植物枝抗栓塞評價儀的制作方法
【專利摘要】本實用公開一種植物枝抗栓塞評價儀，將氣穴栓塞化裝置，水分傳導裝置、電子天平等整合為一體。把枝條水力傳導和枝條氣穴栓塞模擬二者有機結(jié)合，利用氣穴栓塞模擬裝置，對枝條施加一系列的氣體壓力，模擬形成不同的氣穴栓塞后，測定枝條的水分傳導速率，繪制枝條水分傳導脆弱性曲線，對植物脆弱性曲線進行比較，揭示植物間的干旱適應能力。本實用操作方便，對數(shù)據(jù)能夠自動記錄，將為植物干旱適應能力，干旱適應機制的研究奠定基礎和提供有力手段。
【專利說明】植物枝抗栓塞評價儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種評價儀，具體是指一種植物枝抗栓塞評價儀。
【背景技術】
[0002]綠色植物的枝條木質(zhì)部是根吸收的水分向葉片和其它器管運輸?shù)闹饕ǖ馈＿m宜條件下，植物枝條運輸水分的能力越強，植物葉光合能力越強，固定的同化產(chǎn)物越多；逆境脅迫下植物枝條抗氣穴發(fā)生的能力越強，其維持水力傳導的能力也越強，植物干旱適應性就越好。
[0003]干旱脅迫下，隨植物水勢的持續(xù)下降，枝條氣穴化栓塞程度會越來越嚴重，這是實現(xiàn)植物枝條氣穴栓塞最普遍的方法。但該方法一般需要1-2月時間持續(xù)跟蹤，才能獲得完整數(shù)據(jù)，消耗科研工作者大量的時間和精力。為提高效率，研究人員研制了一種模擬氣穴化的離心裝置，其原理是將一定長度的植物枝條固定在離心機上，在一定轉(zhuǎn)速下高速離心，通過離心力對枝條產(chǎn)生一定壓力，枝條導管發(fā)生氣穴栓塞；離心轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的離心力越大，枝條承受的壓力越大，導管氣穴栓塞程度越嚴重。枝條氣穴栓塞模擬完成后，測定水分傳導速率。測定原理為:枝條在一定水頭壓力下r50cm)測定枝條水分傳導速率(Ksimulate),之后在高壓水頭下(IO(TlSOKPa)徹底沖洗枝條，使得氣穴栓塞化導管恢復水分傳導功能，然后在相同的水頭壓力下r50cm)下測定枝條的最大水分傳導速率(Kmax)，枝條的水分傳導速率與最大水分傳導速率之比即為枝條水分傳導損失率(PLC= Ksimulate/ KmaxX 100%)。
[0004]由于植物在一定的負壓下木質(zhì)部導管會發(fā)生氣穴栓塞，對枝條施加一定的氣體壓力，會產(chǎn)生于干旱脅迫下或離心力施壓下相同的氣穴栓塞化效果，因此對枝條施加氣體壓力產(chǎn)生氣穴栓塞是模擬植物干旱脅迫的有效途徑，但該裝置目前尚未開發(fā)研制。另一方面，目前國內(nèi)外實驗室自行研制的測定枝條水分傳導的裝置簡單，沒有將枝條氣穴栓塞化模擬裝置和枝條水分傳導裝置結(jié)合起來，形成一個完整系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述，本實用新型的目的在于提供一種植物枝條氣穴栓塞模擬與水分傳導評價儀。通過對枝條施加氣體壓力，使得植物枝條發(fā)生氣穴栓塞，從而模擬自然界植物枝條的干旱發(fā)生，之后在?50cm水頭壓力下，測定枝條高壓水流(IO(TlSOKPa)沖洗之前和之后的水分傳導速率，從而確定植物在一定氣體壓力下木質(zhì)部水分傳導損失率和栓塞化程度。通過施加一系列的壓力，得到一系列枝條對應的木質(zhì)部水分傳導損失率值，繪制枝條水分傳導脆弱性曲線，評價植物的抗栓塞化能力，即干旱適應能力。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]—種植物枝抗栓塞評價儀，主要由模擬氣穴栓塞裝置、空心鋼管、調(diào)控壓力閥、高壓氮氣罐、高壓供水裝置、裝K CL溶液防高壓水袋、裝K CL溶液水袋7、透明供水塑料管8、三通閥門、枝條接頭裝置、電子天平、量筒、數(shù)據(jù)線、筆記本電腦構(gòu)成?？招匿摴苓B接并列模擬氣穴栓塞裝置，模擬氣穴栓塞裝置通過空心鋼管與高壓氮氣罐頂部的調(diào)控壓力閥相連；調(diào)控壓力閥通過空心鋼管與高壓供水裝置連接，高壓供水裝置內(nèi)部置有裝K CL溶液防高壓水袋，透明供水塑料管通過三通閥門一端與裝K CL溶液防高壓水袋連通，一端與裝K CL溶液水袋連通，另一端與左側(cè)枝條接頭裝置相連；透明供水塑料管相連右側(cè)枝條接頭裝置后穿過電子天平的玻璃罩，其末端浸入量筒的K C L溶液中，量筒放置在電子天平上，電子天平通過數(shù)據(jù)線與電腦連接。
[0008]上述模擬氣穴栓塞裝置是由一組I #不銹鋼中空螺栓、I #不銹鋼中空螺帽和I#中空橡膠構(gòu)成。模擬氣穴栓塞裝置I#不銹鋼中空螺栓兩端分別嵌有I#中空橡膠，I#不銹鋼中空螺帽通過內(nèi)螺紋旋緊到I#不銹鋼空心螺栓兩端外螺紋中。
[0009]上述高壓供水裝置為承受200 KPa的金屬容器，高壓供水裝置上的高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋的凹槽中嵌有中空橡膠墊圈，不銹鋼容器螺帽內(nèi)螺紋旋入高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋凹槽的外螺紋中。
[0010]上述枝條接頭裝置包括2 #不銹鋼中空螺栓，2 #不銹鋼中空螺帽和2 #中空橡膠，2 #中空橡膠嵌入2 #不銹鋼中空螺栓中，2 #不銹鋼中空螺帽內(nèi)螺紋旋入2 #不銹鋼中空螺栓的外螺紋中。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有枝條水分傳導技術方案和枝條水分評價儀器的技術相比具有的優(yōu)點:
[0012]1、本實用新型根據(jù)植物枝條的結(jié)構(gòu)和水分運輸原理，將氣穴栓塞化裝置、水分傳導裝置、電子天平等整合為一體，將枝條水力傳導和枝條氣穴栓塞模擬二者有機結(jié)合。利用氣穴栓塞模擬裝置，對枝條施加一系列的氣體壓力，形成不同的氣穴栓塞后，測定枝條的水分傳導速率，繪制枝條水分傳導脆弱性曲線。對植物脆弱性曲線進行比較，揭示植物間的干旱適應能力；
[0013]2、對現(xiàn)有儀器的高壓供水裝置進行了改進，從而避免高壓下氣體溶于水中后影響到對枝條氣穴栓塞化導管的徹底沖洗；
[0014]3、本實用新型將植物枝條氣穴栓塞與水分傳導評價儀與電子天平連接，電子天平每隔一定時間將水分傳導數(shù)據(jù)實時傳輸給筆記本電腦進行保存，提高了數(shù)據(jù)的準確性，減輕人工勞動量，操作更人性化和合理化。
[0015]4、本實用操作方便，對數(shù)據(jù)能夠自動記錄，滿足實驗儀器標準和需求，將為植物干旱適應能力，干旱適應機制的研究奠定基礎和提供揭示手段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1氣穴栓塞模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖1 10(Tl80KPa高壓供水裝置容器頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖1枝條接頭裝置示意圖。
[0020]圖5為枝條水分傳導速率與水勢對應示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1-模擬氣穴栓塞裝置2-空心鋼管3-調(diào)控壓力閥4-高壓氮氣罐5-高壓供水裝置6-裝K CL溶液防高壓水袋7-裝K CL溶液水袋 8-透明供水塑料管9-三通閥門10-枝條接頭裝置11-電子天平 12-量筒13-數(shù)據(jù)線 14-筆記本電腦15-1#不銹鋼中空螺栓16-1#不銹鋼中空螺帽17-1#中空橡膠18-高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋19-不銹鋼容器螺帽20-中空橡膠墊圈 21-2#不銹鋼中空螺栓22-2 #不銹鋼中空螺帽 23-2 #中空橡膠。
【具體實施方式】
[0023]如圖1-4所示，一種植物枝抗栓塞評價儀，主要由模擬氣穴栓塞裝置1、空心鋼管
2、調(diào)控壓力閥3、高壓氮氣罐4、裝K CL溶液防高壓水袋6、裝K CL溶液水袋7、透明供水塑料管8、三通閥門9、枝條接頭裝置10、電子天平11、量筒12、數(shù)據(jù)線13、筆記本電腦14構(gòu)成?？招匿摴?連接并列的4個模擬氣穴栓塞裝置I。模擬氣穴栓塞裝置I為I#不銹鋼中空螺栓15兩端嵌有I #中空橡膠17，I #不銹鋼中空螺帽16通過內(nèi)螺紋旋緊到I #不銹鋼中空螺栓15兩端的外螺紋中(見圖2)。模擬氣穴栓塞裝置I通過空心鋼管2與高壓氮氣罐4頂部調(diào)控壓力閥3相連；調(diào)控壓力閥3再通過空心鋼管2與高壓供水裝置5連接。高壓供水裝置5為承受200 KPa的金屬容器，容器內(nèi)部放置能承受180KPa裝K CL溶液防高壓水袋6。容器頂蓋為中空橡膠墊圈20嵌入到高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋18的凹槽中，不銹鋼容器螺帽19內(nèi)螺紋旋入高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋18凹槽的外螺紋中(見圖3)。向枝條供水的水路為兩路:一路為透明供水塑料管8通過高壓供水裝置5的頂蓋后，與裝KCL溶液抗高壓水袋6的連接，另一路透明供水塑料管8連接高于三通閥門9 50cm處裝K CL溶液防高壓水袋7 ;二路透明供水塑料管8連接三通閥門9后，通過透明供水塑料管8與左側(cè)枝條接頭裝置10相連，之后連接枝條。枝條的另一端連接右側(cè)枝條接頭裝置10，之后連接透明供水塑料管8，透明供水塑料管8通過電子天平玻璃罩上的固定裝置，管末浸入電子天平玻璃罩內(nèi)量筒12中的K C L溶液中，盛有K C L溶液的量筒12放置電子天平11上，電子天平11與電源相接，稱量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線13傳輸?shù)诫娔X14。
[0024]上述裝置組裝完成后，選取植物材料進行水分傳導測定。過程如下:
[0025]1、從植物上剪取相同位置生長，直徑小于2cm的枝條4飛枝，立即置于超純水中，水下距剪切端l_2cm處將枝條再次剪切，之后將剪切端口置于水中，將枝條用黑色塑料袋密封包裹；
[0026]2、測定枝條水勢，濕生植物枝條水勢為-0.4 MPa,旱生植物枝條水勢〈_2.5 MPa ；
[0027]3、取出一個枝條，剪切端連接手壓空氣泵，對枝條施壓空氣，同時用鋒利刀片將枝條從另一端逐次截短，當木質(zhì)部導管中有首個氣泡冒出，停止剪切，測剩余枝條的長度，其長度為木質(zhì)部導管分子的最大長度(cm)；
[0028]4、再取一個枝條，在水下剪取不具分支，長度是木質(zhì)部最大導管分子長度1.2倍的枝段，去掉兩端長Icm左右的韌皮部；
[0029]5、枝條兩端木質(zhì)部套上吸水后的海綿套保濕，之后置于氣穴栓塞模擬裝置中，打開高壓氣罐4，通過左側(cè)調(diào)控壓力閥3給枝條施加低于枝條水勢0.5MPa的氣壓，迫使枝條發(fā)生氣穴栓塞，時間為30min，使枝條水勢和氣壓值完全相同；
[0030]6、裝K CL溶液防高壓水袋6、裝K CL溶液水袋7，量筒11中注入已抽濾、去空氣的KCL溶液，調(diào)節(jié)三通閥門9使得透明供水塑料管8和右側(cè)枝條接頭裝置10中充滿KCL溶液；注射器與右側(cè)枝條接頭裝置10相接，抽取透明供水塑料管8和右側(cè)枝條接頭裝置10中的空氣，使得量筒12中的K C L溶液充滿整個透明供水塑料管8直至右側(cè)枝條接頭裝置10的頂端；
[0031]6、枝條氣穴栓塞化完成后，兩端木質(zhì)部接在枝條接頭裝置10上(注意枝條水流的方向和自然界枝條中水分運輸?shù)姆较蛞恢?，檢查透明供水塑料管8中是否有氣泡，若有，重新連接；
[0032]7、調(diào)節(jié)三通閥門9，打開裝K CL溶液水袋7與枝條接頭裝置水導通路，枝條在50cm水頭壓力下開始導水，導水量通過電子天平11顯示，并通過數(shù)據(jù)線I 3傳給筆記本電腦進行記錄和保存，測定時間為3 O min ；
[0033]8、重復上述4-7步驟，同時每進行一次重復，氣穴栓塞裝置I中的氣壓值增加
0.5MPa，獲得不同水勢下的枝條水分傳導速率； [0034]9、水分傳導測定完畢，關閉裝K CL溶液水袋7與枝條接頭裝置10的水分傳導通路，打開右側(cè)可調(diào)控壓力閥3，給高壓供水裝置5供IOO-1SOKPa的壓力(壓力根據(jù)植物材料確定，旱生植物高，濕生植物低)；
[0035]8、通過三通閥門9打開裝K CL溶液防高壓水袋6與枝條接頭裝置10的水分通路，將枝條高壓沖洗10-30min ；
[0036]9、關閉裝K CL溶液防高壓水袋6與枝條接頭裝置10的水分通路，打開裝K CL溶液水袋7與枝條接頭裝置10的水分傳導通路，在50cm水頭壓力下根據(jù)步驟7測定沖洗后的枝條水分傳導速率
[0037]10、水分傳導損失率計算公式為:PLC = 100 (Jfflax - Ksimlate)/Kaax.[0038]11、剩余2~4個枝條重復5~10的步驟；
[0039]12、以枝條水勢(MPa)為橫軸，以測定的PLC數(shù)據(jù)為縱軸作圖，用P LC=IOO/[1+exp (a(￥-b))]來擬合，PLC和水勢(MPa)擬合的圖見圖5，方程為Kleaf=IOO/(1+exp(-0.29 (￥leaf-2.78)，枝條失去50%水分傳導時木質(zhì)部的水勢b為2.78 MPa ；
[0040]12、方程擬合得到的參數(shù)b的值為枝條失去50%水分傳導時木質(zhì)部的水勢。b越大，植物抗氣穴栓塞的能力越強，抗旱性越好，反之亦然。
【權(quán)利要求】
1.一種植物枝抗栓塞評價儀，主要由模擬氣穴栓塞裝置(I)、空心鋼管(2)、調(diào)控壓力閥(3 )、高壓氮氣罐(4 )、高壓供水裝置(5 )、裝K CL溶液防高壓水袋(6 )、裝K CL溶液水袋(7)、透明供水塑料管(8)、三通閥門(9)、枝條接頭裝置(10)、電子天平(11)、量筒(12)、數(shù)據(jù)線(13)、筆記本電腦(14)構(gòu)成，其特征是空心鋼管(2)連接并列模擬氣穴栓塞裝置(1)，模擬氣穴栓塞裝置(I)通過空心鋼管(2)與高壓氮氣罐(4)頂部的調(diào)控壓力閥(3)相連；調(diào)控壓力閥(3 )通過空心鋼管(2 )與高壓供水裝置(5 )連接，高壓供水裝置(5 )內(nèi)部置有裝K CL溶液防高壓水袋(6)，透明供水塑料管(8)通過三通閥門(9) 一端與裝K CL溶液防高壓水袋(6)連通，一端與裝K CL溶液水袋(7)連通，另一端與左側(cè)枝條接頭裝置(10)相連；透明供水塑料管(8 )相連右側(cè)枝條接頭裝置(10 )后穿過電子天平玻璃罩，其末端浸入量筒(12)的K C L溶液中，量筒(12)放置在電子天平(11)上，電子天平(11)通過數(shù)據(jù)線(13)與電腦(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植物枝抗栓塞評價儀，其特征是上述模擬氣穴栓塞裝置(1)，為I #不銹鋼中空螺栓(15)兩端嵌有I #中空橡膠(17)，1 #不銹鋼中空螺帽(16)通過內(nèi)螺紋旋入到I #不銹鋼中空螺栓(15)的外螺紋中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植物枝抗栓塞評價儀，其特征是上述高壓供水裝置(5)為承受200KPa的金屬容器，高壓供水裝置(5)上的高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋(18)的凹槽中嵌有中空橡膠墊圈(20)，不銹鋼容器螺帽(19)內(nèi)螺紋旋入高壓K CL溶液供給裝置容器頂蓋(18)凹槽的外螺紋中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植物枝抗栓塞評價儀，其特征是上述枝條接頭裝置(10)包括2 #不銹鋼中空螺栓(21)、2 #不銹鋼中空螺帽(22)、2 #中空橡膠(23)，2 #中空橡膠(23 )嵌入2 #不銹鋼中空螺栓(21)中，2 #不銹鋼中空螺帽(22 )內(nèi)螺紋旋入2 #不銹鋼中空螺栓(21)的外螺紋中。
【文檔編號】G01N5/00GK203561567SQ201320567968
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】方向文, 陳富裕 申請人:蘭州大學