Способ определения интенсивности транспирации растений Советский патент 1986 года по МПК A01G7/00 

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, приборостроению и предназначено для контроля водного режима растений, в ча стности интенсивности транспира 1.ХИИ, а также для излучения вопросов физиологии растений.

Цель изобретения - повьштение точности определения.

На фиг. 1 изображена схема, пояс няющая предлагаемый способ; на фиг. 2 - устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 - устройство в сборе с прищепкой для закрепления на листе.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность листа 1 накладывают устройство для реализации способа, которое формирует .столб 2 непод вижного воздуха диаметром d и высотой h. В сечениях 3 и 4, расположенных на расстоянии t друг от друга, измеряют абсолютную влажность воздуха С н Затем рассчитывают при- веденную к единице листовой поверхности интенсивность транспирации по формуле

Диффузионное движение молекул водяного пара начинается с испаряющих поверхностей стенок мезофилла листа и идет через подустьичные полости 5, устьица 6, столб 2 воздуха, и далее молекулы HjO смешиваются с окружающим воздухом. До1я определения интенсивности диффузионного потока достаточно измерить на любом участке йути разность концентраций пара при известном диффузионном сопротивлении между точками измерения. Диффузионное сопротивление между сечениями 3 и 4 равно

- г - - е д

откуда находим плотность потока водяного пара

т - п С г

X -гЦ 75

Р

Это выражение предсталяет собой упрощенную запись закона концентра- 1Ц1ОННОЙ диффузии Фика для однородного потока.

20 2

Входящие в выражение велртины С, и С измеряются, величина t фиксирована и измеряется по условиям осуществления способа, значение Д находят из таблиц или по следующей формуле:

,-0 лбчо-П-) ЬОьл:

j,-u,/. ID lu 273 Р

где Т - температура воздуха. К; Р - давление воздуха,Па.

Для того, чтобы при формировании столба 2 не нарушался естест- венньп уровень транспирации, диффузионное сопротивление столба

h

h Д

не должно превьшшть сопротив

ление пограничного слоя Гд на открытой поверхности листа. В случае, когда устьичное сопротивление г. превышает сопротивление пограничного слоя , достаточно выполнить условие Г|. «- Tj, ,

Для кукурузы, например, минималь-- нов устьичное сопротивление верхней стороны листа составляет примерно 500 с/м. Отсюда находим, что при полностью открытых устьицах длина столба должна удовлетворять условию h г.Д 500-0,245- ,10 1 2,3 -1 О з м.

В спокойном воздухе значение Гд достигает 1000 с/м. Поэтому длина столба h в этом случае может превь - шать 10 мм даже при полностью открытых устьицах.

Устройство для реализации способа содержит цилнвдрическую прозрачную трубку 7, в верхней и нггжней части которой на расстоянии Е друг от друга расположены датчики 8 и 9 влажности. При наложении устройства на участок листа ос1говаиие трубки 7 mioTiiO прилегает к его поверхности, для чего к основанию может быть прикреплено кольцо 10 из эластичного материала. После этого транспирация. с огражденной поверхностью листа может осуществляться только через огражденный трубкой 7 обьем . Для предотвращения конвективного движения воздуха внутри трубки 7 ее диаметр выбирают из условия G,,., где Gf, - критерий Грасгофа; Рр - критерий Праидтля.

Раскрывая критерии и учитывая, что для воздуха Р,,7 получаем

3

l г

d3 . 1/,30,

- коэффициент теплового расширения воздуха; g - ускорение свободного падения ; йТ - разность температур листа

и окр окающего воздуха; - кинематическая вязкость

воздуха. Для и получаем

а(

300

9,81-3

Мб мм,

Минимальное значение d определяется размерами датчиков 8 и 9. Он- . тимальная длина h трубки 7 определяется в каждом конкретном случае в зависимости от условий эксплуатации и вида исследуемого растения. В общем случае следует выполнить хотя бы одно из условии

-

h 5Например, минимальное устьичное сопротивление березы (Betuta verru- cosa) составляет примерно 1880 с/м, что эквивалентно слою неподвижного воздуха толщиной 4 мм, У купены (Ро- lygonattim officinate) минимальное значение г составляет 1000 с/м, что эквивалентно слою толщиной 21 мм. Таким образом, в случае использования березы трубка длиной мм ( с/м) при полиостью открытых устьицах ( с/м) и достаточно сильном ветре (Гд- 50 с/м) оказывает определенное влияние на интенсивност транснирации. Во втором случае трубка длиной 10 мм практически не будет оказывать влия1птя на транспирацию листьев купены в любых условиях.

В качестве датчиков влажности воздуха могут быть использованы электрические абсорбционные преобразователи или хлористолитиевые подогревные микрогигрометры.

При использовании абсорбционных преобразователей датчики 8 и 9 должны включать в себя термопреобразова- тели. Подогревные микрогигро {етры также содержат термопреобразователи, как неотъемлемую часть их конструкци

10

15

20 25

30 35 40 45

50

55 .

1204

Датчики 8 и 9 занимают часть сечения воздушного столба, ограниченного трубкой 7. Поэтому для сохранения постоянной площади сечения трубка 7 может быть снабжена кольцевыми углублениями 11 и 12.

Материалом для изготовления трубки 7 может служить оргстекло 1ши оптический полистирол. Кольцо 10 может быть изготовлено из поливишшхлорида ПХВ-Э. Типичные размеры трубки: 15 мм, мм.

Для закрепления устройства на листе растения .трубка 7 может быть снабжена прищепкой 13, При работе в условиях сильного ветра в верхнем, откры- , том для работы торце трубки размещают решетку, защищающую огражденный объем от внешних воздушных потоков.

Пример, Над частью листа томата накладыванием трубки cфop даpo- ван воздушный столб высотох ,MM, На расстоянии одного миллиметра от верхнего и нижнего торца трубки располагают абсорбир аощие поверхности Датчиков влажности. Расстояние между сечениями с контролируемой влажностью составляет, таким образом, 10 мм, т.е. мм. Измеренные значения относительной влажности сос- .тавляют: С, 65% (вблизи листа); (-( (вблизи открытого конца трубки) .

Всле7 ;ствие транспираций температура листа несколько ниже окружающей, и .термопреобразователи, вмонтирован- , ные Б датчики влажности, дают следую- дие показания:

t 20 С (вблизи листа);

t,,

I,

Находят зна-чение абсолютной влажности

С, 217 .0,,25 (г/м);

,,72 (г/м ).

. Находят коэффициент диффузии для средней температуры 21 С и дав- ления воздуха Р 1,0f- 10 Па (760 мм рт.ст.)

,216 .) 1,8,1

; 24,68-10- (м2/с).

Определяют интенсивность транспи- радии

Т 24 68-10-«- -b b-H:bi.Ii:10± . ip /4,00 iu 1040,3,8.1(.и дм ч

Пусть в процессе опыта прилист- ная влажность возросла до 90%, Тогда

,,58 г/м ;

М

Т 24,68-10

гМ5,58-10 Д-9,

ЮПО-

мл

«0,52г-J- , д,г

т.е. транспирация возросла в 3 раза.

Таким образом, по сравнению с используемыми летодами измерения интенсивности транспирации путем опре- деления концентрации водяного пара на входе и выходе транспирационной камеры предлагаемый способ значительно упрощает процесс измерения.

Изобретение может быть использовано для измерения других газообменных функций растения -.интенсивности фотосинтеза и дыхания. В этих случаях измеряются концентрации СО в двух сечениях формируемого столба.

воздуха. Расчет потока углекислого . газа осуществляется по формуле, в которую подставляются измеренные концентрации COg (целесообразно использовать потенциометрическиедатчики.

Фи9.3

Редактор Е. Копча

Составитель Е. Шкрадюк

Техред О.ГортвайКорректор И. Эрдейи

Заказ 3213/2

Тираж 679Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4