專利名稱：一種基于連通器方式的植株吸水量與耗水量的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種植株吸水量與耗水量檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種基于連通器方式的植株吸水量與耗水量的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
植物的生長(zhǎng)離不開水，水在植物-大氣-土壤中進(jìn)行循環(huán)，一方面保證了植物的生命活動(dòng)，維持了生態(tài)的平衡和發(fā)展，另一方面也是生命活動(dòng)的結(jié)果。農(nóng)田土壤水分的轉(zhuǎn)化利用與調(diào)控是以土壤一植物一大氣連續(xù)體(SPAC)為基礎(chǔ)，以植物為核心。植物從土壤中吸收水分，同時(shí)植物體內(nèi)的水分又以氣態(tài)散失到大氣中——蒸騰作用，蒸騰作用是植物的水分主要消耗方式，植物吸收的水分99%以上，通過(guò)蒸騰作用散失到大氣中。蒸騰作用不僅受外界環(huán)境條件的影響，而且還受植物本身的調(diào)節(jié)和控制，因此它是一種復(fù)雜的生理過(guò)程。Boyer指出在植物體內(nèi)的水分流動(dòng)同時(shí)受到幾種作用的影響。白天，蒸騰作用占據(jù)主導(dǎo)位置，少量的水供給細(xì)胞的生長(zhǎng)，新陳代謝和韌皮部運(yùn)輸。夜間的時(shí)候，蒸騰作用逐漸萎縮，白天占據(jù)非主導(dǎo)地位的水分運(yùn)輸在夜間占據(jù)了主要地位。植物體內(nèi)具有一定的貯水功能，也就是植物的體內(nèi)貯存一定數(shù)量的水分，白天蒸騰開始逐漸增強(qiáng)的時(shí)候，植株首先將體內(nèi)儲(chǔ)存的水，用于蒸騰，這樣就會(huì)出現(xiàn)脫水的現(xiàn)象，接著在蒸騰拉力的作用下，根部就開始吸收水分，吸收的水分用于蒸騰和緩解植株的脫水現(xiàn)象。在晚上，則發(fā)生相反的現(xiàn)象，因?yàn)檎趄v作用的減弱，植株內(nèi)的儲(chǔ)存水會(huì)增加。在正常情況下，植株體內(nèi)的組織脫水一吸水交替發(fā)生，周而復(fù)始。植物的水分活動(dòng)可以用一個(gè)公式來(lái)描述:U+T=G+HU表不植物的吸水量，T表不植物的耗水量,G表不植物的生長(zhǎng)用水，H表不植株的脫水(復(fù)水)用水。該公式表明了植物體的水分動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。從上面的分析可以看出植物根部的吸水和植物的耗水(蒸騰作用)是兩種不同步的水分傳輸狀態(tài)，植物的吸水量不一定等于植物的耗水量，因?yàn)橹参矬w內(nèi)還有一定的貯存水參與水分循環(huán)活動(dòng)。通常認(rèn)為植物的夜間耗水量為零，但是夜間同樣存在著植物根部吸水，所吸收的水分主要用于組織的復(fù)水和生長(zhǎng)需要。如何對(duì)上述變量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于理解作物的水分生理過(guò)程有極大的幫助，現(xiàn)在對(duì)植物水分的測(cè)定方法——稱重式蒸滲儀法只能檢測(cè)到植物與土壤組成的整體中的水分減少量，這種方法只是測(cè)定了整體的水分減少量，而無(wú)法測(cè)定整體內(nèi)的水分轉(zhuǎn)移量，即無(wú)法回答水分在土壤和植物體內(nèi)的運(yùn)輸轉(zhuǎn)移。因此無(wú)法達(dá)到將上述變量進(jìn)行區(qū)分的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于連通器方式的植株吸水量與耗水量的檢測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)區(qū)分檢測(cè)植株吸水量與耗水量。[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括第一容器、第二容器、第一電子天平、第二電子天平、第一密封材料、第二密封材料、連接膠管、數(shù)據(jù)線和PC計(jì)算機(jī)；第一電子天平、第二電子天平上分別放有盛放植株生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)液的第一容器和第二容器，第一容器和第二容器底部米用連接膠管連接組成連通器，第一容器、第二容器的頂部分別用第一密封材料和第二密封材料進(jìn)行密封，待測(cè)的植株經(jīng)第二密封材料插入第二容器中，通過(guò)數(shù)據(jù)線將兩臺(tái)天平與PC計(jì)算機(jī)相連。本實(shí)用新型具有的有益效果是:1、本實(shí)用新型可以同時(shí)檢測(cè)植株的吸水量與耗水量，將這兩種作用于植株水分生理的活動(dòng)分別檢測(cè)出來(lái)。避免了現(xiàn)有稱重蒸滲儀法，只能檢測(cè)耗水量，無(wú)法檢測(cè)吸水量帶來(lái)的水分轉(zhuǎn)移問(wèn)題。2、本實(shí)用新型的裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連，便于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，對(duì)植株的研究可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，減輕了數(shù)據(jù)采集時(shí)的工作量。3、通過(guò)計(jì)算機(jī)的程序，可以調(diào)整對(duì)電子天平的采集頻率，計(jì)算方法等，進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整。從而得到更為精確的植株吸水耗水狀態(tài)變化。4、本實(shí)用新型可以用于檢測(cè)植株的水分運(yùn)輸和水分生理活動(dòng)，同時(shí)該方法采用高精度天平(0.01克)，靈敏度和準(zhǔn)確性很高，可以用于其他檢測(cè)植株耗水量的方法的校準(zhǔn)方法。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施結(jié)果圖。圖中:1、第一容器，2、第二容器，3、第一電子天平，4、第二電子天平，5、第一密封材料，6、第二密封材料，7、待測(cè)的植株，8、連接膠管，9、數(shù)據(jù)線，IO、PC計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括第一容器1、第二容器2、第一電子天平3、第二電子天平4、第一密封材料5、第二密封材料6、連接膠管8、數(shù)據(jù)線9和PC計(jì)算機(jī)10 ;第一電子天平3、第二電子天平4上分別放有盛放植株生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)液的第一容器I和第二容器2，第一容器I和第二容器2底部采用連接膠管8連接組成連通器，第一容器1、第二容器2的頂部分別用第一密封材料5和第二密封材料6進(jìn)行密封，待測(cè)的植株7經(jīng)第二密封材料6插入第二容器2中，通過(guò)數(shù)據(jù)線9將兩臺(tái)天平與PC計(jì)算機(jī)10相連。用連接膠管將兩個(gè)容器的底部連接起來(lái)，構(gòu)成連通器，向連通器中加入植株生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)液，將待測(cè)的植株7放到第二容器2中，兩個(gè)容器的頂部通過(guò)密封材料進(jìn)行了密封，待測(cè)的植株與連通器組成一個(gè)整體，在這個(gè)整體中水分只能通過(guò)待測(cè)的植株的蒸騰作用散失。PC計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線就得到兩臺(tái)電子天平的實(shí)時(shí)重量變化，兩臺(tái)電子天平的重量變化代數(shù)和是整個(gè)裝置的重量減少量，該減少量就是植株的耗水量。植株的吸水作用會(huì)使第一容器1、第二容器2的水面下降，如果植株根部吸收的水分存儲(chǔ)在植株體內(nèi)，而不用于蒸騰時(shí)，第一電子天平3的重量會(huì)減少，第二電子天平4的重量增加；雖然第二電子天平4的重量是增加了，但是第二容器2因?yàn)榕c第一容器I是連通器，所以第二容器2的液位是下降了，并且第二容器2的下降量和第一容器I的下降量相同，水分從第一容器1、第二容器2轉(zhuǎn)移到待測(cè)的植株7中，兩臺(tái)電子天平的總重量沒有發(fā)生變化。當(dāng)植株吸水和耗水同時(shí)存在時(shí)，第一容器I中被植株吸收的水分可以通過(guò)第一電子天平3讀出，第二容器2中被植株吸收的水分需要通過(guò)第一容器I減少的水量以及第一容器I和第二容器2的液面面積，用公式進(jìn)行計(jì)算得到:設(shè)第一電子天平3的重量變化為AWl，第二電子天平4的變化Λ W2，SI，S2是第一容器1、第二容器2對(duì)應(yīng)的液面面積。則植株的耗水量為:T= Δ W2+ Δ Wl ；植株的吸水量為:U=AWlX (1+S2/S1)；該方法和裝置的最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠區(qū)分植株的耗水量和植株的吸水量。并且實(shí)時(shí)計(jì)算得到植株的水分吸收和耗水量。通過(guò)計(jì)算機(jī)可以對(duì)植株長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行吸水-耗水量的測(cè)定。以2012年11月17日的實(shí)驗(yàn)裝置和數(shù)據(jù)為例:實(shí)驗(yàn)中所用的兩個(gè)容器的外形為圓柱形，其內(nèi)部直徑尺寸70mm。植株放置在第二容器2中，植株的莖直徑`為13mm，所以:容器I的液面面積:S1=3846.50imz ,第二容器2的液面面積:S2=`3846.5-153.86=3692.64廁2 ;兩個(gè)容器從17日11時(shí)開
始的重量變化曲線如圖2所示，圖中的細(xì)線是插有植株的第二容器2的重量變化曲線，粗線是第一容器I的重量變化曲線，圖中的曲線反映了植株的吸水量與耗水量是不同步。根據(jù)試驗(yàn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)整理出表1，表中的數(shù)據(jù)標(biāo)明了 17日11時(shí)開始的不同時(shí)段第一電子天平3、第二電子天平4數(shù)據(jù)變化量，以及計(jì)算出來(lái)吸水量和蒸騰量。表1:17日11時(shí)開始的不同時(shí)段第一電子天平3、第二電子天平4數(shù)據(jù)變化量表格
權(quán)利要求1.種基于連通器方式的植株吸水量與耗水量的檢測(cè)裝置，其特征在于:包括第一容器(I)、第二容器(2)、第一電子天平(3)、第二電子天平(4)、第一密封材料(5)、第二密封材料(6)、連接膠管(8)、數(shù)據(jù)線(9)和PC計(jì)算機(jī)(10);第一電子天平(3)、第二電子天平(4)上分別放有盛放植株生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)液的第一容器(I)和第二容器(2)，第一容器(I)和第二容器(2)底部采用連接膠管(8)連接組成連通器，第一容器(I)、第二容器(2)的頂部分別用第一密封材料(5)和第二密封材料(6)進(jìn)行密封，待測(cè)的植株(7)經(jīng)第二密封材料(6)插入第二容器(2)中，通過(guò)數(shù)據(jù)線(9)將兩臺(tái)天平與PC計(jì)算機(jī)(10)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于連通器方式的植株吸水量與耗水量的檢測(cè)裝置。第一電子天平、第二電子天平上分別放有盛放植株生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)液的第一容器和第二容器，第一容器和第二容器底部采用連接膠管連接組成連通器，第一容器、第二容器的頂部分別用第一密封材料和第二密封材料進(jìn)行密封，待測(cè)的植株經(jīng)第二密封材料插入第二容器中，通過(guò)數(shù)據(jù)線將兩臺(tái)天平與PC計(jì)算機(jī)相連。因?yàn)閮蓚€(gè)容器是密封的，水分只能通過(guò)待測(cè)植株的蒸騰作用散失，通過(guò)天平稱取兩個(gè)容器的重量變化，該裝置可以將植株的吸水與耗水區(qū)別開來(lái)，實(shí)時(shí)計(jì)算得到植株的吸水量和耗水量。該裝置可以作為其他研究植株水分測(cè)量方法的校準(zhǔn)裝置。
文檔編號(hào)G01N5/00GK202928916SQ20122063867
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者王劍平, 張付杰, 蓋玲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)