一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法，属于节水灌溉和农作物信息检测技术领域。首先对待测植物叶片进行饱水和干燥处理，测定各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度，计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，进一步获取各相邻失水时刻间叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量，由此判断植物叶片胞内的水分有效性。本发明专利技术能够及时评估叶片的水分状况，为节水灌溉作物需水节点的提前预测提供依据，测试过程不受周围环境因素的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法
本专利技术属于节水灌溉和农作物信息检测
，具体涉及一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法。
技术介绍
受全球气候变化影响，植物将遭受更为频繁的临时性干旱环境。水分亏缺导致叶片内部水分有效性的下降，影响植物生理生化过程，造成光合作用以及生长受限。然而，植物叶片内部结构及细胞组分可以快速响应，实现水分平衡，保持植物正常生长。在农业生产实践中，及时诊断叶片水分状况，有利于叶片水分输送及利用过程的检测，提前掌握植物需水时间节点，防止光合作用受抑并提高水分利用效率。干旱下，植物首先通过关闭气孔减少蒸腾，降低水分耗散。然而，叶片胞内水分的有效性才是光合作用得以维持的主要影响因素。目前植物叶片水分状况主要是通过测量植株的叶片水势、冠层温度、蒸腾速率、植株茎杆直径的变化等指标间接获得。受植物叶片内部水分调节等代谢活动的影响，这些指标对植物水分亏缺的表征都具有滞后性，据此供水，作物可能已遭受不可逆损害。近红外光谱法、视觉图像技术以及声发射技术，可以实现在线监测，然而测试结果主要代表叶片含水率及蒸腾的变化，且易受周围环境影响。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法，基于叶片厚度及叶肉细胞体积变化对植物叶片胞内水分有效性进行评估，分析植物对水分亏缺的响应，为需水时间节点的检测提供依据；克服现有技术不能准确预测植物水分亏缺信息、受环境因素影响大的缺陷。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法，包括如下步骤：步骤(1)，对待测植物叶片进行饱水和干燥处理；步骤(2)，测定各失水时刻叶片的相对含水量RW；步骤(3)，测定各失水时刻的叶片厚度LT、栅栏组织厚度和海绵组织厚度，栅栏组织厚度和海绵组织厚度之和为叶肉细胞厚度MCT；步骤(4)，计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，根据公式和获得各相邻失水时刻间叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量；其中VRW、VLT和VMCT分别为叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量，i为失水时刻，i为正整数；步骤(5)，判断植物叶片胞内的水分有效性当|VMCT|＞VRW-VLT时，胞内水分有效性上升；当|VMCT|＜VRW-VLT时，胞内水分有效性下降。进一步的技术方案，所述叶片的相对含水量其中Wt为植物叶片鲜重，Ws为植物叶片饱和鲜重，DW为叶片干重。进一步的技术方案，所述叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度采用石蜡切片法测定获取。更进一步的技术方案，所述石蜡切片法的具体过程为：取材固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、粘片、脱蜡和染色制片。进一步的技术方案，所述待测植物叶片长势良好且长势一致。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术利用各相邻失水时刻间叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量，判断植物叶片胞内的水分有效性，及时评估叶片的水分状况，为节水灌溉作物需水节点的提前预测提供依据，测试过程不受周围环境因素的限制，技术成熟、精确度高，能够更好地及时供水并防止水分逆境对光合作用的直接影响。(2)本专利技术利用叶片物理特征，能够清晰表征叶片内部结构变化对水分输送和利用的影响情况，能够从物理学角度分析植物水分状况，为叶片水分状况的快速及时评估提供依据。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术的基本原理为：植物叶片主要由上下表皮、栅栏组织及海绵组织构成。栅栏组织主要分布在植物的叶片之中，乃因应光合作用而特化出来的细胞。海绵组织是位于栅栏组织与下表皮之间的同化组织，海绵组织细胞主要用来气体交换，也可进行光合作用。叶肉细胞则包含栅栏组织细胞和海绵组织细胞。失水情况下的植物叶片具有及时调整内部水分平衡的能力。当植物失水时，叶片收缩，厚度下降，同时叶肉细胞体积减小，增加胞内膨压，维持细胞向光合结构持续供水能力，增强水分有效性。叶片厚度、叶肉细胞体积以及叶片相对含水量的变化共同决定了叶片胞内水分的有效性。叶肉细胞体积主要受栅栏组织细胞和海绵组织细胞的变化影响，可通过常规石蜡切片法观察并获取栅栏组织厚度和海绵组织厚度，计算叶肉细胞厚度；由于失水时间较短，使得叶面积变化轻微，故忽略叶面积变化的影响，利用叶肉细胞厚度表征叶肉细胞体积的变化。叶片厚度同样可通过上述方法测定。其中，叶肉细胞厚度为栅栏组织厚度和海绵组织厚度之和。通过比较失水过程中两个相邻时刻间叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度变化量之间的大小关系，即可分析叶片胞内的水分有效性。为使上述三个拥有不同单位的变量之间更具可比性，计算其相对值，取其相对变化量。本专利技术一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法的具体实施过程如下：步骤一，选取待测植物长势良好且一致的叶片，饱水后对其进行干燥失水处理；步骤二，测定各失水时刻叶片的相对含水量RW；叶片相对含水量的计算公式为：其中：RW为叶片相对含水量，Wt为植物叶片鲜重，Ws为植物叶片饱和鲜重，DW为叶片干重。步骤三，测定各失水时刻的叶片厚度LT、栅栏组织厚度和海绵组织厚度，并计算叶肉细胞厚度MCT；叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度采用常规石蜡切片法测定，经过取材固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、粘片、脱蜡、染色制片之后观察并获取，其中叶肉细胞厚度为栅栏组织厚度和海绵组织厚度之和。步骤四，计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，获得各相邻失水时刻间叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量；各相邻失水时刻间叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度相对变化量的计算公式分别为：和其中VRW、VLT和VMCT分别为叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量，i为失水时刻，i为正整数。步骤五，判断植物叶片胞内的水分有效性。植物叶片胞内水分有效性的判断依据如下，当|VMCT|＞VRW-VLT时，胞内水分有效性上升；当|VMCT|＜VRW-VLT时，胞内水分有效性下降。上述步骤的具体实施过程如下：实施例1选取长势良好且一致的构树、桑树叶片，饱水后对其进行干燥失水处理。利用烘干法分别测定各失水时刻下(0、1、2、3、4、5h)构树和桑树叶片的相对含水量，测定结果参见表1，按照公式(1)计算叶片相对含水量。按照步骤三计算叶肉细胞厚度MCT，测定结果参见表2；表1各失水时刻构树和桑树叶片的相对含水量(RW，％)表2各失水时刻构树和桑树叶片的叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶肉细胞厚度(单位：μm)计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，并计算其各自相对变化量(见表3)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤(1)，对待测植物叶片进行饱水和干燥处理；/n步骤(2)，测定各失水时刻叶片的相对含水量RW；/n步骤(3)，测定各失水时刻的叶片厚度LT、栅栏组织厚度和海绵组织厚度，栅栏组织厚度和海绵组织厚度之和为叶肉细胞厚度MCT；/n步骤(4)，计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，根据公式

【技术特征摘要】
1.一种植物叶片胞内水分有效性的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，对待测植物叶片进行饱水和干燥处理；
步骤(2)，测定各失水时刻叶片的相对含水量RW；
步骤(3)，测定各失水时刻的叶片厚度LT、栅栏组织厚度和海绵组织厚度，栅栏组织厚度和海绵组织厚度之和为叶肉细胞厚度MCT；
步骤(4)，计算各失水时刻叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度占前一相邻失水时刻各值的百分比，根据公式和获得各相邻失水时刻间叶片的相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量；其中VRW、VLT和VMCT分别为叶片相对含水量、叶片厚度和叶肉细胞厚度的相对变化量，i为失水时刻，i为正整数；
步骤(5)，判断植物叶片胞内的水分有效性
当|VMCT|＞VRW-VLT时，胞内水分有效...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢德科，李振义，吴沿友，陈晓乐，陈璐，赵玉国，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32