[发明专利]一种测量叶片内部离子浓度时探头穿刺位置的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物生理检测方法，具体涉及一种基于扫描电子显微(SEM)技术和X射线能谱(EDX)技术相结合的方式来确定叶片内部离子浓度测量探头穿刺位置的一种方法，属于检测技术领域。

背景技术

作物营养精确、快速检测技术是精确农业发展的基础，微观尺度的检测因其早期性和精确性受到广大研究人员的关注。

从植物生理上看，营养胁迫使得植物体液浓度、理化性质以及叶水势等都会发生一系列的变化，这些变化会导致作物叶片内离子浓度的变化，因此，可以通过检测叶片内的离子浓度变化实现植物营养状态的诊断。

现有微观尺度营养检测最常用的是离子选择性微电极。

用微电极来测作物营养状态的方法，都是通过将探头插入作物叶片，通过测量叶肉组织内部离子浓度差异实现营养状态的测量。因为叶片内部细胞的排列分布在叶片厚度方向存在差异，因此探头的插入位置和插入深度直接决定着测量结果。

番茄叶片表面广泛分布着绒毛、维管束等结构，叶片的厚度一般在100um左右，叶肉组织在厚度方向上由上表皮、栅栏组织、海绵组织和下表皮组成。现有测量方法，微电极的插入基本采用经验法，因穿刺位置和深度为随机选择，直接影响测试结果，导致测量不准确。

本发明从微观尺度出发，分析叶片的结构组成、各元素在叶片厚度方向的分布特征，结合微电极的形状参数，确定了最佳穿刺位置和最佳穿刺深度。

发明内容

本发明目的在于提供一种测量叶片内部离子浓度时探头穿刺位置的确定方法，以提高测量的准确度

为了解决以上技术问题，本发明针对目前探头刺入位置和刺入深度的随机性问题，利用扫面电子显微技术和能谱技术相结合的方法，通过对叶片微结构和叶片组成各元素在叶片内分布情况的统计分析，基于叶片微结构和能谱分析，以确定叶片内部离子浓度测量时探头的最佳穿刺位置和穿刺深度，具体技术方案如下：

一种测量叶片内部离子浓度时探头穿刺位置的确定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：避开主脉切取叶片得叶片样品，叶片样品大小为2cm*2cm，并用固定液对所取叶片样品进行固定；

步骤二：制备扫描电镜样品，并设置仪器参数并观察；

步骤三：观察分析叶片样品表面结构；

步骤四：确定探头最佳穿刺位置；

步骤五：观察叶片样品的断面结构；

步骤六：获取镁、钾和钙元素在叶片样品组织中的纵向分布状况；

步骤七：确定最佳的穿刺位置和穿刺深度。

所述步骤一中固定液为浓度为4％的戊二醛固定液对所取叶片样品进行固定。

步骤二具体为：将步骤一所得的叶片样品经乙醇阶梯脱水后，放入由英国Quorum公司生产的K850型临界点干燥仪中进行干燥处理，将制备好的叶片样品粘在导电胶上，放入由日本SHINKKUVD公司生产的MSP-1S型离子溅射仪中进行镀膜，溅射金属厚度为20nm，然后将处理好的叶片样品粘贴在由美国fei公司生产的quanta200型扫描电镜的样品台上，在15kV加速电压下进行观察，拍照。

所述步骤三具体为：在扫描电子显微系统下，选择不同区域10个视野观察叶片样品表面微结构，包括绒毛、维管束、气孔、和表皮细胞的分布密度和几何尺寸，进行测量和统计分析，得出叶片样品表面绒毛、维管束、气孔、表皮细胞的分布密度和几何尺寸。

所述步骤四具体为：根据步骤三中观察得的叶片样品表面微结构，根据绒毛密度和维管束的分布特征，结合探头几何尺寸和材料参数特征，选择叶片背面避开维管束的位置作为探头穿刺位置。

所述步骤五具体为：在扫描电镜下观察叶片样品断面层，测量表皮、栅栏组织、海绵组织和整个叶片厚度；选取典型视野进行拍照；每个叶片样品电镜观察统计至少10个视野，取平均值。

所述步骤六具体为：借助能谱测量系统，在叶片样品断面层内，分别对栅栏组织和海绵组织进行全谱智能面扫描后得到镁、钾和钙元素在叶片样品组织中的纵向分布状况。

所述步骤七具体为：根据叶片样品正反表面绒毛、维管束、气孔的几何尺寸和分布密度，确定探头从叶片反面穿刺进入叶片的位置；根据叶片样品中镁、钾和钙元素在叶片样品组织中的纵向分布位置确定测量Mg2+,K+,和Ca2+离子浓度时对应的探头穿刺深度。