植物葉水分傳導測定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種植物葉水分傳導測定儀，其結(jié)構(gòu)特征是不銹鋼架頂層正上方置有光源，架擱上放置盛水容器，支架中層置有溫度計和濕度計和帽卡套式接頭，葉通過帽卡套式接頭與透明塑料導管連接，不銹鋼架下層支架頂部固定風扇，底部置有供電裝置，連接葉的透明塑料導管穿出不銹鋼架，通過導管在電子天平上的固定裝置，浸入電子天平玻璃罩內(nèi)量筒中的KCl溶液，盛有KCl溶液的量筒放置電子天平上，電子天平與電源相接，并通過數(shù)據(jù)線將稱量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上。本發(fā)明使用方便，滿足測定植物葉水分傳導的要求，將為植物中間水分傳導的差異，干旱適應(yīng)能力，干旱適應(yīng)機制的研究奠定基礎(chǔ)和提供有力手段。
【專利說明】植物葉水分傳導測定儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型實驗設(shè)備，具體是指一種植物葉水分傳導測定儀。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]綠色植物的葉表皮上下都有氣孔，是葉進行氣體交換和蒸騰耗水的門戶。適宜條件下，植物葉運輸水分的能力越強，其光合能力越強，固定的同化產(chǎn)物越多；逆境脅迫下植物葉維持水力傳導的能力越強，干旱適應(yīng)性就越好。但如何對葉的水分傳導能力進行測定，一直是相關(guān)研究人員試圖解決的問題。截至目前，一種測定的方法為真空泵法，原理是將植物葉柄與充滿KCL溶液的導管相接，之后將葉放入密封、透明的容器中，人工光源對透明容器照射，真空泵對容器抽壓產(chǎn)生壓力，植物葉面蒸騰耗水。導管將葉柄和電子天平上的KCL溶液相接，耗水量通過KCL溶液的消耗量進行計算，求得單位壓力下單位葉面積單位時間內(nèi)的耗水量，即葉水分傳導速率。另一方法為半復水原理法，首先測定植物葉的當前水勢(Vtl),之后通過葉柄對植物葉進行一定時間(秒)的復水，之后測定復水后的水勢(Vf)，然后按公式Kleaf=C In (Ψ(1/Ψ?)Λ計算葉水分傳導速率。其中C為葉容，計算公式為C=Z RffC/ Z Ψ X (DM/LA) X (WM/DM) /M, RffC為葉相對含水量，DM為葉生物量，LA為葉面積，WM為100%RWC時葉含水量，M為水的摩爾質(zhì)量。上述兩種方法的局限性為:真空泵下所測定的葉水分傳導速率普遍偏高，半復水法下測定水分傳導過程過于復雜。能否根據(jù)植物蒸騰耗水原理，模擬自然狀態(tài)對植物葉水分傳導進行便捷測定，該儀器國內(nèi)外尚未研制出成品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對真空泵法所測值偏高，`半復水法操作過于復雜的問題，本發(fā)明的目的在于研制一種植物葉水分傳導測定儀，模擬自然狀態(tài)來測定植物葉水分傳導。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種植物葉水分傳導測定儀，主要由不銹鋼架、光源、盛水容器、溫濕計、帽卡套式接頭、透明塑料導管、風扇、供電裝置、電子天平、導管在電子天平上的固定裝置、量筒、KCL溶液、數(shù)據(jù)線、筆記本電腦構(gòu)成。不銹鋼架頂層正上方置有光源，架擱上放置盛水容器，支架中層置有溫濕計和帽卡套式接頭，葉柄通過帽卡套式接頭與透明塑料導管連接，不銹鋼架下層支架頂部固定風扇，底部置有供電裝置，連接葉柄的透明塑料導管穿出不銹鋼架，通過導管在電子天平玻璃罩上的固定裝置，透明塑料導管浸入電子天平玻璃罩內(nèi)量筒中的K CL溶液中，盛有K C L溶液的量筒放置在電子天平上，電子天平與電源相接，電源通過數(shù)據(jù)線與電腦連接。
[0006]上述帽卡套式接頭分兩種:一種用來連接具葉柄的葉，是由I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓、I #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽、I #橡膠構(gòu)成。I #橡膠內(nèi)嵌I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓，I #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽內(nèi)螺紋旋入I#不銹鋼帽卡套式接頭螺栓的外螺紋中，呈一體；另一種用來連接不具葉柄的葉，是由2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓、2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽，硬質(zhì)塑料和2 #橡膠構(gòu)成，硬質(zhì)塑料嵌入2 #橡膠中，2 #橡膠再嵌入2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓的卡槽中，2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽內(nèi)螺紋旋入不銹鋼帽卡套式接頭螺栓凹槽的外螺紋中，呈一體。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有的葉水分傳導技術(shù)方案和葉水分測定儀器的技術(shù)相比，具有的優(yōu)點是:
1、本裝置根據(jù)自然界中植物葉對水分運輸和蒸騰特性，配置可調(diào)控光照強度的光源以提供不同生境下植物需要的光照強度，安置風扇促進空氣流動，從而測定單位時間內(nèi)單位面積植物葉對水分的耗散蒸騰量。實現(xiàn)對植物不同水分脅迫條件下葉的水分傳導能力進行測定，避免了真空法所測定的數(shù)值偏高的問題；
2、本設(shè)備對植物葉水分傳導直接進行測定，避免了半復水測定時需要對眾多指標的測定，簡化了這一復雜過程；
3、植物葉水分傳導測定儀與電子秤連接，電子秤每隔一定時間將蒸騰耗水數(shù)據(jù)實時傳導給筆記本電腦進行保存，提高了數(shù)據(jù)的準確性，減輕人工勞動量，操作更人性化和合理化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為圖1連接具葉柄的葉帽卡套式接頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為圖1連接不具葉柄的葉帽卡套式接頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4為注射器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖5為壓力室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為PLC和水勢(MPa)擬合圖。
[0013]圖中部件標號說明:
1-不銹鋼架2-光源 3-盛水容器4-溫度計和濕度計5-帽卡套式接頭6-透明塑料導管7-風扇8-供電裝置9-電子天平 10-導管在電子天平上的固定裝置11-量筒 12-KCL溶液13-數(shù)據(jù)線 14-筆記本電腦 15_1 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓16-1 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽17-1#橡膠18-2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓19-2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽20-硬質(zhì)塑料21-2#橡膠 22-注射器 23-壓力室水勢儀。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案再作進一步的說明:
實施例1:
如圖1所示，一種植物葉水分傳導測定儀，主要由不銹鋼架1、光源2、盛水容器3、溫濕計4、帽卡套式接頭5、透明塑料導管6、風扇7、供電裝置8、電子天平9、導管在電子天平上的固定裝置10、量筒11、KCL溶液12、數(shù)據(jù)線13、筆記本電腦14組成。不銹鋼架I分為三層。頂層正上方置有光源2，底部的架擱上放置盛水容器3，支架中層置有溫濕計4及帽卡套式接頭5。帽卡套式接頭5分為分兩種，一種用來連接具葉柄的葉，是由I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓15、1 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽16和I #橡膠17構(gòu)成(見圖2)。I #橡膠17內(nèi)嵌I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓15，I #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽16內(nèi)螺紋旋入I#不銹鋼帽卡套式接頭螺栓15的外螺紋中，呈一體；另一種用來連接不具葉柄的葉，是由2#不銹鋼帽卡套式接頭螺栓18、2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽19，硬質(zhì)塑料20和2 #橡膠21構(gòu)成(見圖3)。硬質(zhì)塑料20嵌入2 #橡膠21中，2 #橡膠21再嵌入2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓18的卡槽中，2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽19內(nèi)螺紋旋入2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓18凹槽的外螺紋中，呈一體。葉通過帽卡套式接頭5與透明塑料導管6連接，不銹鋼架I下層支架頂部固定風扇7，底部置有供電裝置8，連接葉柄的透明塑料導管6穿出不銹鋼架1，通過導管在電子天平玻璃罩上的固定裝置10，浸入電子天平玻璃罩內(nèi)量筒11中的K C L溶液12，盛有K C L溶液12的量筒11放置電子天平9上，電子天平9與電源相接，并通過數(shù)據(jù)線13將稱量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X14上。
[0015]上述裝置組裝完成后，對植物材料進行測定。植物材料包括:植物不再澆水持續(xù)干旱，選取不同干旱脅迫程度下的植物葉進行水分傳導測定，或為剪取植物枝條，使其在室內(nèi)自然狀態(tài)下持續(xù)失水，選取不同失水程度(即不同干旱脅迫程度)下的植物葉采樣進行水分傳導測定。
[0016]測定過程如下:
1、將植物或植物枝條用黑色塑料袋包裹密封，防止葉面蒸發(fā)，使得不同位置的葉水勢達到平衡，用壓力室水勢儀 23 (Model 1000, PMS Instrument Company, Albany, OR,USA)測定植物葉初始水勢(


^ leaf—Ο) ?
2、量筒11中盛足量的、經(jīng)抽濾、去空氣的KCL溶液12；
3、供電裝置8連接電源，指示燈亮起，打開供電裝置8的電源開關(guān)，光源2開始補光，風扇7開始轉(zhuǎn)動；`
4、照度計檢測葉水分傳導位置處的光強，通過光照調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)光照；溫濕計4對葉放置位置溫度進行監(jiān)測，葉溫度保持在23°C~28°C之間；
5、將注射器22與連接具葉柄的葉帽卡套式接頭5相接，抽取透明塑料導管6和具葉柄的葉帽卡套式接頭5中的空氣，使得量筒11中的K C L溶液12充滿整個透明塑料導管6，直至帽卡套式接頭5的頂端；
6、在超純水中剪取植物葉，葉柄部分纏適量的自封袋，之后將具葉柄的帽卡套式接頭5的頂端和量筒11中K C L液面保持平齊，移去注射器22，連接葉柄，緩慢擰緊帽卡套式接頭5的螺帽，直至帽卡套式接頭5無溶液滲出為止；
7、擦干帽卡套式接頭5，檢查裝置是否漏液，若漏液，重新對葉進行固定；之后將葉固定在不銹鋼架I擱板上，要求葉的高度要略高于量筒IlKCL的液面的高度，保證水的消耗是由蒸騰產(chǎn)生；
8、打開電腦中的電子天平連接軟件(電子天平自帶軟件)，隔30-60秒對葉耗水數(shù)據(jù)進行傳輸和記錄一次，并顯示在E xcel文檔中，每個樣測定時間為30 min,結(jié)束時對文檔進行保存；
9、將測定完水分傳導的葉及時放入自封袋，封口，平衡20分鐘后測定最終葉水勢
(^ leaf-fin^ ;
10、水勢測定后對葉面積進行掃描，計算單位時間內(nèi)單位葉面積單位水勢下的葉水分傳導速率，K lMf = FAT / ￥leaf_fin (kg s-1 m_2 MPa-1LFAT=EAVAleaf，其中 E 為 KCL 溶液的蒸騰量，T為時間，Aleaf為葉面積，Ψle;ae;af-fin為最終葉水勢；
11、比較VlMf_fin和Vleaf-O，選擇水勢值較低者，以水勢為橫坐標，以K ^#為縱坐標，繪制水分傳導脆弱性曲線，并通過方程Sigmoidal (Kleaf=a/ (1+exp (~b ( Ψleaf-c))擬合,其中a為葉最大水分傳導速率，b為線性回歸斜率，c為葉喪失50%水分傳導時所對應(yīng)的水勢(見圖6)，對葉水勢和K leaf進行擬合，方程為Kleaf=12.46/(1+exp (1.43 Uleaf _2.89)，葉喪失50%水分傳導時所對應(yīng)的水勢c為2.89。
[0017]12、比較不同植物葉水分傳導脆弱性曲線和喪失50%水分傳導時所對應(yīng)的水勢，植物c值越大者，抗旱能力越強，干旱適應(yīng)性越好。
[0018]實施例2:
將不具葉柄的植物葉基部敷2-3層自封膜，連接到不具葉柄的葉帽卡套式接頭5上，其操作步驟與實施例1的6~12相`同，得到不具葉柄葉的水分傳導速率。
【權(quán)利要求】
1.一種植物葉水分傳導測定儀，主要由不銹鋼架(I)、光源(2)、盛水容器(3)、溫濕計(4)、帽卡套式接頭(5)、透明塑料導管(6)、風扇(7)、供電裝置(8)、電子天平(9)、導管在電子天平上的固定裝置(10)、量筒(11)、KCL溶液(12)、數(shù)據(jù)線(13)、筆記本電腦(14)構(gòu)成，其特征是不銹鋼架(I)頂層正上方置有光源(2)，架擱上放置盛水容器(3)，支架中層置有溫濕計(4)和帽卡套式接頭(5)，葉柄通過帽卡套式接頭(5)與透明塑料導管(6)連接，不銹鋼架(I)下層支架頂部固定風扇(7)，底部置有供電裝置(8)，連接葉柄的透明塑料導管(6)穿出不銹鋼架(1)，通過導管在電子天平上的固定裝置(10)，浸入電子天平玻璃罩內(nèi)量筒(11)中的K C L溶液(12)，盛有K C L溶液(12)的量筒放置電子天平(9)上，電子天平(9 )與電源相接，再通過數(shù)據(jù)線(I 3 )與電腦(14 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植物葉水分傳導測定儀，其特征是:帽卡套式接頭5分兩種:一種用來連接具葉柄的葉，是由I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(15)、1 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽(16)、1 #橡膠(17)構(gòu)成，其特征是I #橡膠(17)內(nèi)嵌I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(15)，I #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽(16)內(nèi)螺紋旋入I #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(15)的外螺紋中，呈一體；另一種用來連接不具葉柄的葉，是由2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(18)、2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽(19)，硬質(zhì)塑料(20)和2 #橡膠(21)構(gòu)成，硬質(zhì)塑料(20)嵌入2 #橡膠(21)中，2 #橡膠(21)再嵌入2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(18)的卡槽中，2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺帽(19)內(nèi)螺紋旋入2 #不銹鋼帽卡套式接頭螺栓(18)凹槽的外螺紋中，呈一體。
【文檔編號】G01N5/00GK103499508SQ201310418425
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】方向文, 陳富裕 申請人:蘭州大學