[发明专利]一种获取野外生境下植物代谢水利用份额和实际需水量的方法

说明书

本发明公开了一种获取野外生境下植物代谢水利用份额和实际需水量的方法，属于农作物信息检测技术、生态环境治理以及农作物节水灌溉领域，利用便携式光合仪获取净光合速率、蒸腾速率以及胞外大气二氧化碳浓度和胞间二氧化碳浓度信息，结合稳定碳同位素测定获取不同环境下不同苗龄不同生育期的植物重碳酸盐利用份额的信息。偶联净光合速率、蒸腾速率以及植物重碳酸盐利用信息，即可获得不同环境下不同苗龄不同生育期的植物实际水分利用效率和实际需水量，为喀斯特适生植物的筛选提供科学依据，为节水灌溉和水资源可持续利用提供科学支撑。

技术领域

本发明涉及农作物信息检测技术、生态环境治理以及农作物节水灌溉领域，特别是涉及一种获取野外生境下植物代谢水利用份额和实际需水量的方法，可以实时测定不同苗龄不同生育期的植物代谢水利用份额和实际需水量的信息，为喀斯特适生植物的筛选提供科学依据，为节水灌溉和水资源可持续利用提供科学支撑。

背景技术

近年来，众多的实验已经证明，植物不仅能利用大气中的二氧化碳作为底物进行光合作用，而且也可以利用来自于土壤的重碳酸盐进行光合作用。尤其在具有高浓度的重碳酸盐的喀斯特石灰岩地区。植物利用碳酸氢根离子是通过碳酸酐酶将其转化成光合作用的底物水和二氧化碳来实现的，这种来自碳酸氢根离子的无机碳同化不需要通过气孔进入，因此相应地也免去同化这部分无机碳时气孔张开的失水，提高了水分利用率。同时，碳酸氢根离子转化的水，也可以作为代谢水直接参与水的光解，这又进一步提高了水分利用率。碳酸氢根离子转化的水和二氧化碳的化学计量关系为1：1，因此，植物利用碳酸氢根离子的份额也即是利用这种代谢水的份额。

需水量(water requirement)又称蒸腾系数(transpiration coefficient)，指植物合成1克干物质所蒸腾消耗的水分克数。需水量是一个无量纲数，值越大说明植物需水量越多，水分利用率越低。影响植物需水量的主要因素有：气象条件、植物种类以及土壤性质等。气温高，空气干燥，风速大，植物需水量就大；生长期长、叶面积大、生长速度快、根系发达以及蛋白质或油脂含量高的植物需水量就大；就生产等量的干物质而言，多数C3植物需水量大于C4植物。由于植物本身的生理节水与抗旱能力难以定量，目前常规方法所确定的植物需水量与植物实际需水量有一定的偏差，尤其是当植物利用来自土壤的碳酸氢根离子时，会免去一部分的气孔蒸腾失水，减少植物需水量，同化来自土壤的碳酸氢根离子时的有机物不需要消耗来自蒸腾作用的水分消耗，因此，在获取植物实际需水量的时候必须考虑这部分不消耗蒸腾水的碳酸氢根离子同化。

本发明通过实时测定不同环境下不同苗龄不同生育期的植物的净光合速率和蒸腾速率，耦合不同环境下不同苗龄不同生育期的植物利用重碳酸盐利用份额，最终获取不同环境下不同苗龄不同生育期的植物实际需水量信息，对正确评估植物的节水和抗旱能力，筛选高水分利用率的喀斯特适生植物品种，节水灌溉和水资源可持续利用具有重要的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种获取野外生境下植物代谢水利用份额的方法和植物实际需水量的方法，解决了当前无法定量植物利用来自重碳酸盐转化的代谢水份额的难题，克服了因未考虑植物利用代谢水而节水、表观需水量偏大的缺陷。

本发明采取以下技术方案：它包括以下步骤：

步骤一，选择在被考察的环境下生长的植物新枝上的第二展开叶的叶片，在晴朗天气下，利用便携式光合仪分别测定上午9：00-10：00的光合参数；所谓植物新枝上的第二展开叶的叶片是依据从上往下的原则，以新枝上刚刚发育完全且完全展开的叶为第一完全展开叶，依次类推；分别为第二完全展开叶、第三完全展开叶；

步骤二，从便携式光合仪中获取净光合速率Pn和蒸腾速率Tr的数据；

步骤三，随后，再从便携式光合仪中获取胞外大气二氧化碳浓度Ca和胞间二氧化碳浓度Ci的数据，计算植物叶片胞间二氧化碳浓度Ci与胞外大气二氧化碳浓度Ca的比值f,计算方法为：