一种测定特定频率下的植物生理电容的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，属于农业工程和农作物信息检测技术领域，该方法设定不同的频率，测定植物在不同频率下叶片的生理电容，建立不同频率下的植物叶片生理电容的耦合模型，依据模型获取被考察植物叶片在被考察的频率下的生理电容，找出理想的测定频率范围，同时还可以依据模型的参数，判别植物对环境的适应性。本发明专利技术不仅能快速找到合适的测定频率范围，而且还可以快速获得任一频率下的植物叶片的生理电容，使不同批次的测定结果具有可比性，为植物电生理研究的标准化提供技术支撑。

A method for measuring physiological capacitance of plants at specific frequencies

The invention discloses a method for measuring plant physiological capacitance at a specific frequency, which belongs to the field of agricultural engineering and crop information detection technology. This method sets different frequencies, determines the physiological capacitance of plants at different frequencies, and establishes a coupling model of physiological capacitance of plant leaf slices under different frequencies, according to the model. To obtain the physiological capacitance of the plant leaves under investigation, find the ideal frequency range, and determine the adaptability of the plant to the environment according to the parameters of the model. The invention can not only quickly find the suitable frequency range, but also quickly obtain the physiological capacitance of plant leaves at any frequency, so that the results of different batches are comparable, and provide technical support for the standardization of plant electrophysiological research.

【技术实现步骤摘要】
一种测定特定频率下的植物生理电容的方法
本专利技术涉及一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，属于农业工程和农作物信息检测
，可以快速找到合适的测定频率范围，获得任一频率下的植物叶片的生理电容，判别植物对水分亏缺的适应性。
技术介绍
在利用LCR测试仪测定植物叶片的生理电容时，通常受到多种因素的影响，如测试电压、夹持力、极板尺寸、测试频率等多种因素的影响。其中由于仪器给定的测试频率范围极宽，不同的频率测试结果相差甚远，因此，必须要寻找一种方法使不同批次的测定结果具有可比性，使不同植物之间的测试结果具有可比性。研究发现，植物组织的电容与频率的关系是曲线关系，电容容量随频率的增加而减小。利用模型拟合发现，不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型可用方程lnC＝-klnf+lnC1很好地表征，这里的C为频率f下的电容，C1为频率为1Hz下的植物叶片的电容，k是参数，lnC为电容C的自然对数，lnf为频率f的自然对数，lnC1为C1的自然对数。k值具有的生物学意义为，k值越大，作为电容属性的细胞致电效果越好，代谢也越旺盛。因此，本专利技术通过建立不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型，依据模型参数，获得任一频率下的植物叶片的生理电容，使不同批次的测定结果具有可比性，为植物电生理研究的标准化提供技术支撑。同时，通过解析模型参数的生物学意义，判别植物对环境的适应性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，以克服现有技术中难以快速找到合适的测定频率范围，多次测定叶片受损，测定结果不具备可比性的缺陷，同时，也为植物对环境的适应性的判别提供便利。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：步骤一，选取生长在不同水分环境下植物同一叶位的完全展开叶叶片，并用湿棉花包住基部，以减缓水分散发；步骤二，迅速返回实验室，清理所述叶片表面灰尘后，采摘所述的同一叶位的完全展开叶叶片；步骤三，将叶片夹在有导线连接有LCR测试仪的平行电极板之间，设置固定的测定电压，设定不同的测定频率测定待测植物叶片的生理电容；步骤四，构建不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型，获得模型的各个参数，这里的所述的不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型方程为：lnC＝-klnf+lnC1，其中C为频率f下的电容，C1为频率为1Hz下的植物叶片的电容，k是参数，lnC为电容C的自然对数，lnf为频率f的自然对数，lnC1为C1的自然对数；步骤五，根据不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数，获得待测植物合适的测定频率范围，这里的所述的根据不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数获得待测植物合适的测定频率范围的方法是，将C为50pF和2000pF分别代入lnC＝-klnf+lnC1中，求出的频率f则是合适的测定频率上下限。步骤六，将需要的被考察的频率，代入上述模型中，可计算获得被考察植物叶片在特定频率下的生理电容；步骤七，依据生长在不同水分环境下不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数判别待测植物对水分亏缺的适应性，这里所述的依据生长在不同水分环境下不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数判别待测植物对水分亏缺的适应性的方法是，以正常生长的植物为参照，比较参数k的相对大小，相对于参照，k值越大，则表明植物越适应该环境，k值越小，则表明植物越不适应该环境；用k值比来表示适应性，k值比kP计算公式为:kP＝kO/kR，这里kP为k值比，kO为被考察植物生长在特定的水分条件下的k值，kR为被考察植物生长在正常的水分条件下的k值，单位为％。本专利技术的基本原理为：电容与频率是离不开的，关系应该是很密切的，大容量的电容对高频的响应很差对低频的响应却好，而容量小的电容对低频的响应很差而对高频的响应却非常好。电容容量与频率是曲线关系，在谐振点之前，电容容量随频率的增加而减小，在谐振点之后，电容容量随频率的增加而增加。上面说的曲线关系，是电容量与频率的关系，即Z(＝ESR+jwL-j/wC)与频率的关系。在低频范围内，电容呈现容抗特性；中频范围内，主要是ESR特性；高频范围内，感抗占主导作用。简单得说，就是器件上不可避免得带有寄生电感和寄生电容。随着频率的提高，电容的电抗值将越来越接近0，而寄生电感的电抗值却逐渐增大，最后超过电容的电抗而使整个器件表现为电感性。容量越大的电容，其高频电抗值越接近0，就越容易被本身的寄生电感所超越。研究发现，植物组织的电容与频率的关系也是曲线关系，电容容量随频率的增加而减小。利用模型拟合发现，不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型可用方程lnC＝-klnf+lnC1很好地表征，这里的C为频率f下的电容，C1为频率为1Hz下的植物叶片的电容，k是参数，lnC为电容C的自然对数，lnf为频率f的自然对数，lnC1为C1的自然对数。k值具有的生物学意义为，k值越大，作为电容属性的细胞致电效果越好，代谢也越旺盛，因此，本专利技术通过构建不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型，依据模型计算任一所需的给定频率，而无需再次将叶片夹在有导线连接有LCR测试仪的平行电极板之间，避免多次夹持叶片的破坏以及结果的偏差。同时，还可以通过比较模型的参数，判别植物对环境的适应性。本专利技术具有有益效果1.本专利技术可以测定特定频率下的植物生理电容，使不同批次的测定结果具有可比性。2.本专利技术可以通过构建不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型计算任一测定频率下的植物生理电容，因此，减少了工作量，适用于对待测植物叶片的生理电容的首次测定研究。3.本专利技术简便，可以快速找到合适的测定频率范围，避免多次测定叶片受损的缺陷。4.本专利技术不仅适合高频的测定，也能不需要改变测定量程计算出低频下的植物叶片生理电容。5.本专利技术还可以通过比较模型的参数，判别植物对环境的适应性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例：测定生长在4种水分环境下诸葛菜和油菜以诸葛菜叶片在特定测定频率下的生理电容。步骤一，分别选取实验室培育的生长在正常土壤水分(100％田间持水量)、轻度缺水土壤(55％田间持水量)、中度缺水土壤(40％田间持水量)以及重度缺水土壤(25％田间持水量)的诸葛菜和油菜，采摘长势较为一致的同一叶位的完全展开叶，并用湿棉花包住叶片基部，以减缓水分散发；步骤二，迅速返回实验室，清理所述叶片表面灰尘后，采摘所述的同一叶位的完全展开叶叶片；步骤三，将叶片夹在有导线连接有LCR测试仪的平行电极板之间，设置测定电压1.5伏，设定不同的测定频率分别测定待测诸葛菜和油菜叶片的生理电容如表1和表2；步骤四，分别构建不同频率变化下生长在不同水分环境下的诸葛菜和油菜叶片生理电容的耦合模型，获得模型的各个参数，如表3；步骤五，将电容值为50pF和2000pF分别代入不同频率变化下生长在不同水分环境下的诸葛菜和油菜叶片生理电容的耦合模型中，分别求出生长在不同水分环境下的诸葛菜和油菜的测定频率f，如表4；步骤六，将需要的被考察的频率60Hz、3000Hz、5000Hz、20000Hz、32000Hz，分别代入不同频率变化下生长在不同水分环境下的诸葛菜和油菜叶片生理电容的耦合模型中，可分别获得诸葛菜和油菜叶片在频率60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，其特征在于包括：步骤一，选取生长在不同水分环境下植物同一叶位的完全展开叶叶片，并用湿棉花包住基部；步骤二，迅速返回实验室，清理所述叶片表面灰尘后，采摘所述的同一叶位的完全展开叶叶片；步骤三，将叶片夹在有导线连接的LCR测试仪的平行电极板之间，设置固定的测定电压，设定不同的测定频率测定待测植物叶片的生理电容；步骤四，构建不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型，获得模型的各个参数；步骤五，根据不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数，获得待测植物合适的测定频率范围；步骤六，将需要的被考察的频率，代入上述模型中，可计算获得被考察植物叶片在特定频率下的生理电容；步骤七，依据生长在不同水分环境下不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数判别待测植物对水分亏缺的适应性。

【技术特征摘要】
1.一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，其特征在于包括：步骤一，选取生长在不同水分环境下植物同一叶位的完全展开叶叶片，并用湿棉花包住基部；步骤二，迅速返回实验室，清理所述叶片表面灰尘后，采摘所述的同一叶位的完全展开叶叶片；步骤三，将叶片夹在有导线连接的LCR测试仪的平行电极板之间，设置固定的测定电压，设定不同的测定频率测定待测植物叶片的生理电容；步骤四，构建不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型，获得模型的各个参数；步骤五，根据不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数，获得待测植物合适的测定频率范围；步骤六，将需要的被考察的频率，代入上述模型中，可计算获得被考察植物叶片在特定频率下的生理电容；步骤七，依据生长在不同水分环境下不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型的参数判别待测植物对水分亏缺的适应性。2.根据权利要求1所述的一种测定特定频率下的植物生理电容的方法，其特征在于：步骤四所述的不同频率变化下的植物叶片生理电容的耦合模型方程为：lnC＝-klnf+lnC1，其中C为频率f下的电容，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴沿友，吴沿胜，黎明鸿，方蕾，于睿，苏跃，王世杰，刘丛强，
申请(专利权)人：中国科学院地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：贵州,52