Способ определения кинетических параметров @ - и @ - газообмена растений

 

Изобретение относится к способам исследования гетерогенных процессов , в частности к способам :исследования процессов фотосинтеза и транспирации и водного режима высших растений , и может быть использовано в экспериментальной физиологии растений . Цель изобретения - повьшение точности определения. Сначала в стационарном режиме экспонирования и, соответственно, состоянии листа, для которого предусмотрено определение кинематических параметров и СО -газообмена, регистрируют скорости транспирации и ассимиляции СО. Изменяют неизвестные диффузионные сопротивления в газовой фазе для napa и СО в известных отношениях об и /i соответственно путем изменения состава инертной в физиологическом отношении части газовой смеси (например , азот заменяют гелием). Изменившиеся при этом скорости газообмена компенсируют до их исходных значений путем изменения концентрации в воздухе H O-napa и СО до контрог лируемых значений. Приведены формулы для расчета кинетических параметров. сл Sb ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК п9) SU (11), А1 (51}4A01 С 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3973658/30-15 (22) 05.11.85 (46) 15.06.87. Бюл. 11 - 22 (75) Л.Т.Карпушкин и М.А.Поляков (53) 632.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 648887,кл. G 01 N 13/00, 13.06.77. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Н О- И СО -ГАЗООБМЕНА

РАСТЕНИЙ (57) Изобретение относится к способам исследования гетерогенных процессов, в частности к способам .исследования процессов фотосинтеза и транспирации и водного режима высших растений, и может быть использовано в экспериментальной физиологии растений. Цель изобретения — повышение точности определения. Сначала в ста ционарном режиме экспонирования и, соответственно, состоянии листа, для которого предусмотрено определение кинематических параметров Н О- и

СО -газообмена, регистрируют скорости транспирации и ассимиляции СО

Изменяют неизвестные диффузионные сопротивления в газовой фазе для Н Опара и СО в известных отношениях са и Р соответственно путем изменения состава инертной в физиологическом отношении части газовой смеси (например, азот заменяют гелием). Изменившиеся при этом скорости газообмена компенсируют до их исходных значений путем изменения концентрации в воздухе Н О-пара и СО до контро» лируемых значений. Приведены формулы для расчета кинетических параметров.

1316596

Аее ЫАе» Се РСе»

А = — — —— с, 1 i=ac. 1=i3 Р

Ае -Ae» ц ег <» (1-е ) Е где А; и срецние концентрации

Н О-пара и СО над по2. 2 верхностью жидкои фа-3 зы внутри листа, r< см диффузионные сопротивления потокам Н О-па2 ра и С02 в газовой фазе, с ° см, исходные концентрации

Н О-пара и СО в ваз2 2 з духе над листом, г см компенсирующие концентрации Н20-пара и С02 в воздухе над листом, -3. г ° см.;

К)си R)c =

A,„„и С,—

Се 2 ег

ЕиГ скорости диффузионных потоков Н20-пара и С0

-2 -1.

2 г см .с относительные изменения коэффициентов диффузии Н 0"пара и С02 в воздухе при изменении

Изобретение относится к способам исследования гетерогенных процессов, в частности к способам исследования процессов фотосинтеза и транспирации и водного режима высших растений, и может быть использовано в экспериментальной физиологии растений.

Цель изобретения — повышение точности определения.

Способ осуществляется следующим образом.

Сначала в стационарном режиме экспонирования и, соответственно, состоянии листа, для которого предусмотрено определение кинетических параметров Н О- и СОг-газообмена, регистрируют скорости транспирации и ассимиляции СО, затем изменяют неизвестные,циффузионные сопротивления в газовой фазе для Н20-пара и С02 в известных отношениях < и р соответст-венно путем изменения состава инертной в физиологическом отношении части газовой смеси (например, азот заменяют гелием}, а изменившиеся при этом скорости газоабмена компенсируют до их исходных значений путем изменения концентрации в воздухе Н Ог пара и СО до контролируемых значений, кинетические параметры находят по формулам; состава инертной в физиологическом отношении части газовой смеси.

Выражения для расчета А,, С,, R, R»1е получают, из следующих пред ставлений и экспериментальных данных, При замене в воздухе азота гелием изменяются R и К, вследствие изменения коэффициентов диффузии Н О-пара и СО в воздухе. Предполагать, что гелий может непосредственно влиять на апертуру устьичных щелей или на водный потенциал испаряющей поверхности и диффузию С02 в жидкой фазе в настоящее время нет никаких оснований. Апертура устьичных щелей может при этом измениться вследствие изменения скоростей транспирации и фотосинтеза, но предлагаемый способ предусматривает возврат этих скоростей к исходным значениям. При этом существенно то обстоятельство, что исходные скорости потоков устанавливаюте.я путем изменения факторов внеш. ней среды — концентраций Н О-пара

2 и СО, в воздухе, которые по их влиянию на скорости потоков эквивалентны B физиологическом отношении изменениям Р. и R соответственно. Это является достаточным основанием для того, чтобы при замене в воздухе азота гелием и последук<щем установлении исходных значений Е„ Г и температуры листа вышеописанным путем изменения К и Ке связывать только с изменением коэффициентов диффузии Н20-пара и СОг в воздухе. При условии установления исходных значений Е, P и температуры листа путем изменения со ответственно концентраций в воздухе над листом Н О-пара, СО2 и .температуры камеры, когда А; и С; будет иметь также исходные значения, диффузионные потоки Н 0-пара и С02 в газовой фазе в начальном и конечном состояниях будут описываться следу-. ющими уравнениями:

А, -А 1 Се -С» 1 е»< а R<1c (2)

A Аег С„-C

E= р <

< В а PR)c

Из двух систем уравнений получают приведенные выше формулы для определения А,, С,, R<„R,, Осуществляемое по данному способу изменение диффузионных сопротивлений в газовой фазе путем замены в

3 1316596 воздухе азота гелием в техническом по формулам лам определяют неизвестные отношении просто, не влияет на пара- 1 -"ЯО »1 с» метры естественного состояния листа Приме р и м е р. Опытные растения фаи, что особенно важно в физиолого- соли выращивают ивают в почвенной культуре биохимическом отношении безупречно, 5 при влажности почвы 50-707 от IIIIB

/о поскольку для растений гелий — так же (полная полева л вая,влагоемкость почвы) инертен, как и содержащийся в есте- в условиях клима. тическои камеры: ственном воздухе азот. температура во здуха 25 С, влажность

Определение кинетических парамет- воздуха 60-707 ко концентрация СО в ров осуществляют следующим образом. 10 воздухе 0 0327 б освещен

Исследуемый лист растения поме- ность в середине б и е о ъема камеры щают в термостатируемую камеру,.име- 110 Вт/м (исто м источник освещения — ламющую площадь 6-12 см и снабженную . па накаливания КГ-1000-220 с е с рефлеквентилятором, и экспонируют в токе товом и тепловым вым водяным фильтром воздуха в открытой системе при по-. 15 находится вне ка е ) И камеры). змерения стоянных предусмотренных эксперимен- проводят íà à 30-3 растениях эо-.15-дневнотом освещенности (50-500 Вт/м ), тем. ro возраста. пературе (10-40 С) и расходе возду- Во всех измерен всех измерениях используют лисха через камеру (40-60 л/ч) а так- товую камер б

3 камеру с рабочей площадью же при постоянном составе воздуха на 0 12 см имею ую м, имеющую водяную рубашку для входе, 7.: СО 0,01-0 1 О 21 М 78 д, .: <, —,,, М термостатирования и снабженную вени относительной влажности воздуха тилятором для

10 0 ором для перемешивания воздуха

0-807 ° При этом непрерывно регист- и двумя те двумя термопарами (на входе и вырируют скорости транспирации (Е) и ходе воздуха) для контактного измеСО -газообмена исследуемого листа рения теь р ния температуры исследуемого лис-. (Г), а также концентрации Н О-пара та Лист

z истовую камеру устанавливают с и СО в воздухе на выходе камеры ко- помощью

У ощью штатива в середине объема торые в данном случае (камера с вен- климатической камеры, где освещентипятором) равны соответственно сред- ность равн 11О В /, . вна ним концентрациям Н 0-пара (А ) и

z е 30 Порядок измерения. Помещают B лисСО (C в воз хе

z e) ду над листом. Экспонирование ведут до тех пор, пока помощью ультратермостата И-1 устаустановится стационарный режим о навливают

У н вливают температуру листа в камере чем судят по постоянству во времени 5о значений Е, Р, А, С е. а с помощью динамической газов eэ е смесительной установки составляют и

После того, как установлены и за- подают в т в листовую камеру газовую регистрированы соответствующие ста- смесь, соответствующую по составу ционарному режиму Е, Е, Ае„ С„, B ка- воздуха с расходом 50 л/ч, регулирумеру подают с прежним объемным рас- ют влажность газовой смеси и сойеРходом вместо воздуха газовую смесь, О жанке в ней СО так, чтобы в стациотличающуюся по составу от подава- онарном Режиме влажность в каме е камере емого ранее воздуха только тем, что была р е в, ней вместо азота содержится гелий соответствует 8,9 ° 10 г см ) а конЭ в той же объемной концентрации. Из- центрация г (е ) менившиеся при этом Е и Е (вследст- 45 10 r см ). Скорости транспирации вие изменения соответственно R о и и СΠ— газообмена при этом 4,43»

R ) риводя (компенсируют) K исход» 9 нь м уровням путем изменения соответ- см ° с соответственно А и С в кае е ственно влажности подаваемой в лис- мере, равные в случае камеры с вентовую камеру газовой смеси и концен- тилЯтором соответственно конЦентратрации в ней СО . Одновременно при- циям на выходе камеры, измеряют инводят к исходному значению и темпе- фракрасными газоанализаторами "Инратуру листа .путем изменения темпе- фралит-4". СкоРости тРанспиРации и ратуры листовой камеры. При установ- СО - газообмена измеРЯют с помощью лении исходных E У и температуры газометрической Установки соДе а55 ржлиста фиксируют значения А. и C,. щей в качестве основных узлов два

Используя полученные E р А А таких же газоанализатора е » ez>

Се<, С и рассчитанные или найденные П о установлении стационарного рев специальных экспериментах М и 8

8, жима в листовой камере. через 316596 б

Формула.из обретения

Способ определения кинетических параметров Б 0- и СО -газообмена растений путем измерения скоростей диффузионных потоков, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности определения, измеряют в стационарном режиме скорости транс10 пирации и ассимиляции СО при контролируемых концентрациях Н О-пара и

С02 в воздухе над листом, заменяют состав инертной в физиологическом отношении части газовой смеси, до15 водят до исходного значения скорости транспирации и ассимиляции СО увеличением или уменьшением концентраций

Н О-пара и СО в воздухе над листом и рассчитывают кинетические парамет20 Ры по формулам

АеГ< Ае<

А = — — ——

1- о

Се РСе<

< 1-13

Необходимые для расчета кинети25 ческих параметров отношения коэффициентов диффузии Н О-пара и С0 в воздухе к тактовым в газовой смеси содержащей вместо азота гелий, получают расчетным путем.

Для НеО-пара отношение о =0,431, 30 для СО р =0,437.

Используя экспериментальные значения Е, Е, А „ Се<, А „ Се и полученные расчетом с и, по соответству-— ющим формулам находят: А; =94,2+27; П

К =2,89<0,05 с см ; С„ =0,015 0,00033, Rgc =6,25+0,13 с ° см .

Использование изобретения позволяет получать более точную информа- 40 цию в исаледованиях кинетики процессов фотосинтеза и транспирации высших растений, в частности в исследовании механизма засухоустойчивости и, соответственно, продуктивности сельс- 45 кохозяйственных культур.

Составитель А.Сизов

Редактор Л.Веселовская ТехредЛ.Олийнык Корректор А.Обручар

Заказ 2376/2

Тираж 629 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4

5 13

5 мин после начала экспонирования листа (о чем судят по постоянству во

Времени Е, F, Ае„C«) заменяют В газавой смеси азот гелием; Е и F npu этом возрастают, температура листа падает, Следя за показаниями газоанализаторов, контролирующих Е и F, и

< электротермометра, измеряющего температуру листа в камере, и постепенно повышая влажность газовой смеси и понижая содержание в ней СО с помощью газосмесительной установки, а также повышая с помощью ультратермостата температуру камеры, приводят скорости Н О- и СО - газообмена.и тем пературу листа к исходным значениям.

После того, как путем последовательного приближения устанавливают исходные Е, F и температуру листа, фиксируют соответствующие значения А, =

=70,37 (lб,2 10 г.,см ).и С, =0,0223/ (0,4 10 r см ). На этом наблюдения заканчиваются.

Ает Ае< Се<-Сеz е

R а (1 е ) Е 3с (1 P) F где А„ и С, — средние концентрации

Н О-пара и СО над поверхностью жидкой фазы внутри листа;

R u R — диффузионные сопротивления потокам Н О-пара

2 и СО в газовой фазе;

А „и Се< — исходные концентрации

Н 0-пара и СО в воздухе над листом;

Ае и Се — концентрации Н О-пара и СО в воздухе над листом после замены состава инертной части газовой смеси;

Е и F — скорости диффузионных потоков Н О-пара и СО ;

oL и — относительные изменения диффузионных сопротивлений в газовой фазе для Н О-пара и СОе.