[发明专利]一种快速判定植株光强和温度适应范围的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速判定植株光强和温度适应范围的方法及其装置，具体涉及一种基于叶绿素荧光(F_v/F_m)参数测定的判定植株的极端光强和温度的方法，属于植物环境胁迫技术领域。

背景技术

植物的生长发育依赖于外界的光照、温度、水分和土壤等条件。然而相较于水分和土壤的因素，植物的叶片对光照和温度的反应是最直接且敏感的。光照是植物光反应过程中的能量的来源，开启植物的光合作用的过程。温度决定光和反应过程中相关酶的活性，是暗反应过程中的主要限制因子。适宜的温度和光强有利于维持光合作用中光反应与暗反应动态平衡，确保植株正常生理活动。光照强度存在明显是时间和空间的异质性，表现为正午时光照强度达到最高值而在早晨和傍晚光照强度较低，同时林分不同冠层的光照强度存在明显的差异，顶层的光照强度最强而林下光照强度最弱。温度的分布同样存在明显的时空变化，夏季中午的气温达到最大值，同时纬度和海拔与温度存在显著的相关性，高纬度高海拔地区温度明显低于其他地区。不同地区的植株因长期适应于一定光照和温度的生境，植株呈现不同程度光强和温度的适应性。因此，在植株的栽培管理的过程中，了解植株的温度及光强的适应范围，有利于了解植株的推广和栽培的范围及相关栽培措施的制定。

近年来随着温室效应的加剧，已造成全球温度的升高和异常温度的频发。春季和夏季异常的高温以及冬季和春季的异常低温，势必造成植株的光抑制；严重胁迫下便会引起植株的光损伤并出现叶片失绿枯黄的现象。因此去顶植株的光强和温度的适应范围，有利于在极端环境条件出现时，制定和采取相关的措施，维持植株的正常生长。

前人在研究植物温度和光强的适应性时，多采用将植株置于自然条件或人工的条件下，进行温度和光照的处理，处理的过程中测定相关的指标及参数，其中包括：显微及超微结构，电导率，半致死温度等参数。在自然的条件下，不能进行温度和光强参数的控制，所以仅能对不同植株在胁迫条件下适应性的差异的比较。在人工气候室中，通过对于温度和光强参数的设定，实现植物在不同胁迫条件下适应性差异的比较。然而人工控制光照和温度，通常需要在人工气候室内进行。但是人工气候室搭建的造价较高，因此很难实现在不同温度和光照的条件下进行多组的平行实验。在人工的条件下，温度的精准控制往往是较易的，但是很难实现对光强的精准控制。主要由以下几点原因：1)人工气候室内的光源一般为点光源，因此距离光源不同位置的光照强度存在显著的变化；2)由于植株树度随冠结构及叶片朝向的差异，很难保证每片叶子所接受的光强一致。因此，在同一处理条件下，胁迫处理的相关指标在各个样本内存在较大的差异。显然上述的研究方法需要对大量的盆栽样本进行平行的胁迫处理，实验的周期较长；同时胁迫的条件下植株的生长遭受严重影响，实验过程中采用的设备造价高，难以大规模的推广。尤其在初步确定某些珍贵稀有的品种的推广范围的过程中，采用一种基于大范围准确控制离体叶片环境参数，模拟一天过程中叶片光胁迫及暗恢复过程，通过不同时间荧光参数测定，进而推断植株光强和温度的适应范围。