一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法技术

本发明专利技术提供了一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，属于水汽扩散途径技术领域。本发明专利技术采用氢氧稳定同位素示踪的方法，通过对露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值进行测试，能够计算不同种类的地表植物叶片凝结露水的水汽归趋，操作步骤简单，计算方法明确，易于推广；且可以避免原有技术仅能定性或半定量的弊端。实施例结果表明，本发明专利技术提供的方法能够定量辨析露水被植物吸收、滴落土壤和蒸发至大气中的水分比例，且精确度可达0.1％。

A quantitative method for measuring the fate of condensed dew water vapor in leaves of surface plants

【技术实现步骤摘要】
一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法
本专利技术涉及水汽扩散途径
，特别涉及一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法。
技术介绍
露水凝结是普遍发生的气象现象，不仅发生频率高，凝结量也较大。每年露水量可达60mm，相当于一场大雨的级别。露水作为昼夜交替形成又消散的中间产物，在日出后的蒸发过程中除部分水汽蒸发至大气，还有部分直接被植物吸收或平衡土壤水份。大气中水汽是联系气溶胶微物理和化学性质的关键参数，定量确定露水中蒸发水汽返回近地表的贡献比例对研究大气污染物形成和去除机制至关重要。目前露水对土壤和植物的水分补给以定性研究为主，通过测定植物的生理指标，认为露水是植物调节的重要水源，但并未测定露水的水质，这限制了对露水水分归趋的认识。定量辨析露水被植物吸收、滴落土壤和回归大气中水分比例还有待深入研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法。使用本专利技术方法能够系统全面地辨析和计算植物叶片凝结露水的水分去向，且精确度高。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，包括以下步骤：(1)获取露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品；(2)分别测试露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值；(3)根据式1、式2和式3计算得到地表植物叶片凝结露水滴落至土壤的比例、被植物吸收的比例和蒸发至大气的质量比例：Fsoil+Fplant+Fair＝1式1；式1中，Fsoil为滴落至土壤的质量比例，％；Fplant为被植物吸收的质量比例，％；Fair为蒸发至大气的质量比例，％；δ18Odew＝δ18OsoilFsoil+δ18OplantFplant+δ18OairFair式2；式2中，δ18Odew为露水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Osoil为土壤水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Oplant为叶片内部水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Oair为大气凝结水样品的氧稳定同位素值，‰；δDdew＝δDsoilFsoil+δDplantFplant+δDairFair式3；式3中，δDdew为露水样品的氢稳定同位素值，‰；δDsoil为土壤水样品的氢稳定同位素值，‰；δDplant为叶片内部水样品的氢稳定同位素值，‰；δDair为大气凝结水样品的氢稳定同位素值，‰。优选的，所述获取露水样品的方法包括以下步骤：在日出后露水量达到峰值时，采集等量的植物冠层、顶层和底层叶片上的露水，将等量露水混合得到露水样品；所述冠层为＞植物高度1/3且＜植物高度4/5处；所述顶层为≥植物高度4/5处；所述底层为≤植物高度1/3处。优选的，所述获取大气凝结水样品的方法包括以下步骤：在露水蒸发时段内，对地表植物冠层上方大气进行空气冷凝压缩，得到大气凝结水样品。优选的，所述空气冷凝压缩用设备为空气冷凝压缩机，所述空气冷凝压缩机的转速为100～120r/s。优选的，所述获取叶片内部水样品的方法包括以下步骤：在露水完全蒸发后，采集地表植物冠层、顶部及底部叶片，将叶片去除叶脉后将叶片剪碎，得到叶片碎片；对所述叶片碎片进行蒸馏和冷凝，得到叶片内部水样品。优选的，所述叶片碎片的大小为2～4mm2；所述蒸馏的压力为102～104Pa，温度为75～80℃，时间为30～40min；所述冷凝的温度为-90～-100℃，时间为20～40min。优选的，所述获取土壤水样品的方法包括以下步骤：在露水完全蒸发后，采集以植物茎为中心点周边半径1m且深度≤20cm的表层土壤，对所采集的土壤依次进行蒸馏和冷凝，得到土壤水样品。优选的，所述蒸馏的压力为102～104Pa，温度为75～80℃，时间为40～50min；所述冷凝的温度为-90～-100℃，时间为30～50min。优选的，所述测试氢稳定同位素值的参数为：样品体积为0.8μL，样品盐度<4％，样品温度为0～50℃。优选的，所述测试氧稳定同位素值的参数为：样品体积为0.8μL，样品盐度<4％，样品温度为0～50℃。本专利技术提供了一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，本专利技术利用同位素的质量守恒原则，采用氢氧稳定同位素示踪的方法，通过对露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值进行测试，能够计算不同种类的地表植物叶片凝结露水的水汽归趋，操作步骤简单，计算方法明确，易于推广；且可以避免现有技术仅能定性或半定量的弊端。实施例结果表明，本专利技术提供的方法能够定量辨析露水被植物吸收、滴落土壤和蒸发至大气中的水分比例，且精确度可达0.1％。具体实施方式本专利技术提供了一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，包括以下步骤：(1)获取露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品；(2)分别测试露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值；(3)根据式1、式2和式3计算得到地表植物叶片凝结露水滴落至土壤的比例、被植物吸收的比例和蒸发至大气的质量比例：Fsoil+Fplant+Fair＝1式1；式1中，Fsoil为滴落至土壤的质量比例，％；Fplant为被植物吸收的质量比例，％；Fair为蒸发至大气的质量比例，％；δ18Odew＝δ18OsoilFsoil+δ18OplantFplant+δ18OairFair式2；式2中，δ18Odew为露水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Osoil为土壤水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Oplant为叶片内部水样品的氧稳定同位素值，‰；δ18Oair为大气凝结水样品的氧稳定同位素值，‰；δDdew＝δDsoilFsoil+δDplantFplant+δDairFair式3；式3中，δ18Ddew为露水样品的氢稳定同位素值，‰；δDsoil为土壤水样品的氢稳定同位素值，‰；δDplant为叶片内部水样品的氢稳定同位素值，‰；δDair为大气凝结水样品的氢稳定同位素值，‰。本专利技术获取露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品。在本专利技术中，所述获取露水样品的方法优选包括以下步骤：在日出后露水量达到峰值时，采集等量的植物冠层、顶层和底层叶片上的露水，将等量露水混合得到露水样品。本专利技术对所述地表植物的品种没有特殊的要求，任意种类的地表植物都能使用本专利技术方法计算其叶片凝结露水的水汽归趋。在本专利技术中，所述露水量达到峰值的时间优选为日出后半小时。在本专利技术中，所述采集露水的方法优选为使用洁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，包括以下步骤：/n(1)获取露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品；/n(2)分别测试露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值；/n(3)根据式1、式2和式3计算得到地表植物叶片凝结露水滴落至土壤的比例、被植物吸收的比例和蒸发至大气的质量比例：/nF

【技术特征摘要】
1.一种定量测试地表植物叶片凝结露水水汽归趋的方法，包括以下步骤：
(1)获取露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品；
(2)分别测试露水样品、大气凝结水样品、叶片内部水样品和土壤水样品的氢稳定同位素值和氧稳定同位素值；
(3)根据式1、式2和式3计算得到地表植物叶片凝结露水滴落至土壤的比例、被植物吸收的比例和蒸发至大气的质量比例：
Fsoil+Fplant+Fair＝1式1；
式1中，Fsoil为滴落至土壤的质量比例，％；
Fplant为被植物吸收的质量比例，％；
Fair为蒸发至大气的质量比例，％；
δ18Odew＝δ18OsoilFsoil+δ18OplantFplant+δ18OairFair式2；
式2中，δ18Odew为露水样品的氧稳定同位素值，‰；
δ18Osoil为土壤水样品的氧稳定同位素值，‰；
δ18Oplant为叶片内部水样品的氧稳定同位素值，‰；
δ18Oair为大气凝结水样品的氧稳定同位素值，‰；
δDdew＝δDsoilFsoil+δDplantFplant+δDairFair式3；
式3中，δDdew为露水样品的氢稳定同位素值，‰；
δDsoil为土壤水样品的氢稳定同位素值，‰；
δDplant为叶片内部水样品的氢稳定同位素值，‰；
δDair为大气凝结水样品的氢稳定同位素值，‰。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取露水样品的方法包括以下步骤：
在日出后露水量达到峰值时，采集等量的植物冠层、顶层和底层叶片上的露水，将等量露水混合得到露水样品；
所述冠层为＞植物高度1/3且＜植物高度4/5处；
所述顶层为≥植物高度4/5处；
所述底层为≤植物高度1/3处。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐莹莹，杨旭，窦应铂，衣妍，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22