[发明专利]测量植物的蒸腾作用的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定物体(1)，特别是植物叶片或植物针叶的蒸腾作用速率的设备(100)和方法。本发明包括以下步骤：确定物体(1)的表面上的温度和参考体(2)的表面上的温度之间的第一温度差，以及物体(1)的表面上的温度或参考体(2)的表面上的温度和与其间隔开的相应测量点(M1、M2)处的温度之间的第二温度差，从而最终由此计算物体的蒸腾作用速率。

技术领域

本发明涉及一种用于确定物体(例如植物叶片或植物针叶)的蒸腾速率的设备，以及对应的方法。

背景技术

蒸腾作用是植物中的一个基本生理过程。蒸腾作用速率(即在一段时间内蒸腾的水量)是植物的水分平衡中的一个基本参数，并且因此在诸如灌溉控制、智能农业和研究的应用中有很重要的意义。蒸腾作用速率强烈依赖于植物种类和植物的灌溉状态。对于山毛榉，典型的蒸腾作用速率范围是0.2-4.0mmol*m^-2*s^-1，而对于云杉，典型的蒸腾作用速率范围是0.1-1.0mmol*m^-2*s^-1。

蒸腾作用可以用不同的方法测量。最简单的方法例如是蒸渗仪。在这里，与植物盆一起立在秤上的植物的重量的变化是连续确定的。重量的减少被视为蒸腾作用。

另一个重要的方法是测定木质部流量(US 4,745,805,DE 10222640,US 5,269,183 A)。

蒸渗仪和木质部流量都表明植物整体的蒸腾作用。然而，了解所讨论的实际部位处(即，在叶片水平上)的水消耗的直接植物衍生调节对于上述应用具有重要价值。然而，由于技术原因，关于叶片水平上的蒸腾作用的更精确的信息不能从蒸渗仪数据或木质部流量数据中得到。

最常见的用于测定叶片水平上的水释放的方法是使用气体比色皿进行气体交换测量。相应的蒸腾作用器官或物体(叶片、针叶或树皮)在这里被封闭在透明容器中。测定容器的空气或排出空气中的湿度上的增加，并由所测定的值计算每叶片面积的蒸腾作用(参见DE3032833C2)。这种方法的缺点是所考察的蒸腾作用器官的自然物理环境上的显著变化。由于环境物理条件上的这种变化，与实际蒸腾作用的较大偏差是无法避免的。

一种已知的方法(然而在过去很少考虑)是测量叶片和非蒸腾参考体之间的温度差(Delta-T(参考叶片))。在蒸腾作用期间，叶片中的水分变成气体形式，并从而使叶片冷却，而这种冷却并不发生在参考体内。因此，两者之间的温度上的差异反映了蒸腾作用的强度(Impens I.I.等：Diffusive resistances at,and transpiration rates from leavesin situ within the vegetative canopy of a corncrop.Plant physiology，1967年，第42卷，第1期，第99-104页)。

使用例如热电堆来测量温度差(Haines,F.M.：Transpiration and PressureDeficit,III.Observations by the Thermopile Method.Annals of Botany，1936年，第1期，第1-22页)。近年来，已经借助于热像图来执行温度测量(Garbe,C.,Schurr,U.,Jaehne,B.:Thermographic measurements on plant leaves.2002年，Proc.SPIE，第4710卷，第407-416页)。

Delta-T(参考叶片)方法只在周边自然条件上造成很小的干扰，并且因此允许在实际条件下连续测量蒸腾作用。该方法的另一个重要优点是其相对简单且成本划算的实施。尽管有上述优点，但是这种方法在实践中并没有广泛使用。其中一个原因是测量信号的复杂解释，这是由于测量信号与环境因素的相互作用引起的，特别是与叶片表面上的风的相互作用。很明显，Delta-T(参考叶片)受到风的影响。在相同的蒸腾作用速率下，较强的风将导致较小的温度差Delta-T(参考叶片)。因此，只有在额外测量叶片表面上的风速度的情况下，才可能实际应用Delta-T(参考叶片)方法。然而，到目前为止，这是不可能通过合理措施来实现的。