一种野外用便携式植物水下光合作用测量装置及其同步测量光合速率和暗呼吸速率的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种野外用便携式植物水下光合作用测量装置及其同步测量光合速率和暗呼吸速率的方法，属于植物生理学及仪器制备技术领域。本发明专利技术所提供的野外用便携式植物水下光合作用测量装置，可在实验室或野外使用，方便研究人员检测在不同的温度、光照强度、二氧化碳浓度条件下植物的水下光合效率和暗呼吸速率。本发明专利技术主要解决了现有光合速率检测方法及使用的装置无法精确测定温度、光照和CO2浓度多参数条件下植物在水下的光合速率和暗呼吸速率的问题，有助于促进科研人员对植物水下光合速率和暗呼吸速率的了解，为揭示植物在水下的生存和生长策略提供了重要的技术手段。下的生存和生长策略提供了重要的技术手段。下的生存和生长策略提供了重要的技术手段。

【技术实现步骤摘要】
一种野外用便携式植物水下光合作用测量装置及其同步测量光合速率和暗呼吸速率的方法


[0001]本专利技术属于植物生理学及仪器制备
，更具体地说，涉及一种多参数条件下测定植物水下光合速率和暗呼吸速率的方法及其使用的装置。

技术介绍

[0002]光合作用，是指植物吸收光能，将二氧化碳和水合成碳水化合物及其他有机物，同时释放氧气的过程。光合作用形成的有机物，除了供植物本身之用外，还是人类和其它动物所需的营养和能量的直接或间接来源。暗呼吸是指植物在无光条件下的有氧呼吸作用，是植物体吸收氧气和放出二氧化碳的氧化还原过程，其为植物生长、细胞分裂等生理过程提供能量来源，而且产生蛋白质等植物体合成的重要原料。植物的光合作用和呼吸作用与人类的粮食安全、生产和生活所需的其它可再生能源和资源以及生态环境的保护等息息相关。
[0003]水生植物具有发达的通气组织，叶子能最大限度地得到水里很少能得到的光照，吸收水里溶解得很少的二氧化碳，保证光合作用的进行，增加水体中溶解氧含量。近年来，由暴雨引发的季节性洪水时有发生，洪水期间很多陆生植物被完全淹没，给植物的生存造成了相当大的压力。水下缓慢的气体扩散速度和低光强严重影响植物的水下光合作用，最终导致许多植物物种的死亡。根据目前对气候变化的预测，这类洪水事件的频率会增加。因而，越来越多的研究人员对陆地植物，尤其是农作物在洪水期间的耐受性感兴趣。水下光合作用一方面通过固碳补充快速损失的碳水化合物，另一方面通过产生氧气改善淹水植物器官的通气状态，从而实现持续的有氧呼吸，这在单位ATP产生的碳水化合物利用率方面远远高于无氧代谢。这样，碳水化合物储存的消耗也会大大减缓。而暗呼吸则可以为淹水植物的生长提供能量。可见，水下光合作用和呼吸作用在被淹植物的生存策略中发挥着重要作用。此外，洪水的溶解氧、CO2、光照和温度等条件是可变的，这些参数会显著影响水下植物的光合作用、暗呼吸作用，以及生长和存活。因而，了解决定植物水下光合速率和暗呼吸速率以及环境因素对其的影响，对于了解水生(耐水淹胁迫)植物的生理生态过程以及耐淹机理至关重要。
[0004]光合速率检测装置是用来测定植物光合速率、蒸腾速率等指标的重要仪器，在植物的研究中发挥着重要的意义。农林业生产和研究过程中，专家们常常借助光合作用检测装置来对植物的光合作用进行检测与分析，通过测定CO2浓度、叶片温度、光合有效辐射、叶室温湿度等参数，再经过科学计算可得出叶片光合速率、叶片蒸腾速率和水分利用率等光合作用指标。一方面能够检测出植物生长过程光合效率，了解植物的生长状态，能够根据检测结果对植物进行营养补充，保证植物生长。另一方面，通过对新品种植物的光合作用进行系统的研究和了解，能够促进优良新品种的培育和筛选。可见，利用适宜的光合速率检测方法和装置有助于人们对植物水下光合作用和呼吸作用的了解和利用，促进植物生理生化过程的进一步研究。
[0005]但是，目前市场上的光合速率检测方法和装置多用于陆生植物，尚没有适用于精确测量不同光照、温度和CO2浓度等多参数条件下，植物水下光合速率和暗呼吸速率的方法和相关实验仪器，故研究植物水下光合和呼吸这两个主要植物生理过程十分困难，相关数据非常有限，急需研发多参数条件下精确测定植物水下光合速率和暗呼吸速率的方法和仪器，促进科研人员对于水生(耐水淹胁迫)植物在水下的生存和生长机制的研究，也为耐水淹植物新品种的培育奠定基础。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种精确测量植物水下光合速率和暗呼吸速率的方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供所述测量植物水下光合速率和暗呼吸速率的方法使用的装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种野外用便携式植物水下光合作用测量装置，包括框架、升降机构、电机支撑架、水箱、电机、转盘、水温调节系统、光源、辐射仪和测定单元，框架下方为底座，底座上设置一个上方开口的水箱，为透明材质构成，框架上方设置升降机构，升降机构与电机支撑架连接，电机支撑架上放置的电机连接并控制转盘的转动，升降机构通过控制电机支撑架的上升或下降，使转盘没入或离开水箱中的水，水温调节系统用于调节水箱中水的温度，光源用于提供光强，辐射仪用于检测光强，转盘上设置有若干个夹子，用于夹住盛装植物的透明密闭器皿置于水箱水中进行试验，测定单元用于检测器皿中O2浓度，用于计算植物水下光合作用速率或者暗呼吸速率。
[0009]进一步地，所述野外用便携式植物水下光合作用测量装置包括培养单元和测定单元；所述的培养单元包括框架、升降机构、调速机构、电机支撑架、水箱、转盘、水温调节系统、球状PAR辐射仪、计算机和光源；框架下方为底座，底座上设置一个上方开口的水箱，为透明材质构成，底座下装有四个滑轮；所述的框架上方设置所述升降机构，升降机构与电机支撑架连接，电机支撑架下方设置一个与水平面垂直的转盘，升降机构通过控制电机支撑架的上升或下降，使转盘没入或离开水箱中的水；所述的调速机构设置在电机支撑架上，通过电机控制所述转盘转动的速度；所述转盘一面贴有反光铝膜，另一面则无反光铝膜，两面均设置有若干个夹子，所述水温调节系统用于调节水箱中水的温度；所述光源用于调节水箱中的光强，与水箱保持一定的距离，光源光照向转盘有反光铝膜一侧；所述球状PAR辐射仪用于测定水箱中的光照强度，所述计算机用于联接球状PAR辐射仪，读取光照强度数据；所述测定单元用于检测盛装植物或其组织的透明密闭器皿中O2浓度，用于计算植物或其组织的水下光合作用速率或者暗呼吸速率。
[0010]进一步地，所述水温调节系统包括水冷器、PID变频加热棒和水冷器进水泵组成，所述水冷器进水泵将水箱内水泵进水冷器，水冷器将水箱内水温降低并维持在设定温度，所述PID变频加热棒将水箱内水温升高至设定温度，并通过电子显示屏显示水箱内实时水温。
[0011]进一步地，所述的框架上方为一横杆，两侧各有一个支撑柱，横杆与支撑柱连接呈“门”字形结构，框架下方为底座，两侧的支撑柱安装于底座两边，底座下装有四个滑轮。
[0012]进一步地，所述升降机构包括悬挂绳索和手摇器，所述电机支撑架通过悬挂绳索
悬于横杆上，悬挂绳索穿过框架上方横杆上的孔，沿着横杆内部从框架的一侧的孔穿出并固定在手摇器上，通过手摇器放长或收回绳索。
[0013]进一步地，所述调速系统包括电机、皮带、电机调速装置，所述电机和电机调速装置设置于电机支撑架上，通过皮带连接转盘，所述调速系统以一定的旋转速度带动转盘。
[0014]任一所述野外用便携式植物水下光合作用测量装置同步测量植物水下光合速率或呼吸速率的方法：将一定量的植物或其组织放置在密闭透明的器皿中，并装满一定浓度的CO2溶液，作为试验组；另设不放入植物或其组织的、装满相同浓度CO2溶液的密闭透明的器皿作为对照；将测试光合作用的试验组和对照组器皿固定于转盘上贴有反光铝膜一侧，将测试暗呼吸作用的试验组和对照组器皿包裹铝膜遮光后，固定于转盘上无反光铝膜一侧，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种野外用便携式植物水下光合作用测量装置，其特征在于，包括框架、升降机构、电机支撑架、水箱、电机、转盘、水温调节系统、光源、辐射仪和测定单元，框架下方为底座，底座上设置一个上方开口的水箱，为透明材质构成，框架上方设置升降机构，升降机构与电机支撑架连接，电机支撑架上放置的电机连接并控制转盘的转动，升降机构通过控制电机支撑架的上升或下降，使转盘没入或离开水箱中的水，水温调节系统用于调节水箱中水的温度，光源用于提供光强，辐射仪用于检测光强，转盘上设置有若干个夹子，用于夹住盛装植物的透明密闭器皿置于水箱水中进行试验，测定单元用于检测器皿中O2浓度，用于计算植物水下光合作用速率或者暗呼吸速率。2.根据权利要求1所述的野外用便携式植物水下光合作用测量装置，其特征在于，包括培养单元和测定单元；所述的培养单元包括框架、升降机构、调速机构、电机支撑架、水箱、转盘、水温调节系统、球状PAR辐射仪、计算机和光源；框架下方为底座，底座上设置一个上方开口的水箱，为透明材质构成，底座下装有四个滑轮；所述的框架上方设置所述升降机构，升降机构与电机支撑架连接，电机支撑架下方设置一个与水平面垂直的转盘，升降机构通过控制电机支撑架的上升或下降，使转盘没入或离开水箱中的水；所述的调速机构设置在电机支撑架上，通过电机控制所述转盘转动的速度；所述转盘一面贴有反光铝膜，另一面则无反光铝膜，两面均设置有若干个夹子，用于夹住盛装植物或其组织的透明密闭器皿；所述水温调节系统用于调节水箱中水的温度；所述光源用于调节水箱中的光强，与水箱保持一定的距离，光源光照向转盘有反光铝膜一侧；所述球状PAR辐射仪用于测定水箱中的光照强度，所述计算机用于联接球状PAR辐射仪，读取光照强度数据；所述测定单元用于检测盛装植物或其组织的透明密闭器皿中O2浓度，用于计算植物或其组织的水下光合作用速率或者暗呼吸速率。3.根据权利要求2所述的野...

【专利技术属性】
技术研发人员：华建峰，郭金博，徐建华，宣磊，施钦，卢治国，殷云龙，
申请(专利权)人：江苏省中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：