述微型流量計(jì)相連通；所述多個(gè)三通閥的剩余一開ロ端均通過轉(zhuǎn)換接頭與透明硅膠管相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一所述的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)換接頭與所述透明硅膠管的連接處均設(shè)有管卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一所述的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)換接頭與所述三通閥之間為螺紋配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速精確測(cè)定植物導(dǎo)水率的裝置。它包括一儲(chǔ)水容器；一管路氣泡去除機(jī)構(gòu)；所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的入口端與所述儲(chǔ)水容器相連通；一微型流量計(jì)；所述微型流量計(jì)的入口端與所述管路氣泡去除機(jī)構(gòu)的出口端相連通；和一樣品放置機(jī)構(gòu)；所述樣品放置機(jī)構(gòu)的入口端與所述微型流量計(jì)的出口相連通；所述樣品放置機(jī)構(gòu)用于放置待測(cè)植物樣品。本發(fā)明的測(cè)定植物導(dǎo)水率裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、密封性能好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)本發(fā)明引入當(dāng)代科技產(chǎn)品(微型流量計(jì))而使得在測(cè)定植物樣品時(shí)具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)定高效和精確等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N11/02GK102735589SQ20121021072
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者張曉瑋, 王婧如, 王明浩, 趙長(zhǎng)明 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)