[发明专利]一种基于生理电阻的植物叶片导水度和固有导水度的测定方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于生理电阻的植物叶片导水度和固有导水度的测定方法及装置，测定装置包括支架、泡沫板、电极板、导线、铁块、塑料棒，镶嵌有电极板的泡沫板分别粘在支架底端和塑料棒上，塑料棒上添加不同质量的铁块改变装置的压力来调节夹持力，使用时极板通过导线与LCR测试仪连接，两电极板将待测量植物叶片夹持住，设定不同的夹持力，测定植物叶片生理电阻，基于能斯特方程建立不同夹持力下的植物叶片生理电阻的耦合模型，对模型方程进行求导，获得基于生理电阻的植物叶片导水度和固有导水度；进而判断植物用水的经济性。本发明可以便捷、快速、定量检测植物叶片导水度和固有导水度，定量判断植物的水分输导的经济性，测定结果具有可比性。

技术领域

本发明属于农业工程和农作物信息检测技术领域，具体涉及一种基于生理电阻的植物 叶片导水度和固有导水度的测定方法及装置，可以快速、定量地检测基于生理电阻的植物 叶片导水度和固有导水度，判断植物水分输导的经济性。

背景技术

细胞膜主要由脂质(主要为磷脂)、蛋白质和糖类等物质组成；其中以蛋白质和脂质为 主。磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。在电镜下可分为三层，即在膜的靠内外两侧 各有一条厚约2.5nm的电子致密带，中间夹有一条厚2.5nm的透明带。生物膜对穿过它的 电流所呈现的电阻称为膜电阻。由于细胞膜主要是由蛋白质和脂质构成，因此电阻率较大， 因而细胞膜成为提供了生物组织电阻的主要部分。

由于电阻性电流是由离子传递引起的，所以它是由膜对各种离子通透性的大小和通透 离子是否大量存在等因素决定的。外界激励改变离子的膜通透性，影响了膜内外离子的浓 度，而膜内外离子浓度差服从能斯特(Nernst)方程，而生理电阻与电导率成反比，而电导 率与细胞内离子浓度成正比，由此可推导出，细胞的生理电阻与外界激励的关系。

目前测定植物的生理电阻时通常出现重复性差，不同人不同时间不同地点，或者同一 个人不同时间不同地点、甚至同一个人、同一地点不同时间测定同一状态的叶片结果差异 较大，严重地影响测定结果的准确性，使测定结果难以分析，更不具备可比性。究其原因 是由于每次测定施加不同的夹持力，造成结果的偏差，为了准确地比较植物生理电阻，使 不同次的测定结果具有可比性，固定LCR电极板的夹持力，获得特定夹持力下的植物生理 电阻是当前植物电生理研究的当务之急！本发明通过调节夹持力，测定在不同夹持力下植 物叶片的生理电阻，构建夹持力与植物叶片生理电阻耦合模型，依据耦合模型获取特定夹 持力下的植物生理电阻。

植物叶片的生理电阻可以反映膜内外离子浓度差，膜内离子总量一定，浓度差的最重 要的改变方式就是离子的膜通透性改变，通透性的改变导致膜内外离子浓度差的改变，最 终导致膜内外水势的改变，水势是影响水分运输的最本质要素，水势高处输送到水势低处， 单位压力下细胞水分输出量的变化也因此紧密地与植物叶片细胞的膜内外水势的变化相 关，从而与膜内外离子浓度差的变化相关，最终导致单位压力下植物叶片的生理电阻的变 化等效于单位压力下植物细胞的储水量变化，也等效于单位压力下植物细胞的水分输出量 的变化。

单位压力下植物细胞的水分输出量的变化，反映地是植物叶片水力传输特性，单位时 间和单位压力下植物叶片细胞的水分输出量的变化值，可定义为植物叶片导水度。在没有 外来激励的刺激下，此时的植物叶片导水度即为植物叶片固有导水度。同样的蓄水状况下， 单位时间、单位压力下植物叶片细胞的水分输出量较小，水分供应时间越长，植物用水越 节约。目前，植物叶片细胞的水分输出量测定繁琐，并且需要外界施压，而外界施压改变 了植物的正常生理状态，不能反映植物的正常生理状况，因此，本发明，通过对植物叶片的生理电阻随夹持力变化方程求导，将单位压力下植物叶片生理电阻的变化转换成植物叶片导水度和固有导水度，为植物的水分利用策略研究和灌溉技术的开发提供方法的支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于生理电阻的植物叶片导水度和固有导水度的测定方法 及装置，以克服现有技术中重复性差、结果不具备可比性的缺陷。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：