[发明专利]一种测定特定夹持力下的植物生理阻抗的方法及装置

说明书

本发明公开了一种测定特定夹持力下的植物生理阻抗的方法及装置，属于农业工程和农作物信息检测技术领域，测定装置包括支架、泡沫板、电极板、导线、铁块、塑料棒，镶嵌有电极板的泡沫板分别粘在支架底端和塑料棒上，塑料棒上添加不同质量的铁块改变装置的压力来调节夹持力，使用时极板通过导线与LCR测试仪连接，两电极板将待测量植物叶片夹持住，设定不同的夹持力，测定植物在叶片生理阻抗，建立不同夹持力变化下的植物叶片生理阻抗的耦合模型，依据模型获取被考察植物叶片的静息阻抗和在被考察的夹持力下的生理阻抗。本发明可以快速、无损、在线检测特定夹持力下不同植物叶片的生理阻抗和静息阻抗，不同批次测定的结果具有可比性。

技术领域

本发明属于农业工程和农作物信息检测技术领域，具体涉及一种测定特定夹持力下的 植物生理阻抗的方法及装置，可以快速、无损的检测植物叶片的生理阻抗和静息阻抗。

背景技术

植物细胞由细胞壁和原生质体两部分组成，原生质体是由生命物质-原生质所构成。两 个主要的电解内含物：液泡和细胞质分别被液泡膜和原生质膜包围。细胞质含有大量由特 定膜包围的细胞器，液泡内的水溶性溶液主要含有无机离子和有机酸。电流通过细胞膜时 产生电势差，电势差由细胞膜的有效运输系统和可选择的渗透特性来保持。细胞器具有不 同的电学特性，液泡和细胞质类似于电阻器，在叶肉细胞里，液泡和细胞质占据了细胞内 绝大部分空间，细胞膜具有电容特性。当交变电流(AC)通过植物组织时，通过胞外间隙 和胞内的比例取决于AC频率和组织特性。在AC电路中，由电阻器和电容器阻抗电流，阻抗 即为电阻器和电容器对电流抵抗之和。植物细胞的阻抗特性取决于生理条件、发育阶段、 养分状况、细胞结构、水分平衡以及温度等。

同一对象在同一环境下的阻抗测定中，阻抗大小主要取决于膜内外离子浓度及其梯度 比值，所以膜对各种离子的通透性大小以及含水量决定了细胞阻抗大小，而对于叶片来说， 阻抗则更是取决于膜内外离子的浓度。外界激励改变离子的膜通透性，影响了膜内外离子 的浓度，而膜内外离子浓度差服从能斯特(Nernst)方程，生理阻抗则与细胞内离子浓度 成反比，由此可推导出，细胞的生理阻抗与外界激励的关系。

目前测定植物的生理阻抗时通常出现重复性差，不同人不同时间不同地点，或者同一 个人不同时间不同地点、甚至同一个人、同一地点不同时间测定同一状态的叶片结果差异 较大，严重地影响测定结果的准确性，使测定结果难以分析，更不具备可比性。究其原因 是由于每次测定施加不同的夹持力，造成结果的偏差，为了准确地比较植物生理阻抗，使 不同批次的测定结果具有可比性，固定LCR电极板的夹持力，获得特定夹持力下的植物生理 阻抗是当前植物电生理研究的当务之急！本发明通过调节夹持力，测定在不同夹持力下植 物叶片的生理阻抗，构建夹持力与植物叶片生理阻抗耦合模型，依据耦合模型获取特定夹 持力下的植物生理阻抗和静息阻抗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定特定夹持力下的植物生理阻抗的方法及装置，以克服 现有技术中无法测定静息阻抗，以及测定结果重复性差，不具备可比性的缺陷。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种测定特定夹持力下的植物生理阻抗的方法，包括以下步骤：

步骤一，将测定装置与LCR测试仪连接；

步骤二，选取生长在不同环境下带有叶片的待测植物的新鲜枝条，并包住枝条基部；

步骤三，清理新鲜枝条上叶片，并采摘长势较为一致的叶片；

步骤四，将叶片夹在测定装置平行电极板之间，设置测定电压、频率，通过改变铁块 的质量来设置所需的特定夹持力，并测定在不同夹持力下的植物生理阻抗；

步骤五，构建植物叶片生理阻抗的耦合模型，获得模型的各个参数；

步骤六，将耦合模型的夹持力代入步骤五模型，计算出不同夹持力下的生理阻抗，比 对实测值与计算值，找出模型的适用范围；