Способ определения устьичного сопротивления листьев растений Советский патент 1991 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному и биологическому приборострое- нию и предназначено для контроля физиологического состояния растений, в частности диффузионного сопротивления устьиц листьев.

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости способа.

На фиг.1 и 2 даны схемы осуществления предлагаемого способа.

Способ заключается в том, что при одном постоянном значении влажности воздуха производят отсчеты температуры листа и эвапориметра, устанавливают новое постоянное значение влажности воздуха, производят отсчеты установившихся значений температуры листа и эвапориметра, рассчитывают приращения температур листа и эвапориметра, определяют устьичное сопротивление по формуле

Hs Kf|b-, А 1л

GJ Ю Јь

где АТЭ - приращение температуры эвапориметра;

ДТл - приращение температуры листа, К - полуэмпирическая постоянная, зависящая от конструкции камеры и температуры воздуха.

Сущность предложенного способа заключается в том, что лист 1 исследуемого растения помещают в камеру 2, выполненную из прозрачного материала (что предотвращает световую реакцию устьиц) Через

VJ

камеру 2 с постоянным расходом прокачивается воздух. Величина расхода подбирается такой, чтобы обеспечить скорость движения воздуха в камере, близкую к естественной, обычно в пределах 0,1-0,5 м/с. С помощью устройства 3 поддерживают постоянную влажность воздуха в камере 1. Ее начальное значение обычно соответствует влажности окружающего воздуха и не лимитируется.

Затем производят отсчеты значений температур листа 1 иэвапориметра4. После этого с помощью устройства 3 изменяют влажность поступающего в камеру воздуха. Величина этого изменения определяется из следующих соображений. Для повышения наблюдаемой реакции листа и эвапоримет- ра следует стремиться к максимально возможному изменению влажности. Однако в некоторых, достаточно редких случаях значительное изменение влажности воздуха может вызвать устьичную реакцию. Поэтому следует ограничиваться изменениями, составляющими 20-30% относительной влажности. При этом направление изменения (повышение или понижение) значения не имеет. После установления нового температурного режима листа и эвапориметра вновь производятся отсчеты их температур. Затем вычисляются приращения температур как разность значений, полученных при различной влажности воздуха. Приращения подставляются в расчетную формулу и вычисляется искомое значение устьичного сопротивления.

Величина полуэмпирической постоянной К, входящей в расчетную формулу, определяется следующим выражением:

(1+ҐffV

где Ra - диффузионное сопротивление при- листного пограничного слоя воздуха;

L- удельняя теплота парообразования;

Со концентрация насыщенного водяного пара пр . температуре воздуха Тв;

а ( Оо Со

Те;

а - коэффициент конвективной теплоотдачи.

Значение внутрискобочной части выражения зависит только от температуры воздуха и может быть достаточно точно рассчитано. Значение Ra определяется, главным образом, конструкцией камеры и скоростью движения воздуха в ней. Поэтому ее целесообразно оценивать экспериментально.

П р и м е р 1. Лист 1 исследуемого растения помещают в камеру 2 устройства (фиг.2). Насос 2 прокачивает воздух через камеру 2 с постоянным расходом. На этом

этапе воздух с помощью вентиля 6 направляют по байпасному каналу 7 в обход термостата 8. При этом влажность на входе в камеру 2 равна влажности окружающего воздуха, которая составляла 70% относительной влажности.

Отсчеты показаний термопар, рабочие спаи которых прикреплены к листу и эвапо- риметру 4, составили: для термопары 9 (лист) - плюс 20 мкВ; для термопары 10

(эвапориметр) - минус 5 мкВ.

На следующем этапе вентилем 6 поток воздуха направляют через барботер 11, температура в котором на 10°С ниже окружающей, равной 20°С. При этом влажность

воздуха на входе в камеру 2 35%, а показания термопар следующие: для термопары 9 (лист) - минус 18 мкВ; для термопары 10 (эвапориметр) - минус 110 мкВ.

Относительные приращения показаний

термопар составили: для термопары 9 (лист) - 38 мкВ; для термопары 10 (эвапориметр) - 105 мкВ.

Подстановка в расчетную формулу дала значение устьичного сопротивления Rs

450 с/м.

В формулу подставлена постоянная К для данного прибора при 20°С, равная 256 с/м. Она была определена заранее при калибровке прибора следующим образом.

При прокачке воздуха через камеру

влажность Св на входе 9,2 10 кг/м . Температура эвапориметра 20°С. По формуле Магнуса было рассчитано значение Сэ, равное 17,4 кг/м3. За 1 ч с эвапориметра

испарилось 0,39 мл воды, т.е. интенсивность эвапорации 1,09 10 кг/с. Площадь испаряющей поверхности эвапориметра 10 см

или м2. Тогда с/м.

Коэффициент К составил К 256 с/м.

П р и м е р 2. Измерения проводят в условиях примера 1 с одним отличием: температура в барботере 11 равна температуре окружающего воздуха, т.е. 20°С. При начальной влажности воздуха 70%

получены следующие отсчеты: для термопар 9 (лист) - плюс 20 мкВ; для термопар 10 (эвапориметр) - минус 5 мкВ.

При подключении барботера влажность

на входе в камеру составила 100%. Получены следующие отсчеты: для термопары 9 (лист) - плюс 31 мкВ; для термопары 10 (эвапориметр) - плюс 25 мкВ.

Относительные приращения составили: для термопары 9 (лист) - 11 мкВ; для термопары 10 (эвапориметр) - 30 мкВ.

Расчет по формуле дал значение устьич- ного сопротивления Rs « 440 с/м.

Предлагаемый способ определения ус- тьичного сопротивления значительно более прост по сравнению с известным, включает минимальное число измерений абсолютных величин и обеспечивает более высокую точ- ность.

Способ приобретает особенно значительные преимущества при исследованиях растений в установках искусственного климата (УИК) и фитокамерах, так как они снаб- жены необходимыми для его осуществления устройствами кондиционирования воздуха. В этом случае для получения возможности измерения устьичного сопротивления достаточно разместить на листьях исследуемых растений датчики температуры, а в рабочем объеме УИК - эвапориметр. Далее в ходе биологического эксперимента периодически производят ступенчатое изменение влажности воздуха, регистрируют наблюдаемые отклонения температуры листьев и эвапориметра и затем рассчитывают устьичное сопротивление каждого листа. Способ дает возможность оценки устьичного сопротив-

ления одновременно для большого числа листьев, что выгодно отличает его от всех известных.

Формула изобретения Способ определения устьичного сопротивления листьев растений, включающий помещение листа в камеру, прокачивание через последнюю воздуха и измерение температуры листа и эвапориметра. отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости способа, измерение температуры листа и эвапориметра проводят при постоянной влажности воздуха, затем изменяют влажность воздуха в камере и повторно измеряют температуру листа и эвапориметра, рассчитывают приращение температуры листа и эвапориметра. а устьичное RS сопротивление рассчитывают по формуле

RS K

ДТэ ДТЛ

- 1

где ДТЭ - приращение температуры эвапориметра;

ЛТЛ - приращенеие температуры листа;

К - полуэмпирическая постоянная

Изобретение относится к сельскохозяйственному и биологическому приборострое- нию и предназначено для контроля физиологического состояния растений в частности диффузионного сопротивления устьиц листьев растений. Цель изобретения повышение точности и снижение трудоемкости Для этого лист помещают в камеру с прокачиваемым воздухом и при постоянной влажности воздуха в камере, поддерживаемой устройством, производят отсчеты температуры листа и эвапориметра Затем изменяют влажность воздуха в камере и производят отсчеты установившихся значений температур листа и эвапориметра. После этого рассчитывают приращение температур листа и эвапориметра и определяют устьичное сопротивление по формуле Rs К (АТэ/АТл - 1), где ДТЭ относительное приращение температуры эвапориметра; АТЛ - относительное приращение температуры листа К - полуэмпирическая постоянная 2 ил

Фиг. f

т.

Фиг Z