一种植物蒸腾量测定装置及其方法

摘要

本发明公开了一种植物蒸腾量测定装置及其方法，包括机座和透明的观察室，所述观察室活动设置在机座上，所述机座上设置有电源和电子计重仪，所述电子计重仪与电源电连接，所述电子计重仪上设置有计时器和过滤盒，所述过滤盒上设置有第一接头和第二接头，所述观察室下侧设置有开口面，所述观察室的上侧设置有锥形罩，所述锥形罩连通有连接管，所述锥形罩与连接管的连接处设置有排风扇，所述排气扇与电源电连接，所述排风扇与电源之间设置有第一开关，所述连接管远离锥形罩的一端与第一接头可拆卸连接，所述第二接头连通有排气管，所述过滤盒内盛装有吸水剂。本发明能够能够对正常生长的植物进行蒸腾量测定，并且测定的蒸腾量数据准确。

权利要求

1.一种植物蒸腾量测定装置，包括机座和透明的观察室，所述观察室活动设置在机座上，其特征在于：所述机座上设置有电源和电子计重仪，所述电子计重仪与电源电连接，所述电子计重仪上设置有计时器和过滤盒，所述过滤盒上设置有第一接头和第二接头，所述观察室下侧设置有开口面，所述开口面的内壁上固定连接有密封罩，所述密封罩远离开口面的一端设置有抽缩橡筋，所述观察室靠近开口面的外壁上铰接有支撑杆，所述支撑杆远离观察室的一端固定连接有抓地板，所述观察室的上侧设置有锥形罩，所述锥形罩连通有连接管，所述锥形罩与连接管的连接处设置有排风扇，所述排风扇与电源电连接，所述排风扇与电源之间设置有第一开关，所述连接管远离锥形罩的一端与第一接头可拆卸连接，所述第二接头连通有排气管，所述过滤盒内盛装有吸水剂，所述观察室的侧壁上开设有透气口，所述透气口上粘附有气体交换膜；

所述气体交换膜的制备方法，包括以下步骤：A1、按质量份数取粒径为50‑100nm的氯化钙10‑12份在高速混合搅拌机中高速搅拌到温度90‑100℃再自然冷却到60℃以下时，投入非离子聚丙烯酰胺3‑5份，继续高速搅拌2h以上，活化处理后，密封自然冷却到40℃以下，待用；

A2、按质量份数，取低密度聚乙烯10‑15份，线性低密度聚乙烯30‑40份，热塑性弹性体

8‑14份，耐高温抗氧剂1‑2份，在高速混合机混合均匀后,直接通过单螺杆失重式喂料称喂料到高扭矩双螺杆机上的主喂料口，加入高扭矩双螺杆机中，进行混炼塑化，熔融挤出流延骤冷成气体交换膜初品；

A3、将步骤A2得到的气体交换膜初品浸入到去离子水中，然后利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为6～10W，重复频率为20kHz，加工完成后用去离子水冲洗干净后干燥备用；

A4、将步骤A1中活化处理好的氯化钙加入30‑40份的水，搅拌均匀得到氯化钙溶液，使用喷涂机将氯化钙溶液均匀的喷涂到步骤A3处理后的气体交换膜初品表面，使用40‑50℃的温度烘干，即得到气体交换膜成品。

2.根据权利要求1所述的一种植物蒸腾量测定装置，其特征在于：所述观察室为圆柱形，所述机座上设置有与观察室匹配的圆形凹槽，所述观察室的开口面插入到凹槽内滑道连接，所述电源和电子计重仪均设置在机座上圆形凹槽以内的位置。

3.根据权利要求2所述的一种植物蒸腾量测定装置，其特征在于：所述观察室内设置有循环风机，所述循环风机与电源电连接，所述循环风机与电源之间设置有第二开关。

4.根据权利要求3所述的一种植物蒸腾量测定装置，其特征在于：所述机座的底面设置有滚动滚轮。

5.一种基于权利要求4所述的一种植物蒸腾量测定装置的测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

B1、在过滤盒中放满吸水剂，使用电子计重仪称取原始质量M1，在过滤盒的第一接头上连接上连接管，在第二接头上连接上排气管；

B2、将观察室从机座上取下，罩在植株上，将密封罩下端部的抽缩橡筋套设在植株的树干上，对植株密封；

B3、使用气体交换膜粘附在观察室上的透气口上，打开排风扇开关，使用计时器开始计时；

B4、到测量完毕的时间后，关闭排风扇开关，将过滤盒上的连接管和排气管取下，使用电子计重仪称取此时过滤盒的质量M2，使用计算公式M2‑M1即得到本植株在此时间段的蒸腾量。

说明书

一种植物蒸腾量测定装置及其方法

技术领域

[0001] 本发明涉及植物监测设备技术领域，尤其涉及一种植物蒸腾量测定装置及其方法。

背景技术

[0002] 蒸腾作用是水分从活的植物体表面(主要是叶子)的气孔以水蒸汽状态散失到大气中的过程。植物蒸腾与物理学的蒸发过程不同，蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响，而
且还受植物本身的调节和控制，因此它是一种复杂的生理过程，在测定方面有一定难度，目
前，最常用的测量手段就是使用植物蒸腾测量仪器测定，植物蒸腾测量仪已有多种，如Li‑
6400光合作用测定系统、CB‑1101型光合蒸腾作用测定系统、CAF树木蒸腾流测量系统、称重
式蒸渗仪等，可以说它们各有所长，但被有关研究者普遍认可和广泛采用的还未见到。纵观
这些植物蒸腾测量仪器，存在仅可用于测量单叶蒸腾量、测量值换算为枝条或植株蒸腾量，
换算过程复杂、价格高昂、对测量环境要求较高，否则测定值不准、结构复杂，操作不便、原
理复杂，不易理解掌握、体积庞大，携带不便等问题。

[0003] 为此，申请号为CN201010196240.5的专利公开了一种植物蒸腾量测定装置，该装置包括：观测室、冷凝系统、水分收集测量部件和排气部件；观测室为一端设有入口，另一端
设有出口的容器状结构，观测室的出口与冷凝系统的冷却管一端连通，冷却管另一端与水
分收集测量部件连通，冷却管上连接有排气部件；水分收集测量部件底部设有重力测量部
件；该测定装置结构简单、制作容易、携带方便、价格低廉、操作使用便利，而且具有良好的
测定效果，可以直接测量植物枝条或植株的蒸腾耗水数据，但是还存在以下的问题：此装置
在对植物的蒸腾量测定时，需要将植物的枝条截下来，然后放置于观测室内进行植物蒸腾
的测定，但是植物枝条被截下来之后再测定其蒸腾量，一般植物的蒸腾作用会减弱，导致不
能对植物正常生长时蒸腾量的准确测量。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种植物蒸腾量测定装置及其方法，能够对正常生长的植物进行蒸腾量测定，并且测定的蒸腾量数据准确。

[0005] 本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

[0006] 一种植物蒸腾量测定装置，包括机座和透明的观察室，所述观察室活动设置在机座上，所述机座上设置有电源和电子计重仪，所述电子计重仪与电源电连接，所述电子计重
仪上设置有计时器和过滤盒，所述过滤盒上设置有第一接头和第二接头，所述观察室下侧
设置有开口面，所述观察室的上侧设置有锥形罩，所述锥形罩连通有连接管，所述锥形罩与
连接管的连接处设置有排风扇，所述排气扇与电源电连接，所述排风扇与电源之间设置有
第一开关，所述连接管远离锥形罩的一端与第一接头可拆卸连接，所述第二接头连通有排
气管，所述过滤盒内盛装有吸水剂。

[0007] 进一步，所述开口面的内壁上固定连接有密封罩，所述密封罩远离开口面的一端设置有抽缩橡筋。利用密封罩上抽缩橡筋将密封罩捆绑在树干上，密封罩和观察室只对植
株的枝叶进行密封，不会将植株生长的土壤也密封在内部，可避免土壤蒸发产生水分对蒸
腾量测量的影响。

[0008] 进一步，所述观察室靠近开口面的外壁上铰接有支撑杆，所述支撑杆远离观察室的一端固定连接有抓地板。支撑杆可以对观察室进行支撑。

[0009] 进一步，所述观察室为圆柱形，所述机座上设置有与观察室匹配的圆形凹槽，所述观察室的开口面插入到凹槽内滑道连接，所述电源和电子计重仪均设置在机座上圆形凹槽
以内的位置。如此，在不使用时，可以将观察室插入到机座上的凹槽内，不会发生移动，且观
察室还可以将电源和电子计重仪等物品罩住。

[0010] 进一步，所述观察室内设置有循环风机，所述循环风机与电源电连接，所述循环风机与电源之间设置有第二开关。循环风机启动时，可以对观察室内的空气搅动均匀，更加接
近外部的自然环境。

[0011] 进一步，所述机座的底面设置有滚动滚轮。滚动滚轮方便对本装置的移动。

[0012] 进一步，所述观察室的侧壁上开设有透气口，所述透气口上粘附有气体交换膜。气体交换膜可以对空气中的水蒸气进行过滤，使得空气中的其他气体均能自由的在观察室内
部流通，如此，可以使得植株罩在观察室内后，与处在外部的自然环境相仿，不会对植株的
光合作用造成影响，对植株的蒸腾量测定更加的精确。

[0013] 进一步，所述气体交换膜的制备方法，包括以下步骤：

[0014] A1、按质量份数，取粒径为50‑100nm的氯化钙10‑12份在高速混合搅拌机中高速搅拌到温度90‑100℃再自然冷却到60℃以下时，投入非离子聚丙烯酰胺3‑5份，继续高速搅拌
2h以上，进行活化均匀处理后，密封自然冷却到40℃以下，待用；

[0015] A2、按质量份数，取低密度聚乙烯10‑15份，线性低密度聚乙烯30‑40份，热塑性弹性体8‑14份，耐高温抗氧剂1‑2份，在高速混合机混合均匀后,直接通过单螺杆失重式喂料
称喂料到高扭矩双螺杆机上的主喂料口，加入高扭矩双螺杆机中，进行混炼塑化，熔融挤出
流延骤冷成气体交换膜初品；

[0016] A3、将步骤A2得到的气体交换膜初品浸入到去离子水中，然后利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为6～10W，重复频率为20kHz，加
工完成后用去离子水冲洗干净后干燥备用；

[0017] A4、将步骤A1中活化处理好的氯化钙加入30‑40份的水，搅拌均匀得到氯化钙溶液，使用喷涂机将氯化钙溶液均匀的喷涂到步骤A3处理后的气体交换膜初品表面，使用40‑
50℃的温度烘干，即得到气体交换膜成品。

[0018] 所述蒸腾量测定装置的测定方法，包括以下步骤：

[0019] B1、在过滤盒中放满吸水剂，使用电子计重仪称取原始质量M1，在过滤盒的第一接头上连接上连接管，在第二接头上连接上排气管；

[0020] B2、将观察室从机座上取下，罩在植株上，将密封罩下端部的抽缩橡筋套设在植株的树干上，对植株密封；

[0021] B3、使用气体交换膜粘附在观察室上的透气口上，打开排风扇开关，使用计时器开始计时；

[0022] B4、到测量完毕的时间后，关闭排风扇开关，将过滤盒上的连接管和排气管取下，使用电子计重仪称取此时过滤盒的质量M2，使用计算公式M2‑M1即得到本植株在此时间段
的蒸腾量。

[0023] 本发明的有益效果：

[0024] (1)本发明使用观察室罩住正常生长的植株，植株蒸腾作用产生的水蒸气就会通过排风扇进入到过滤盒中，过滤盒内部盛装的吸水剂，可以对进入到过滤盒内的空气中的
水分进行吸附，剩余气体从排气管排出，吸水剂对水汽吸附之后，自身会增加吸附水分的质
量，通过测定吸水剂质量的增加即得到植株的蒸腾量，整个测定过程中，对整个正常生长的
植株进行蒸腾量的测量，对植株蒸腾量的数据测定更加的准确；

[0025] (2)本发明在观察室的侧壁上开设透气口，并在透气口上粘附气体交换膜，气体交换膜可以对空气中的水蒸气进行过滤，使得空气中的其他气体均能自由的在观察室内部流
通，如此，可以使得植株罩在观察室内后，与处在外部的自然环境相仿，不会对植株的光合
作用造成影响，对植株的蒸腾量测定更加的精确。

附图说明

[0026] 图1是本发明一种植物蒸腾量测定装置的结构示意图；

[0027] 图2是本发明使用普通塑料薄膜的结构示意图；

[0028] 图3是本发明机座的俯视图。

[0029] 其中，机座1、观察室2、电源3、电子计重仪4、计时器5、过滤盒6、第一接头7、第二接头8、密封罩9、抽缩橡筋10、锥形罩11、排风扇12、连接管13、排气管14、氯化钙15、支撑杆16、
抓地板17、凹槽18、循环风机19、滚动滚轮20、透气口21、气体交换膜22、塑料薄膜23、植株
24。

具体实施方式

[0030] 实施例1：

[0031] 气体交换膜的制备，进行如下的实验步骤，

[0032] A1、取粒径为50‑100nm的氯化钙110g在3000r/mim的高速混合搅拌机中高速搅拌到温度90‑100℃左右后，再自然冷却到50℃，投入非离子聚丙烯酰胺40g份，继续在3000r/
mim高速搅拌150min，进行活化均匀处理后，密封自然冷却到40℃以下，待用；

[0033] A2、取低密度聚乙烯125g份，线性低密度聚乙烯350g份，热塑性弹性体11g份，耐高温抗氧剂15g份，在3000r/min高速混合机混合均匀后,直接通过单螺杆失重式喂料称喂料
到高扭矩双螺杆机上的主喂料口，加入高扭矩双螺杆机中，进行混炼塑化，熔融挤出流延骤
冷成气体交换膜初品；

[0034] A3、将步骤A2得到的气体交换膜初品浸入到去离子水中，然后利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为6～10W，重复频率为20kHz，加
工完成后用去离子水冲洗干净后干燥备用；

[0035] A4、将步骤A1中活化处理好的氯化钙加入350g的水，搅拌均匀得到氯化钙溶液，使用喷涂机将氯化钙溶液均匀的喷涂到步骤A3处理后的气体交换膜初品表面，使用40‑50℃
的温度烘干，即得到气体交换膜成品。

[0036] 实施例2：结合附图1

[0037] 一种植物蒸腾量测定装置，包括机座1和透明的观察室2，观察室2活动设置在机座1上，机座1上设置有电源3和电子计重仪4，电子计重仪4与电源3电连接，电子计重仪4上设
置有计时器5和过滤盒6，过滤盒6上设置有第一接头7和第二接头8，观察室2下侧设置有开
口面，开口面的内壁上固定连接有密封罩9，密封罩9远离开口面的一端设置有抽缩橡筋10，
观察室2的上侧设置有锥形罩11，锥形罩11连通有连接管13，锥形罩11与连接管13的连接处
设置有排风扇12，排气扇与电源3电连接，排风扇12与电源3之间设置有第一开关，连接管13
远离锥形罩11的一端与第一接头7可拆卸连接，第二接头8连通有排气管14，过滤盒6内盛装
有氯化钙15；观察室2靠近开口面的外壁上铰接有支撑杆16，支撑杆16远离观察室2的一端
固定连接有抓地板17。观察室2为圆柱形，机座1上设置有与观察室2匹配的圆形凹槽18，观
察室2的开口面插入到凹槽18内滑道连接，电源3和电子计重仪4均设置在机座1上圆形凹槽
18以内的位置。观察室2内设置有循环风机19，循环风机19与电源3电连接，循环风机19与电
源3之间设置有第二开关。机座1的底面设置有滚动滚轮20。观察室2的侧壁上开设有透气口
21，透气口21上粘附有实施例1中制备的气体交换膜22。

[0038] 实施例3：结合附图2

[0039] 一种植物蒸腾量测定装置，包括机座1和透明的观察室2，观察室2活动设置在机座1上，机座1上设置有电源3和电子计重仪4，电子计重仪4与电源3电连接，电子计重仪4上设
置有计时器5和过滤盒6，过滤盒6上设置有第一接头7和第二接头8，观察室2下侧设置有开
口面，开口面的内壁上固定连接有密封罩9，密封罩9远离开口面的一端设置有抽缩橡筋10，
观察室2的上侧设置有锥形罩11，锥形罩11连通有连接管13，锥形罩11与连接管13的连接处
设置有排风扇12，排气扇与电源3电连接，排风扇12与电源3之间设置有第一开关，连接管13
远离锥形罩11的一端与第一接头7可拆卸连接，第二接头8连通有排气管14，过滤盒6内盛装
有氯化钙15；观察室2靠近开口面的外壁上铰接有支撑杆16，支撑杆16远离观察室2的一端
固定连接有抓地板17。观察室2为圆柱形，机座1上设置有与观察室2匹配的圆形凹槽18，观
察室2的开口面插入到凹槽18内滑道连接，电源3和电子计重仪4均设置在机座1上圆形凹槽
18以内的位置。观察室2内设置有循环风机19，循环风机19与电源3电连接，循环风机19与电
源3之间设置有第二开关，机座1的底面设置有滚动滚轮20。观察室2的侧壁上开设有透气口
21，透气口21上粘附有普通透明塑料薄膜23。

[0040] 下面将实施例2和实施例3中的蒸腾量测定装置，在2017年7月某日中午，在陕西延安某山地上，选取一株株高67厘米的玉米植株进行蒸腾量测定，当天天气晴朗，风级2‑3级，
温度28.7℃。

[0041] 其中实施例2中的蒸腾量测定装置测定时间为中午约12：30‑13:00，其中实施例3中的蒸腾量测定装置测定时间为同一天的中午约13:10‑13:40，均测定30min。

[0042] 实施例2在测量时，在过滤盒中放满吸水剂氯化钙，使用电子计重仪称取原始质量M1＝158g，在过滤盒的第一接头上连接上连接管，在第二接头上连接上排气管；将观察室从
机座上取下，罩在植株上，将密封罩下端部的抽缩橡筋套设在植株的树干上，对植株密封；
使用气体交换膜粘附在观察室上的透气口上，打开排风扇开关，使用计时器开始计时；到测
量完毕的时间后，关闭排风扇开关，将过滤盒上的连接管和排气管取下，使用电子计重仪称
取此时过滤盒的质量M2＝184g，使用计算公式M2‑M1＝184‑158＝26g,即得到本植株在此时
间段的蒸腾量。

[0043] 在实施例3在测量时，在过滤盒中放满吸水剂氯化钙，使用电子计重仪称取原始质量M1＝158g，在过滤盒的第一接头上连接上连接管，在第二接头上连接上排气管；将观察室
从机座上取下，罩在植株上，将密封罩下端部的抽缩橡筋套设在植株的树干上，对植株密
封；使用气体交换膜粘附在观察室上的透气口上，打开排风扇开关，使用计时器开始计时；
到测量完毕的时间后，关闭排风扇开关，将过滤盒上的连接管和排气管取下，使用电子计重
仪称取此时过滤盒的质量M2＝184g，使用计算公式M2‑M1＝177‑158＝19g,即得到本植株在
此时间段的蒸腾量。

[0044] 由上述的实验可以看出，实施例2测得的蒸腾量为26g，实施例3测得的蒸腾量为19g，如果去除约2g的测量误差，也可以看出，实际实施例2测得的蒸腾量大于实施例3测得
的蒸腾量。

[0045] 因此可以看出，本蒸腾量测定装置在使用本发明的气体交换膜后，可以使得观察室内的空气流通，在空气流通状态下，植株处于正常的生长状态下，蒸腾量更大，而实施例3
中，因为使用观察室将植株罩住，观察室内空气不能流通，由于二氧化碳量的减少，温度的
升高等因素，导致植株的光合作用减弱，植株的蒸腾量减少。因此，实施例2中的蒸腾量测定
装置测定的植株蒸腾量，更接近植株正常生长时的状态，对植株的蒸腾量测定更加的精确。

[0046] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改
或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求
范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。