称重法植物水分生理指标批量自动测定系统及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于植物水分生理指标测定领域，具体涉及一种完全自动测量多株植物水分蒸腾速率及蒸腾效率的装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]目前在活体植物水分生理指标测定领域，尤其是树木水分生理指标的测量，还是以间接的方法为主，直接测量方法并不多见。如测量植物叶片单位面积的蒸腾速率，然后统计叶片的面积，最后核算整株植物的蒸腾速率和蒸腾效率。该类方法的缺点在于劳动强度大，测量数据不完整，需要统计，准确性差。尤其在样本数量庞大的情况下，仪器设备投资大，系统误差明显，效果不佳。
【发明内容】
[0003]为了克服上述技术方法上的不足，本发明采用传统的称重法和现代自动控制技术相结合，提供了一套完整的大样本活体植物蒸腾速率生理指标自动测定系统和测定方法。
[0004]本发明所采用的技术方案是:栽植被测植物的栽植桶在测定过程中保持密闭，水分无蒸发。定期对栽植桶进行自动称重；前后两次称重的差值即为该时间段的植物蒸腾耗水量，蒸腾耗水量与时间、被测植物地径断面积的比值即为植物的蒸腾速率(单位:克/min/cm2)。将蒸腾速率、被测植物序号及时间参数存储在系统的存储模块中。
[0005]称重法植物蒸腾指标批量自动测定系统的组成:该系统主要由架子阵列A、可密闭的栽植桶B、智能称重小车C、轨道D和栽植桶自动供水系统E组成。
[0006]系统结构详细描述:架子阵列A，每个架子上放置多个结构相同的栽植桶Bn。桶内栽植不同品种的被测植物(被测植物的水分生理指标不同)。轨道D与架子阵列A垂直。智能称重小车C由精确定位装置、中央控制单元及收据存储系统、称重传感器组、行走电机Ml及升降电机M2，组成，小车在轨道上行走。行走电机驱动小车的前进与后退，升降电机驱动安装在小车横梁上的称重传感器组的同步升降。每个称重传感器上装有托起栽植桶的托盘。烧水系统D由水源D1、加压泵D2、输水管道D3、电磁阀D4、稳流滴头D5等组成；每个栽植桶都有单独的电磁阀控制给水。中央控制单元控制整个系统的运行。
【具体实施方式】
[0007]为了详细说明本发明的结构、特点及功能，现将称重法植物蒸腾指标批量自动测定系统及测量方法详细描述如下:
1、系统启动前的准备工作:分别测定栽植桶内基质田间含水量，计算基质干重。手动灌水使基质达到饱和含水量(桶底溢水孔滴水)，将栽植桶密闭。
[0008]2、开始第一个循环称重，智能小车向前行走，当小车遇到架子阵列中的第一个停止标志，小车立即停止。
[0009]3、智能小车启动升降电机，升起称重传感器组，传感器托盘托起栽植桶，并判断栽植桶的托起情况；当将栽植桶全部托起(恒重)，立刻停止上升，开始采集称重数据，每次的数据采集次数由智能小车的控制单元程序控制。称重结束后，将本次采集的数据平均值与桶内基质干重的差值(含水量)、被测植物序号和时间参数存储到存储器中。
[0010]4、称重传感器组下降，将栽植桶放回到原位，并标记本次称重为I次有效称量。
[0011]5、智能小车继续前进，当遇到下一个停止标志，小车进行第3步和第4步的操作。直到将所有桶(诸如30排，每排4个栽植桶)称量完毕。小车返回到起始位置等待下一轮称量。
[0012]6、等待时间到，智能小车开始下一轮称重，并将桶内含水量与含水量最低设定值(该值根据不同植物的水分特性进行设定)进行比较，当有栽植桶含水量低于设定值时，启动该桶的灌水程序，将桶内含水量补充到含水量最高设定值，然后进行下一次称量；不低于设定值则直接进行下一次称量。
[0013]7、两次称量的差值即为植物在该时间段的蒸腾量，蒸腾量与两次称量的时间差值的比值即为植物在该时间段的蒸腾速率，蒸腾量与生长量的比值即为植物的蒸腾效率。补水可能导致前后测定值的差值为负值，统计分析时要舍掉。
[0014]本发明在测量过程中可对活体植物全天候测量，并且多样本的平行差异测量能够同步，也可单样本的重复测量，节省大量的人力劳动，获得丰富可靠的数据。其结构简单，灵活，操作方便，技术特点鲜明，测量方法创新性强。
[0015]需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依据本发明说明书、权利要求书所做的等效结构变换以及等效应用，均包含在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.称重法植物蒸腾指标批量自动测定系统，其特征是架子阵列A的每个架子上放置多个结构相同的栽植桶Bn，桶内栽植不同品种的被测植物(被测植物的水分生理指标不同)，智能称重小车轨道D与架子阵列A垂直，小车C安装有精确定位装置、中央控制单元及数据存储系统、称重传感器组、行走电机Ml及升降电机M2，小车在轨道上行走，行走电机控制小车的前进与后退，升降电机控制安装在横梁上的称重传感器组的同步升降，每个称重传感器上装有托起栽植桶的托盘，定期对栽植桶进行自动称重，浇水系统D由水源D1、水泵D2、管道D3、电磁阀D4、稳流滴头05等组成，每个栽植桶都有单独的电磁阀控制给水。
2.根据该装置设计的植物样本的蒸腾水分生理指标的测量方法。
【专利摘要】本发明属于植物水分生理指标测定领域，具体涉及一种完全自动测量多株植物水分生理指标的装置及测量方法。用以比较同种植物不同生长时期及不同植物之间水分生理指标的差异及变化规律。
【IPC分类】G01N5-04
【公开号】CN104677772
【申请号】CN201510025934
【发明人】王凤林, 张建秋, 郑国明, 王兆
【申请人】白城市林业科学研究院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月20日