Способ определения кинетических параметров и газообмена растений

яко ССР06.77ЧЕСтельство 13/00, 1 НИЯ КИНЕ И СО 2 ГА А спосоых процес исследо- и транссших расовано врасте- ппение ретение относится дования гетероген стности к способа цессов Йотосинтез и водного в може т быть исполь ной физиологи етения - пов еления. Сначал нталь изобр а в стаУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобам исслсов, в чвания прпирациитений,эксперимний. 11 елточности ционарном режиме экспонирования и,соответственно, состоянии листа, длякоторого предусмотрено определениекинематических параметров НО- иСО -газообмена, регистрируют скорости транспирации и ассимиляции СОИзменяют неизвестные диффузионныесопротивления в газовой фазе для Н Опара и СО в известных отношенияхс исоответственно путем изменениясостава инертной в физиологическомотношении части газовой смеси (например, азот заменяют гелием). Изменившиеся при этом скорости газообмена компенсируют до их исходных значений путем изменения концентрациив воздухе Н О-пара и СО до контро.-.лируемых значений, Приведены формулыдля расчета кинетических параметров, 1316596Аее ЫАе Се РСеА=---ег1 ж.,1 - Р АеАе ег ц 1, 1-с 6) Егде А, и срецние концентрацииН О-пара и СО над по 2верхностью жидкой Фа зы внутри листа, г смдиФФузионные сопротивления потокам Н О-па 2ра и СО 2 в газовой фазе, с см,исходные концентрацииН О-пара и СО в воз 2 2духе над листом, г смкомпенсирующие концентрации Н О-пара и СО 2в воздухе над листом,-з,гсм.; и К А и С, -Се 2Ыг Еир скорости диффузионных потоков Н О-пара и СОй гсм.сотносительные изменения коэффициентов дифФузии Н О"пара и СОг в воздухе при изменении Изобретение относится к способамисследования гетерогенных процессов,в частности к способам исследованияпроцессов фотосинтеза и транспирациии водного режима высших растений, иможет быть использовано в экспериментальной физиологии растений.Цель изобретения - повышение точности определения.Способ осуществляется следующимобразом,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 Н 20-пара и СО в известных отношениях е и (5 соответст венно путем изменения состава инертной в Физиологическом отношении части газовой смеси (например, азот заменяют гелием, а изменившиеся приэтом скорости газообмена компенсируют до их исходных значений путем изменения концентрации в воздухе Н Огпара и СО до контролируемых значений, кинетические параметры находятпо Формулам: состава инертной в Физиологическом отношениичасти газовой смеси,Выражения для расчета А СК Ке получают, из следующих представлений и экспериментальных данных,При замене в воздухе азота гелиемизменяются К и К, вследствие изменения коэффициентов диффузии Н О-па.ра и СО 2 в воздухе, Предполагать,что гелий может непосредственно влиять на апертуру устьичных щелейили на водный потенциал испаряющейповерхности и диффузию СО 2 в жидкойФазе в настоящее время нет никакихоснований. Апертура устьичных щелейможет при этом измениться вследствиеизменения скоростей транспирации иФотосинтеза, но предлагаемый способпредусматривает возврат этих скоростей к исходным значениям. При этомсущественно то обстоятельство, чтоисходные скорости потоков устанавливаются путем изменения факторов внеш.ней среды - концентраций Н О-параи СО 2 в воздухе, которые по их влиянию на скорости потоков эквивалентны в Физиологическом отношении изменениям К и К соответственно. Этоявляется достаточным основанием длятого, чтобы при замене в воздухе азо.та гелием и последующем установленииисходных значений Е Р и температуры листа вышеописанным путем изменения К и Ке связывать только с изменением коэффициентов диффузии Н 20-пара и СОг в воздухе. При условии установления исходных значений Е, Р итемпературы листа путем изменения соответственно концентраций в воздухенад листом Н О-пара, СО 2 и температуры камеры, когда А; и С; будетиметь также исходные значения, дифФузионные потоки Н О-пара и СО 2 вгазовой Фазе в начальном и конечномсостояниях будут описываться следующими уравненияж:А, -А, Се -Ср еКа Куе (2) А Аег Сее С;рф, Ка Кс Из двух систем уравнений получают приведенные выше формулы для определения А С, К 1 Кс Осуществляемое по данному способу изменение диффузионных сопротивлений в газовой фазе путем замены в3 1316596воздухе азота гелием в техническом по йормуламлам определяют неизвестныеотношении просто, не влияет на пара-а 1 фметры естественного состояния листа Пример и м е р. Опытные растения фаи, что особенно важно в физиолого- соли выращиваютивают в почвенной культуребиохимическом отношении безупречно, 5 при влажности почвы 50-07 от ППВ/опоскольку для растений гелий - так же (полная полевал вая,влагоемкость почвы)инертен, как и содержащийся в есте- в условиях клима.тическои камеры:ственном воздухе азот. температура во здуха 25 С, влажностьОпределение кинетических парамет- воздуха 60-07 коконцентрация СО вров осуществляют следующим образом. 10 воздухе 0 0327 бпо о ъему, освещенИсследуемый лист растения поме- ность в середине би е о ъема камерыщают в термостатируемую камеру,-име Вт/м (истом источник освещения - ламющую площадь 6-12 см и снабженную . па накаливания КГ-220 с ес рейлеквентилятором, и экспонируют в токе тором и тепловымвым водяным фильтромвоздуха в открытой системе при по-. 15 находится вне ка е ) Икамеры). змерениястоянных предусмотренных эксперимен- проводят на а 30-3растениях 30-35-дневнотом освещенности (50-500 Вт/м ), тем го возраста,пературе (10-40 С) и расходе возду- Во всех измеренвсех измерениях используют лисха через камеру (40-60 л/ч) а так- товую камер бкамеру с рабочей площадьюже при постоянном составе воздуха на 20 12 см имею уюм , имеющую водяную рубашку длявходе, 7.: СО 0,01-0 1 О 21 М 8д , .:, - , ,, Ме термостатирования и снабженную вени относительной влажности воздуха тилятором для1 л гьором для перемешивания воздуха0-807При этом непрерывно регист- и двумя тедвумя термопарами (на входе и вырируют скорости транспирации (Е) и ходе воздуха) для контактного измеСО-газообмена исследуемого листа 25 рения теь25 р ния температуры исследуемого лис-.(Г), а также концентрации Н О-пара та Листйистовую камеру устанавливают си СО в воздухе на выходе камеры ко- помощьюл ощью штатива в середине объематорые в данном случае (камера с вен- климатической камеры, где освещентипятором) равны соответственно сред- ность равн 110 В /, ,внаним концентрациям Н 0-пара (А ) ие 30 Порядок измерения. Помещают в лис.СО (С в воз хег е) ду над листом. Экспонирование ведут до тех пор, пока помощью ультратермостата Иустаустановится стационарный режим о навливаютл н вливают температуру листа в камеречем судят по постоянству во времени 5 означений Е, Р, А л Сеа с помощью динамической газоел есмесительной установки составляют иПосле того, как установлены и за- подают вт в листовую камеру газовуюрегистрированы соответствующие ста- смесь, соответствующую по составуционарномурежиму Е, Р, Ае С, в ка- воздуха с расходом 50 л/ч, регулирумеру подают с прежним объемным рас- ют влажность газовой смеси и содерходом вместо воздуха газовую смесь, 40 жанке в ней СО так, чтобы в стациотличающуюся по составу от подава- онарном Режиме влажность в каме екамереемого ранее воздуха только тем, что была равна А,=38,87 (при 25 С этов, ней вместо азота содержится гелий соответствует 8,9 ф 10г. см ) а кон.лв той же объемной концентрации, Из- центрация СО (С,) - 0,03167 (0,5 лменившиеся при этом Е и Р (вследст, 0 г см ). Скорости транспирациивие изменения соответственно В. о и и СО - газообмена при этом 4,43Й ) приводят (компенсируют 1 к исход- л 10 г Н О см с48,3 10г СО лнь 1 м УРовням путем изменения соответ- смссоответственно А и С в ка.е ев каственно влажности подаваемой в лис- мере, равные в случае камеры с вентову 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", Скорости транспирации иратуры листовой камеры. При установ- СО- газообмена измеряют с помощьюлении исходных Е, Р и температуры газометрической установки соде а 55л Ржлиста йиксируют значения А и С , щей в качестве основных узлов дваИспользуя полученные Е р А А таких же газоанализаторае ЕалС С и рассчитанные или найденные П о установлении стационарного рев специальных экспериментах М и д8. жима в листовой камере. через 316596 б Формула.из обретения Способ определения кинетическихпараметров Б 0- и СОг-газообмена растений путем измерения скоростей диффузионных потоков, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, измеряют встационарном режиме скорости транс пирации и ассимиляции СОг при контролируемых концентрациях НгО-пара иСОг в воздухе над листом, заменяютсостав инертной в физиологическомотношении части газовой смеси, доводят до исходного значения скороститранспирации и ассимиляции СОг увеличением или уменьшением концентрацийН О-пара и СОг в воздухе над листоми рассчитывают кинетические парамет ры по формуламАегЫАе 1А = ----1- с9 Сее РСе1 Необходимые для расчета кинети 25ческих параметров отношения коэффициентов диффузии Н О-пара и СОг ввоздухе к тактовым в газовой смесисодержащей вместо азота гелий, получают расчетным путем.Для Н,О-пара отношение к =0,431,30для СО=0,437,Используя экспериментальные значения Е, Р, АС , АС и полученные расчетом сС и, по соответству- -ющим формулам находят; А; =94,2+27; 35К =2,89 ф 0,05 с см ; С =0,0150,00033,Кс =6, 25 ф О, 13 с см . Использование изобретения позволяет получать более точную информацию в исаледованиях кинетики процессов фотосинтеза и транспирации высших растений, в частности в исследовании механизма засухоустойчивости и,соответственно, продуктивности сельскохозяйственных культур,Составитель А.Сизов Редактор Л,Веселовская ТехредЛ.Олийнык Корректор А.ОбручарЗаказ 2376/2 Тираж 629 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 5 13 5 мин после начала экспонирования листа (о чем судят по постоянству во времени Е, Р, АС,) заменяют в газовой смеси азот гелием; Е и Р при этом возрастают, температура листа падает, Следя за показаниями газоанализаторов, контролирующих Е и Р, 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 СОг- газообмена.и тем пературу листа к исходным значениям. После того, как путем последовательного приближения устанавливают исходные Е, Р и температуру листа, фиксируют соответствующие значения А, = =70,37 (16,2 10 г.,см ).и С, =0,0223 Х (0,4 10 г см ). На этом наблюдения заканчиваются. Ает Ае Св-СегК 8 Ка (1 е)Е ф с (1 Р)Р ф где А и С, - средние концентрацииН 0-пара и СО над поверхностью жидкой фазывнутри листа;Кеи Кс в диффузионные сопротивления потокам Н 0-пара2и СОг в газовой фазе;А и Се, - исходные концентрацииН 0-пара и СОг в воздухе над листом;Ае и Се - концентрации НгО-параи СО в воздухе надлистом после заменысостава инертной частигазовой смеси;Е и Р - скорости диффузионныхпотоков Н О-пара и СО;Ос и- относительные изменения диффузионных сопротивлений в газовой фазе для Н О-пара и СОг.