本實用新型涉及一種植物生理學(xué)實驗裝置，具體地說是一種能夠測定馬鈴薯根壓和蒸騰拉力的裝置。

背景技術(shù)：

蒸騰作用是水分從植物體表面（主要是葉）以水蒸氣狀態(tài)散失到大氣中的過程，與物理學(xué)的蒸發(fā)過程不同，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)雜的生理過程。蒸騰作用的生理意義有下列三點：1．蒸騰作用是植物對水分的吸收和運輸?shù)囊粋€主要動力，即蒸騰拉力。2．由于礦質(zhì)鹽類要溶于水中才能被植物吸收和在體內(nèi)運轉(zhuǎn)，蒸騰作用是對水分吸收和流動的動力，因此，礦物質(zhì)也隨水分的吸收和流動而被吸入和分布到植物體各部分中去。3．蒸騰作用能夠降低葉片的溫度。太陽光照射到葉片上時，大部分能量轉(zhuǎn)變熱能，蒸騰作用能降低葉片的溫度避免被灼傷。

蒸騰拉力是由于植物的蒸騰作用而產(chǎn)生一系列水勢梯度，使導(dǎo)管中的水分上升的一種力量。當(dāng)氣孔張開后，氣孔下腔附近的葉肉細胞因蒸騰失水，水勢下降，所以從相鄰細胞奪取水分，失水的細胞又從旁邊的另一個細胞取得水分，如此下去，從氣孔下腔到葉脈導(dǎo)管，再到葉柄、莖的導(dǎo)管，最后到根系導(dǎo)管之間就形成了一系列的水勢梯度，最后引起根系從外界土壤環(huán)境中吸收水分。這種力量完全是由于葉片的蒸騰作用而形成的，不需要消耗代謝能，因此認為是一種被動吸水，也是植物吸水的主要方式。

根壓指的是植物通過消耗能量，通過主動吸收離子，水分隨濃度差往上沿木質(zhì)部運動的生理過程。根壓是植物體除蒸騰作用外第二個為水分逆重力流動提供動力的過程。水和溶解其中的離子通過質(zhì)外體到達根的內(nèi)皮層，為內(nèi)皮層細胞間凱氏帶所阻，不能自由擴散到內(nèi)面。內(nèi)皮細胞上載體蛋白選擇性運載離子。離子于是從質(zhì)外體途徑進入到共質(zhì)體途徑。此過程離子是逆濃度運輸，植物需消耗ATP以完成這一過程。離子運動的結(jié)果，造成內(nèi)皮層離子濃度高于外面。水分自然會隨濃度梯度往中柱流動，進入木質(zhì)部，被往上引導(dǎo)到植物其他器官。

在濕度較大蒸騰作用很弱的情況下（清晨或夜晚），建立起根壓的植物，其木質(zhì)部的水通過葉緣維管束末端管胞處的排水孔滲出，表現(xiàn)為葉片邊緣有水滴存在，這種現(xiàn)象稱為吐水。傷流現(xiàn)象指從受傷或折斷的植物組織中溢出處液體的一種現(xiàn)象，當(dāng)橫向截斷植物的莖，等待兩三分鐘后，會發(fā)現(xiàn)橫截面上布滿水珠。流出的汁液是傷流液。不同植物傷流程度不同，葫蘆科植物傷流液多，稻、麥等的較少。同一植物在不同季節(jié)中根系生理活動強弱、根系有效吸收面積大小等都直接影響傷流液的多少。吐水和傷流都說明根壓的存在。

根壓一般較低，大多數(shù)植物的根壓0.05-0.5MPa，某些木本植物和葡萄的根壓則更大一些。在正常情況下，根壓對植物所起的作用是有限的，在春季葉片未展開時，蒸騰作用很弱的植株，主動吸水所形成的根壓才成為主要吸水動力。一切影響植物根系生理活動的因素都會影響植物根系根壓作用的吸水。

綜上所述，植物根壓和蒸騰拉力是植物吸收水分的兩大主要動力，因此在植物水分吸收，抗旱性，節(jié)水灌溉等領(lǐng)域的研究中需要測量根壓和蒸騰拉力。而現(xiàn)有技術(shù)中未見方便，靈敏的測量儀器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)，采用能夠密封的玻璃管，用水密封住一段空氣，另一端連接植物莖的斷面。植物蒸騰吸收玻璃管內(nèi)空氣體積增大，壓強變小，或植物在根壓作用下傷流，管內(nèi)空氣體積減小，壓強變大，根據(jù)理想氣體方程（克拉伯龍方程）計算出蒸騰拉力或根壓。

為了達到上述目的，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案：

一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)，其包括：固定機構(gòu)和測定裝置，所述固定機構(gòu)包括：測量臺、莖固定器、水平儀；所述測定裝置包括：玻璃管、閥門1、閥門2、閥門3、閥門4、儲水箱、溫度計、橡膠管、橡皮套。莖固定器、水平儀和測定裝置都放置在測量臺上；橡皮套、閥門3、橡膠管、閥門4、儲水箱、閥門1、玻璃管、閥門2依次連接。

優(yōu)選地，所述玻璃管上有均勻的刻度，能讀出氣體體積大小，玻璃管的內(nèi)徑根據(jù)水的表面張力能夠使水在玻璃管內(nèi)形成水柱，經(jīng)計算內(nèi)徑為0.1-50mm為宜。

優(yōu)選地，所述測量臺為一折疊小桌，桌腿能夠伸縮以調(diào)節(jié)高度。

優(yōu)選地，所述橡皮套為彈性橡膠制成，能夠密封莖的斷面。

優(yōu)選地，所述閥門3的出口能夠連接注射器。

優(yōu)選地，所述莖固定器為金屬支架，通過螺栓固定切下的植物枝條。

優(yōu)選地，所述溫度計放置在玻璃管旁邊，測量實驗溫度。

優(yōu)選地，所述玻璃管還可以在其一端設(shè)有小孔，能將溫度計套一橡皮環(huán)再塞入小孔，直接測量玻璃管內(nèi)氣體溫度。

優(yōu)選地，所述玻璃管還可以在其一端的內(nèi)側(cè)安裝溫度傳感器，利用導(dǎo)線穿過玻璃管壁，連接電子溫度計測量管內(nèi)空氣溫度。

優(yōu)選地，所述玻璃管還可以放置在恒溫箱內(nèi)，使玻璃管溫度恒定。

一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定方法，包括以下操作步驟：

（1）實驗準備：將上述植物根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)帶到溫室或者田間，調(diào)節(jié)測量臺高度，使之與將要截取的莖截面相當(dāng)。

（2）玻璃管注水：手持玻璃管閥門2一端，使玻璃管豎直，用細繩扎住橡皮套，再用注射器連接閥門3，打開閥門2，用注射器往玻璃管內(nèi)注水直到水面上升到玻璃管2/3處停止，同時關(guān)閉閥門2。

（3）連接植物莖斷面：輕輕截斷待測植物的莖，使斷面平整，將橡皮套套在斷面上，再用封口膜纏繞數(shù)周，使之密封良好；解開扎橡皮套的細繩；橡皮套與植物斷面接觸處充滿水。

（4）觀察：將玻璃管平放與植物斷面等高，觀察并記錄氣體體積和氣體溫度，在蒸騰拉力作用下，植物蒸騰消耗水，氣體體積擴大；在根壓作用下，植物莖斷面?zhèn)?，玻璃管?nèi)水增多，氣體體積變??；直到平衡時（氣體體積不再變化）記錄氣體體積和溫度。

（5）計算：測量前玻璃管內(nèi)空氣為大氣氣壓，根據(jù)實驗當(dāng)?shù)睾０慰芍?；玻璃管?nèi)氣體滿足理想氣體的條件，并且玻璃管內(nèi)氣體物質(zhì)的量不發(fā)生變化，因此，根據(jù)前后兩次體積和溫度（可將玻璃管放在恒溫箱內(nèi)，使溫度不變）即可計算出測量前后玻璃管內(nèi)氣體的壓強，壓強差即為根壓和蒸騰拉力，計算公式如下：

PV=nRT

其中，

P—為玻璃管內(nèi)氣體氣壓，單位為Pa；

V—為玻璃管內(nèi)氣體體積，單位為m³

n—為玻璃管內(nèi)氣體物質(zhì)的量，單位為mol；

R—為常量，數(shù)值和單位為8.31Pa·m³·mol^-1·K^-1

T—為玻璃管內(nèi)氣體溫度，單位為K。

有益效果：本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，操作簡單，采用兩套裝置即能同時測量同一植株的根壓和蒸騰壓力，從而計算出植物總的吸水動力，此外該測量系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)田間測量。

附圖說明

圖1是本實用新型一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)溫度計連接示意圖；

圖3是本實用新型一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)溫度傳感器連接示意圖；

圖4是本實用新型一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)測定根壓示意圖；

圖5是本實用新型一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)測定蒸騰拉力示意圖。

具體實施方式

為使實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。這些優(yōu)選實施方式的示例在附圖中進行了例示。附圖中所示和根據(jù)附圖描述的本實用新型的實施方式僅僅是示例性的，并且本實用新型并不限于這些實施方式。

在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實用新型的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了關(guān)系不大的其他細節(jié)。

實施例1

本實施例提供了一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)，如圖1所示，其包括：固定機構(gòu)和測定裝置，所述固定機構(gòu)包括：測量臺9、莖固定器7、水平儀10；所述測定裝置包括：玻璃管12、閥門1、閥門2、閥門3、閥門4、儲水箱5、溫度計8、橡膠管11、橡皮套6。莖固定器7、水平儀10和測定裝置都放置在測量臺上；橡皮套6、閥門3、橡膠管11、閥門4、儲水箱5、閥門1、玻璃管12、閥門2依次連接。

進一步地，所述玻璃管12上有均勻的刻度，能讀出氣體體積大小，玻璃管12的內(nèi)徑根據(jù)水的表面張力能夠使水在玻璃管12內(nèi)形成水柱，經(jīng)計算內(nèi)徑為0.1-50mm為宜。

進一步地，所述測量臺9為一折疊小桌，桌腿能夠伸縮以調(diào)節(jié)高度。

進一步地，所述橡皮套6為彈性橡膠制成，能夠密封莖的斷面。

進一步地，所述閥門3的出口能夠連接注射器。

進一步地，所述莖固定器7為金屬支架，通過螺栓固定切下的植物枝條。

進一步地，所述溫度計8放置在玻璃管12旁邊，測量實驗溫度。

進一步地，所述玻璃管12還可以放置在恒溫箱內(nèi)，使玻璃管12溫度恒定。

如附圖2，所述玻璃管還可以在其一端設(shè)有小孔，能將溫度計8套一橡皮環(huán)塞入小孔，直接測量玻璃管8內(nèi)氣體溫度。

如附圖3，所述玻璃管還可以在其一端的內(nèi)側(cè)安裝溫度傳感器13，利用導(dǎo)線穿過玻璃管壁，連接電子溫度計14測量管內(nèi)空氣溫度。

實施例2

本實施例提供了一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定方法，如圖4和5所示，包括以下操作步驟：

（1）實驗準備：將上述植物根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)帶到溫室或者田間，調(diào)節(jié)測量臺9高度，使之與將要截取的莖截面相當(dāng)。

（2）玻璃管注水：手持玻璃管閥門2一端，使玻璃管9豎直，用細繩扎住橡皮套6，再用注射器連接閥門3，打開閥門2，用注射器往玻璃管9內(nèi)注水直到水面上升到玻璃管2/3處停止，同時關(guān)閉閥門2。

（3）連接植物莖斷面：輕輕截斷待測植物的莖，使斷面平整，將橡皮套6套在斷面上，再用封口膜纏繞數(shù)周，使之密封良好；解開扎橡皮套6的細繩；橡皮套6與植物斷面接觸處充滿水。

（4）觀察：將玻璃管12平放與植物斷面等高，觀察并記錄氣體體積和氣體溫度，在蒸騰拉力作用下，植物蒸騰消耗水，氣體體積擴大；在根壓作用下，植物莖斷面?zhèn)?，玻璃?2內(nèi)水增多，氣體體積變??；直到平衡時（氣體體積不再變化）記錄氣體體積和溫度。

（5）計算：測量前玻璃管12內(nèi)空氣為大氣氣壓，根據(jù)實驗當(dāng)?shù)睾０慰芍?；玻璃?2內(nèi)氣體滿足理想氣體的條件，并且玻璃管12內(nèi)氣體物質(zhì)的量不發(fā)生變化，因此，根據(jù)前后兩次體積和溫度（可將玻璃管放在恒溫箱內(nèi)，使溫度不變）即可計算出測量前后玻璃管12內(nèi)氣體的壓強，壓強差即為根壓和蒸騰拉力，計算公式如下：

PV=nRT

其中，

P—為玻璃管內(nèi)氣體氣壓，單位為Pa；

V—為玻璃管內(nèi)氣體體積，單位為m³

n—為玻璃管內(nèi)氣體物質(zhì)的量，單位為mol；

R—為常量，數(shù)值和單位為8.31Pa·m³·mol^-1·K^-1

T—為玻璃管內(nèi)氣體溫度，單位為K。

綜上所述，本實用新型提供了一種馬鈴薯根壓和蒸騰拉力測定系統(tǒng)，采用能夠密封的玻璃管，用水密封住一段空氣，另一端連接植物莖的斷面。植物蒸騰吸收玻璃管內(nèi)空氣體積增大，壓強變小，或植物在根壓作用下傷流，管內(nèi)空氣體積減小，壓強變大，根據(jù)理想氣體方程（克拉伯龍方程）計算出蒸騰拉力或根壓。

以上所述僅是本申請的具體實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護范圍。