一种原位监测连体植物器官实时水压的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种原位监测连体植物器官实时水压的方法和装置。该方法和装置先应用给定外压设置和水流量测量仪测定通过连体植物器官的水流量随给定外压的变化，再应用水压计算器绘制水流量测定值与给定外压之间的相关曲线，获取相关关系方程，得到植物器官实时水压。本发明专利技术不仅简单易行，操作简便，而且植物器官水压测定过程不受环境温度和湿度的影响，并易于实现远程遥控数据采集和传输。原位监测连体植物器官实时水压可告知人们植物在什么时候需要灌溉多少水，还可帮助人们测定植物水分状态，探索植物水分关系，能在农业生产、林业生产和植物科研诸多领域大范围应用。

Method and device for monitoring in-situ hydraulic pressure of conjoined plant organs in situ

The invention relates to a method and a device for in-situ monitoring the water pressure of a conjoined plant organ in real time. Determination of water flow through conjoined plant organs with a given the method and the device used a given external pressure and external pressure of the water flow measurement instrument, and application of hydraulic calculator draw water flow measured and given the external pressure and the relationship between the curve, obtain the correlation equation, get the real-time pressure of plant organs. The invention not only is simple and easy to operate, but also has no influence on the water pressure measurement process of the plant organ, and is easy to realize remote remote control data collection and transmission. In situ monitoring integrated plant organ real-time hydraulic pressure can be telling people to plant in what time irrigation needs much water, can also help people to explore the determination of water status of plants, plant water relations, can be used in agricultural production, forestry production and scientific research in many fields, a wide range of plants.

【技术实现步骤摘要】
一种原位监测连体植物器官实时水压的方法和装置
本专利技术涉及植物水分状态测定
，特别是一种原位监测连体植物器官(包括根、茎、叶、花和果实)实时水压的方法和装置。
技术介绍
水是植物体内含量最多的物质，它不仅影响地面植被的种类和分布，还影响着各种农作物以及栽培树木和花草的生长、发育、产量和质量。因此，研究如何测定植物水分状态是非常重要的。植物器官水压是植物水分状态的一个基本度量，它与植物器官的生长发育关系极其密切，也是衡量植物体内水分亏缺程度的重要指标之一。因此，长期以来，人们一直都在探索植物器官水压的测定方法(见参考文献)。但是，因为植物器官水压多数时间低于大气压，加上植物没有类似动物心脏的器官推动液体流动，因此不能用动物血压计的原理测定植物器官实时水压。目前只能利用气压平衡原理或水蒸气压平衡原理间接推测植物器官水压，或者应用细胞压力探针技术直接测量植物细胞和导管的水压。压力室水势仪用气压平衡原理间接推测植物叶或枝条的水压。把从植株上剪下的叶或枝条放入压力室内，其剪口端通过孔隙伸出压力室外，向密封压力室施加高气压，迫使植物器官里的水重新回流到切口末端。一般认为，这时施加的气压与植物器官水压绝对值大致相等。这种方法虽然比较容易操作，但其原理尚存疑，测定数据超出常理范围，并且因其破坏性取样，无法原位监测植物器官实时水压。热电偶水势仪用水蒸气压平衡原理间接推测植物器官的水压。它通过测定水蒸气压平衡时的露点温度，确定植物材料的水势，再利用水势和水压的关系间接估算植物器官的水压。这种方法除了原理疑问和数据超常外，对测定环境温度的稳定性要求非常严格，环境温度细微变化会对测量结果产生非常大的影响，并且植物材料水蒸气压平衡需要较长的时间，因而不利于实际应用。应用细胞压力探针直接测定植物细胞和导管的实时水压。它将微米级压力探针插入植物细胞或输水导管，然后利用与探针连接的压力传感器直接测定水压。这种仪器可以连续监测植物细胞和导管水压，但是由于要将细微探针准确插入植物细胞和导管，所以对操作要求很严格，非常难用，且由于仪器设备价格昂贵(每台售价超过50万元人民币)，基本不能在实际农业生产中应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面提供一种连体植物器官实时水压的原位监测方法，应用该方法能够原位连续监测连体植物器官的实时水压。本专利技术另一方面也提供一种原位监测连体植物器官实时水压的装置，应用该装置即能够原位连续监测连体植物器官的实时水压。根据上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种原位监测连体植物器官实时水压的装置(参见说明书附图1)，该装置包括：给定外压设置、水流量测量仪和水压计算器，其中：给定外压设置提供给定外压；水流量测量仪，测量单位时间内在给定水压下通过连体植物器官吸入或排出的水量；水压计算器，根据给定水压和水流量测定值绘制相关曲线，获得相关关系方程，求得植物器官水压。水压计算器可以与水流量测量仪连接使用，也可以分开使用。它们还可以通过连接电子和/或无线通讯元件实现远程遥控，完成数据自动采集和传输。一种原位监测植物器官实时水压的方法，该方法利用压差产生液流的基本原理，假设植物器官水压(Px)和水阻(R)在短时间内可维持稳定不变，或变化很小可忽略不计，通过连体植物器官的水流量(Q)与外压(P)相关，测定Q随P的变化，可得到植物器官实时水压Px，其步骤如下：A、测定当给定外压为P1，通过连体植物器管的水流量Q1；Q1＝(P1-Px)/RB、随即测定当给定外压为P2，通过植物器管的水流量Q2；Q2＝(P2-Px)/RC、再测定当给定外压为P3，通过该植物器管的水流量Q3；Q3＝(P3-Px)/RD、根据水流量测定值Q1、Q2和Q3及给定外压P1、P2和P3，绘制水流量与给定外压之间的相关曲线，获取相关关系方程，依据该方程，当Q＝0时的外压P即为植物器官水压Px：Q＝(P-Px)/R如果Q＝0，则Px＝P从以上技术方案可以看出，本专利技术所提出原位监测植物器官实时水压的装置包括给定外压设置、水流量测量仪和水压计算器。给定外压设置提供给定外压；水流量测量仪测定在给定外压下，通过连体植物器管的水流量；水压计算器根据植物器管水流量随给定外压的变化绘制相关曲线，获取相关关系方程，得到植物器官水压。因此，本专利技术由测量通过连体植物器管的水流量随给定外压的变化实现了对植物器官实时水压的原位连续监测，使得植物器官实时水压原位监测简单易行。此外，植物器官水压测定过程对外界环境条件没有特殊要求，不受温度和湿度的影响，操作简便。显然，本专利技术所采用的方案原理简明，方便实用。原位监测连体植物器官实时水压可告知人们植物在什么时候需要灌溉多少水，还可帮助人们测定植物水分状态，探索植物水分关系，能在农业生产、林业生产和植物科研诸多领域大范围应用。附图说明图1原位监测连体植物器官实时水压的装置和方法原理示意图。AC，自动控制元件；DL，数据采集元件；FM，水流量测量仪；GEP，给定外压设置；Q，在给定外压下的水流量；P，给定外压；Px，植物器官水压；R，植物器官水阻；WD，电子无线数据传输元件；WFC，盛水密封容器。图2从下午2点15到5点50，梨树上带叶枝条实时水压变化原位监测结果。图3连续供水(方形符号，虚线)和未供水(菱形符号，实线)葡萄植株连体叶片下午测定的实时水压平均值变化。箭头表示给未供水植株开始供水。数据点为每天下午测定的实时水压平均值(测定数大于3)。误差线显示标准偏差。图4处理开始后第3天，供水(方形符号，虚线)和未供水(菱形符号，实线)葡萄植株叶片日间实时水压变化。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照说明书附图，对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：如图1所示，以连接在梨树上的当年生带叶枝为材料，无损实时水压的具体测定步骤如下：1.选连接在梨树上的枝条，将其密封在盛水容器内，将水流量测定仪安置在容器上；2.测定，外压P1＝99千帕时，Q1＝-1.2微升/秒；(负号表示水流入植物器官，下同)3.随即测定，外压P2＝94千帕时，Q2＝-0.8微升/秒；4.再测定，外压P3＝90千帕时，Q3＝-0.4微升/秒；5.求得枝条实时水压：Px＝85千帕。连续原位监测梨树带叶枝条实时水压3小时，测定结果见说明书附图2。结果显示该梨树水分供应充足，不需要灌水。实施例2：如图1所示，以盆栽葡萄植株上的叶片为材料，实时水压的具体测定步骤如下：1.选盆栽葡萄植株上的叶片，将其密封在盛水容器内，将水流量测定仪安置在容器上；2.测定，外压P1＝100千帕时，Q1＝-6.0微升/秒；3.随即测定，外压P2＝92千帕时，Q2＝-1.8微升/秒；4.再测定，外压P3＝85千帕时，Q3＝1.5微升/秒；5.求得葡萄叶片实时水压：Px＝88千帕.对连续供水和未供水的葡萄植株，连续4天原位监测各自一个叶片的实时水压，每天下午叶水压的平均值变化见说明书附图3。供水植株叶水压连续4天基本维持不变。未供水植株叶水压持续下降，第3天午后开始供水，次日叶水压回复原状，与供水植株叶水压无明显差异。供水和未供水处理第3天，选不同处理葡萄植株各自一个叶片，从早晨8点到下午7点原位监测实时水压变化，结果见说明书附图4。从下午3点50到4点20，未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位监测连体植物器官实时水压的方法，其特征在于：在给定外压P1、P2和P3条件下，测定通过连体植物器官的水流量Q1、Q2和Q3，绘制水流量与给定外压之间的相关曲线，获取相关关系方程，依据该方程，得到当Q＝0时的外压P，即为植物器官水压Px。

【技术特征摘要】
1.一种原位监测连体植物器官实时水压的方法，其特征在于：在给定外压P1、P2和P3条件下，测定通过连体植物器官的水流量Q1、Q2和Q3，绘制水流量与给定外压之间的相关曲线，获取相关关系方程，依据该方程，得到当Q＝0时的外压P，即为植物器官水压Px。2.一种原位监测连体植物器官实时水压的装置，其特征在于：该装置包括给定外压设置、水流量测量仪和水压计算器，其中：给定外压设置提供给定外压；水流量测量仪测量在给定外压条件下通过连体植物器官吸入或排出的水流量；水压计算器根据给定水压和水流量测定值绘制相关曲线，获取相关关系方程，依据该方程，求得植物器官实时水压。3.根据权利要求2所述的一种原位监测连体植物器官实时水...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓西民，邓京维，
申请(专利权)人：邓京维，
类型：发明
国别省市：北京,11