[發明專利]測定植物根系水力導度的高壓密閉裝置

在審

• 申請號: 201710312820.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107290480A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 杜彥磊;李鳳民;陳富裕
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及一種測定植物根系水力導度的高壓密閉裝置，屬于植物水分測定技術領域。

背景技術

水分是限制植物生長和作物生產的主要影響因子，由鹽漬、干旱引起的水分虧缺已經成為限制作物生產和生態系統生產力的主要逆境因子。植物水分生理的研究已經成為生命科學和農林科學研究中的重大核心內容，很多植物的地理分布、形態建成以及生長發育過程均受到水分供給程度的影響。在逆境脅迫下，植物體內水分平衡主要是通過根系吸水和冠層蒸騰失水之間的動態變化來共同維持。根據Philip于1966年提出的“土壤-植物-大氣”連續體系（SPAC）的概念，在物理學上SPAC是一個統一的連續體。研究發現根系吸水的阻力大約占植物體內水流阻力的50%以上，因此植物根系導水能力的研究一直是學術界研究的熱點。根系水力導度也是表征植物根系吸水能力的一個重要參數。

目前測定植物根系水力導度的方法有很多，如蒸騰流法、HPFM法、負壓引流法、蒸騰計法、壓力根探針法和壓力室法。這些方法各有優缺點，蒸騰流法實際上是用整個植株的水力導度近似估算根系水力導度，雖然操作簡單但誤差較大；負壓引流法主要是通過毛細管施加的外界壓力小于正常的生理過程的值，測定數據容易受到滲透引起液流的影響而逐漸不被采用；蒸騰計法主要測定單根導水特性，與負壓引流法都存在無法測定整個根系的問題。而其余三種方法，即HPFM法、壓力根探針法以及壓力室法在測定根系水力導度方面較為普遍接受，但是也存在一些問題；諸如HPFM法、壓力根探針法無法避免根系導管氣穴化的影響，會造成一定的測量誤差。并且HPFM法主要是由美國Dynamax公司的HPFM-Gen3植物高壓導水率測量儀，該儀器的售價昂貴也限制了一些用戶；壓力根探針法所涉及的壓力傳感器雖然價格不及HPFM-Gen3植物高壓導水率測量儀昂貴，但是掌握該方法需要豐富的操作經驗（很長時間的反復練習），人為操作誤差較大。因為壓力室法測定植物根系水力大度操作簡單、成本較低、人為操作誤差小，越來越受到人們的青睞。但是國內外目前缺乏基于壓力室原理研制的測定植物根系水力導度的高壓密閉裝置，這一定程度上制約了相關領域科學研究的發展。盡管國外個別實驗室自制相關設備，但是儀器的安全性和準確性尚不能保證。本發明研制的此裝置操作方面，安全性高，完全滿足實驗儀器的精度標準和需求。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的在于提供一種測定植物根系水力導度的高壓密閉裝置。該裝置主要用于測定植物根系水力導度，即根據水分在植物根系水分吸收和傳導運輸的特征，將植株整個根系處于設定氣體壓力下，測定壓力室中植株單位時間內單位根系表面積在單位壓力下的根系水分傳導能力（水力導度）。該指標可以綜合反映植物根系水分運輸的阻力。

本發明的目的是這樣實現的：

一種測定植物根系水力導度的高壓密閉裝置，包括高壓氮氣鋼瓶、高壓氣體減壓閥、快速接頭、微調閥、高壓三通球閥、數顯壓力表、不銹鋼壓力倉、進氣口不銹鋼壓力蓋、密封膠圈、不銹鋼卡箍、雙錐形密封膠墊、錐形壓力墊片、頂螺帽、助力桿、圓柱桶狀節氣塊、安全卸荷閥、植物栽培容器和自封袋包裹的脫脂棉；高壓氮氣鋼瓶通過高壓管上的高壓氣體減壓閥、快速接頭、微調閥、高壓三通球閥、數顯壓力表與高壓密閉裝置中不銹鋼壓力倉的進氣口連接，實現管路密封；其特征是在不銹鋼壓力倉上裝有密封膠圈、不銹鋼卡箍、不銹鋼壓力蓋、雙錐密封膠墊、錐形壓力墊片和頂螺帽，形成一個高壓密閉裝置；其中：不銹鋼壓力倉和不銹鋼壓力蓋密封接觸面上分別有凹槽圈，與密封膠圈銜接，通過旋緊不銹鋼卡箍上的蝴蝶螺絲實現不銹鋼壓力倉和不銹鋼壓力蓋密封；不銹鋼壓力蓋和頂螺帽之間通過絲口連接；不銹鋼壓力蓋中央為內錐形，錐形壓力墊片和不銹鋼壓力蓋內錐形結構與雙錐形密封膠墊接觸；將植物栽培容器放置于不銹鋼壓力倉內，植物栽培容器和不銹鋼壓力倉之間的空隙放置圓柱筒狀節氣塊；將助力桿插入頂螺帽兩側任一孔中驅動頂螺帽轉動而施壓于錐形壓力墊片，使得雙錐形密封膠墊)的上下面分別處于錐形壓力面的均勻壓力，減少雙錐形密封膠墊內孔和植物樣品之間的間隙，實現密封；不銹鋼壓力倉底部側端設有安全卸荷閥，不銹鋼壓力倉與安全卸荷閥絲口連接。

本發明的優點如下：

1）本發明采用樣品密封構件中，采用助力桿驅動頂螺帽施壓于錐形壓力墊片，迫使雙錐形膠墊內孔縮小實現與樣品之間的密封。助力桿使得操作省時省力，也便于裝配和拆卸。雙錐形密封膠墊內孔均勻縮小，與樣品周圍壓力均勻，對樣品的破壞性小。助力桿與頂螺帽兩側的插孔的接觸面為凸凹的圓臺形狀，接觸牢固，且便于操作。