Способ определения интенсивности транспирации растений

 

СЭОЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (5и 4 А 01 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ где С, и С показания датчиков влажности; коэффициент диффузии водяíîro пара в воздухе; расстояние между датчиками.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3665113/30-15 (22) 26.09.83 (46) 15.06.86. Бюл. Р 22 (71) Центр автоматизации научных исследований и метрологии АН МССР (72) 10.Д. Тон, Э.И. Клейман и А.H. Балашов (53) 581. 116(088.8) (56) Веселков Б.М. Автоматическая регистрация интенсивности транспирации у древесных растений в естественных условиях с помощью дифференциального асихрометра. — В сб.: Биофиэические методы исследования в экофизиологии древесных растений. Л,:

Наука, 1979, с. 50-67. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ТРАНСПИРАЦИИ РАСТЕНИЙ, включающий измерение исходной концентрации водяного пара в воздухе и изменения концентрации водяного пара под действием транспирации осуществляемое устройством, содержащим камеру и два датчика влажности, расположенные на входе и выходе камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, измерение осуществляют устройством, выполненным в форме трубки постоянного сечения из влагонепроницаемого материала, которую накладывают основанием на поверхность листа, а интенсивность транспирации рассчитывают по формуле

1237 I 20

Изобретение относится к сельскому хозяйству, приборостроению и предназначено для контроля водного режима растений, в частности интенсивности транспирации, а также для излучения вопросов физиологии растений.

Цель изобретения — повышение точности определения.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 - устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 устройство в сборе с прищепкой для закрепления на листе.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность листа 1 накладывают устройство для реализации способа, которое формирует, столб 2 неподвижного воздуха диаметром d и высотой h. В сеченичх 3 и 4, расположенных на расстоянии друг от друга, измеряют абсолютную влажность воздуха С„ и С2 . Затем рассчитывают приведенную к единице листовой поверхности интенсивность транспирации по формуле т =/д — — !.

С,-С

Диффузионное движение молекул водяного пара начинается с испаряющих поверхностей стенок мезофилла листа и идет через подустьичные полости 5, устьица 6, столб 2 воздуха, и далее молекулы Н О смешиваются с окружаю2 щим воздухом. Для определения интенсивности диффузионного потока достаточно измерить на любом участке йути разность концентраций пара при известном диффузионном сопротивлении между точками измерения. Диффузионное сопротивление между сечениями

3 и 4 равно откуда находим плотность потока водяного лара

Это выражение предсталяет собой упрощенную запись закона концентрационной диффузии Фика для однородного потока.

Входящие в выражение величины С, и С измеряются, величина t фиксирована и измеряется по условиям осуществления способа, значение Д находят иэ таблиц или по следующей формуле:

Д=-0,216 -10 (273) Р

Т З 1,01 ° 10 "м "

10 где Т вЂ” температура воздуха, K

Р— давление воздуха,Па.

Для того, чтобы при формировании столба 2 не нарушался естественный уровень транспирации, диффу15 эионное сопротивление столба

h не должно превышать сопротивД ление пограничного слоя г„ на откры0 той поверхности листа, Б случае, когда устьичное сопротивление r прев вышает сопротивление пограничного слоя 1. достаточно Выполнить у сло вие г„«r °

li 5

Для кукурузы, например, минималь-ное устьичное сопротивление верхней стороны листа составляет примерно

500 с/м. Отсюда находим, что при полностью открытых устьицах длина

30 столба должна удовлетворять условию

h с 1- Д=500 ° 0,245 10 =12,3 ° 10" и.

Б спокойном воздухе значение r достигает 1000 с/м. Поэтому длина столба h в этом случае может превыпать 10 мм даже при полностью открытых устьицах.

Устройство для реализации способа содержит цилиндрическую прозрачную

40 трубку 7, в верхней и нижней части которой на расстоянии E друг от друга расположены датчики 8 и 9 влажности.

При наложении устройства «а участок листа основание трубки 7 плотно прилегает к его поверхности, для чего к основанию может быть прикреплено кольцо 1С иэ эластичного материала„

После этого транспирация, с огражденной поверхностью листа может осуществляться только через огражденный трубкой 7 объем воздуха. Для предотвращения конвективного движения воздуха внутри трубки 7 ее диаметр выбирают иэ условия G P а10З, где G„ — критерий Грасгофа;

Р„ — критерий Прандтля.

Раскрывая критерии и учитывая, что для воздуха P = 0,7 получаем

123

g ", з

1 где = — — коэффициент теплового расТ ширения воздуха; ускорение свободного падения; разность температур листа и окружающего воздуха; кинематическая вязкость

<Т воздуха.

Для Т=ЗООК и ЬТ=ЗК получаем

z г

Е

d с(1430 —,) =(1430

1 " 9 81 "3

300

=16 мм.

Минимальное значение d определя— ется размерами,цатчиков 8 и 9. Оптимальная длина Ь трубки 7 определяется в каждом конкретном случае в зависимости от условий эксплуатации и нида исследуемого растения. В общем случае следует выполнить хотя бы одно из условии

Г» с Г

Г» С Гэ

Например, минимальное устьичное сопротивление березы (Hetuf,a vvrrucosa) составляет примерно 1880 с/м, 30 оказывать влияния на транспирацию листьев купены н любых условиях.

В качесTBå датчиKон влажности ноз духа могут быть использованы электрические абсорбционные преобразователи 5Н или хлористолитиеные подогревные микрогигрометры.

При использовании абсорб;rrorrrrr:rx преобразователей датчики 8 и 9 должны включать в себя термопреобразова- 55 тели. Подогренные микрогигрометры также содержат термопреобразователи, как неотъемлемую часть их конструкции. что эквивалентно слою неподвижного ! воздуха толщиной 4 мм. У купены (PoKygonaГиш of.».icina е) минимальное 35 значение Г составляет 1000 с/м, что экнигалентно слою толщиной 21 мм.

Таким образом, в случае использова— ния березы трубка длиной Ь=10 мм (r> 460 с/м) при полностью открытых 40 устьицах (Г =180 с/и) и достаточно сильном ветре (r 50 с/м) оказывает определенное влияние на интенсивность транспирации. Во втором случае трубка длиной 10 мм практически не будет 45

7120 4

Датчики 8 и 9 занимают часть сечения воздушного столба, ограниченного трубкой 7. Поэтому для сохранения постоянной площади сечения трубка 7 может быть снабжена кольцевыми углублениями 11 и 12, Материалом для изготовления трубки 7 может служить оргстекло или оггтический полистирол. Кольцо 10 может быть изготовлено из поливинилхлорида

ПХВ-Э, Типичные размеры трубки: h=10i5 мм, d=8-12 мм.

Для закрепления устройства на листе растения, трубка 7 может быть снабжена прищепкой 13. При работе в условиях сильного ветра в верхнем, открытом для работы торце трубки размещают решетку, защищающую огражденный объем от внешних воздушных потоков.

Пример. Над частью листа томата накладыванием трубки сформирован воздушный столб высотой h= 12 мм.

На расстоянии одного миллиметра от верхнего и нижнего торца трубки располагают абсорбирующие поверхности датчиков влажности. Расстояние между сечениями с контролируемой влажностью составляет, таким образом, 10 мм, т.е. Г=10 мм. Измеренные значения относительной влажности составляют: (, =657. (вблизи листа);

re =507 (нблизи открытого конца труб2 ки).

Вследствие транспирации температура листа несколько ниже окружающей, и .термопреобразонатели, вмонтирован— ные B датчики влажности, дают следую— щие показания:

Г, =20 С (вблизи листа);

Г„=22 С.

Находят значение абсолютной влажности

С, = 217 ° 0,65=11,25 (г/м );

23,37

С =217 0,50=9,72 (г/и ).

26,42 . Находят коэффициент диффузии для средней температуры й,р — — 21 С и дав— ления воздуха P =- 1, 01 10 Па (760 мм рт.ст.)

D=0 216 10 () 1 8.1=

- 294

=24,68 10 (м /с).

Определяют интенсивность транспирации

1237120

Т =24 68" 10-6 11 25 ° 10 -9 72 ° 1О

10 "10->

Таким образом, по сравнению с используемыми методами измерения интенсивности транспирации путем определения концентрации водяного пара на входе и выходе транспирационной камеры предлагаемый способ значительно упрощает процесс измерения.

Изобретение может быть использо1О вано для измерения других гаэообменных функций растения вЂ,интенсивности фотосинтеза и дыхания. В этих случаях измеряются концентрации СО в двух сечениях формируемого столба.

15 воздуха. Расчет потока углекислого газа осуществляется по формуле, в которую подставляются измеренные концентрации СО (целесообразно использовать потенциометрическиедатчики.

Пусть в процессе опыта прилистная влажность возросла до 901. Тогда

С 2I7 — —.О 9 15 58 г/мз

23 37

I 293

-24 68, 0-615958 10-3-9 72-10

Т -24,68 10 10 10„, к 14,5 10

М2 с 0 52,— мл дм 2 т.е. транспирация возросла в 3 раза. филд

Составитель Е, Шкрадюк

Техред О.Гортвай

Редактор Е. Копча

Корректор И. Эрдейн

Заказ 3213(2

Тираж 679

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4