一种植物临界冻害温度的测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种植物临界冻害温度的测试系统，包括：低温恒温培养箱、高精度LCR测试仪、温湿度记录仪、数据分析用的计算机、工作电极、调速风扇、加湿器；其中，高精度LCR测试仪通过工作电极施加给待测植物交流激励电压信号，工作电极采集待测植物的电信号；温湿度记录仪监测低温恒温培养箱中的温湿度变化；通过加湿器改变测量环境湿度，通过调速风扇可以改变测量环境风速；通过以上系统，可以模拟植物经受低温胁迫的复杂环境。本实用新型能准确的测量植物冻害临界温度，可用于气流扰动防霜控制中，为其提供重要控制参数。
【专利说明】一种植物临界冻害温度的测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于农业气象灾害测量与控制领域，具体涉及一种植物临界冻害温度的测试系统。
【背景技术】
[0002]早春时节的低温产生的晚霜冻害会致使名优茶产量大幅降低，茶叶品质下降，从而造成茶叶产业的巨大经济损失。近年来国内外开发了基于气流扰动的防霜装备与技术，专利号为JP2007000096的日本专利，公开了用于茶果园防霜的高架防霜扇；专利号为200810124434.7的中国专利，公开了一种防除植物霜冻害的风扇系统控制方法及装置；专利号为US20110247263的美国专利，提出了基于临界低温逆温差控制和反逆温延停控制，这两种控制方式都是以茶树发生冻害的临界温度为必要条件；气流扰动控制至关重要的是临界冻害温度这一参数，但这一参数目前仍不能准确定量给出。所以在防霜控制中，往往采用粗放型、经验型估计作物的临界冻害温度，这种方式存在着加重霜冻害、浪费电力和燃料。目前植物临界冻害温度没有简单方便地测量方法与系统，只能通过人眼观测植物受冻后的形状与颜色的改变，通过种植者的经验才能判别植物是否受冻。但是此种方法不能有效准确地测量植物临界冻害温度。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种植物临界冻害温度的测试系统，实现植物临界冻害温度的有效准确测量，为气流扰动防霜控制提供重要控制参数。
[0004]为了解决以上技术问题，本实用新型采用的具体技术方案如下:
[0005]一种植物临界冻害温度的测试系统，其特征在于包括:低温恒温培养箱(I)、高精度LCR测试仪(2)、温湿度记录仪(3)、数据分析用的计算机(4)、工作电极(5)、调速风扇
[6]、加湿器(7)；
[0006]调速风扇(6)与加湿器(7)放置在低温恒温培养箱(I)中；工作电极(5)通过连接测试电缆与高精度LCR测试仪(2)相连；温湿度记录仪(3)放置在低温恒温箱培养箱(I)内；高精度LCR测试仪(2)通过RS232串口与数据分析用的计算机(4)相连。
[0007]工作电极(5)为一种导电的细针，用于插入植物叶片或茎部的内部，或为四端开尔文测试探头，用于夹持植物叶片或茎部。
[0008]本实用新型的测试原理。当植物受到低温胁迫时，植物细胞内部会发生细胞会失水浓缩、化学键破裂结冰等变化，其生物膜会从液晶态变成凝胶态；工作电极(5)所测得植物电容信号，其计算公式如下所示:
[0009]C= ε S/d
[0010]式中ε——介电常数，
[0011]S——叶片的面积，
[0012]d——植物叶片上下表面距离。
[0013]忽略植物叶片在经受冻害胁迫后d的变化，由以上公式可知，内部细胞的改变会导致介电常数ε的变化，因此植物的电容信号会发生变化。当植物达到临界冻害温度时，植物开始经受冻害胁迫，电容信号会出现一个峰值；当温度继续降低，植物细胞会被冻结，其细胞液结冰，冰的介电常数ε远小于植物细胞液的介电常数,植物的电容信号会减小，其电容信号的峰值会出现回落；当温度持续降低，介电常数ε基本保持不变，电容信号的值会在一个范围内波动，但是不会出现峰值。电容信号出现峰值突变时对应的温度点，即为植物临界冻咅温度。
[0014]本实用新型具有的有益效果。本实用新型通过测量植物的电信号，分析植物的电信号变化特征，从而实现植物临界冻害温度的快速准确测量，为气流扰动防霜控制提供重要控制参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型系统结构示意图；
[0016]图2为空气湿度709Γ90%时不同风速条件下茶树样本临界冻害温度。
[0017]图中:I低温恒温培养箱，2高精度LCR测试仪，3温湿度记录仪，4数据分析用的计算机，5工作电极,6调速风扇，7加湿器。
【具体实施方式】
[0018]下结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
[0019]本实施例植物以茶树为例，测试茶树叶片临界冻害温度作为茶树临界冻害温度。
[0020]在该实施例中，供试茶树品种为福鼎大白。
[0021]本实用新型的系统组成如图1所示，包括:低温恒温培养箱1、高精度LCR测试仪
2、温湿度记录仪3、数据分析用的计算机4、工作电极5、调速风扇6、加湿器7 ;温湿度记录仪3监测低温恒温培养箱I内温湿度变化；通过加湿器7可以改变测量环境湿度，通过调速风扇6可以改变测量环境风速；通过以上系统，可以模拟茶树经受低温胁迫的复杂环境；工作电极5采用的是四端开尔文测试探头，用于夹持茶树叶片。
[0022]具体测试方法如下:第一步，把茶树样本放入低温恒温培养箱I ;第二步，使用低温恒温培养箱1、调速风扇6和加湿器7在低温恒温培养箱I中模拟自然界霜冻条件，使茶树样本受冻胁迫，温湿度记录仪3监测低温恒温培养箱I内温湿度变化；第三步:将工作电极5 —端夹持待测茶树叶片，工作电极5另一端连接高精度LCR测试仪2 ;工作电极5采集到茶树叶片的模拟电信号，并传输至高精度LCR测试仪2后转换成数字信号，在数据分析用的计算机4中进行显示、存储和处理；第四步，通过比较分析茶树叶片电容信号出现峰值响应的温度点，得到茶树样本临界冻害温度。
[0023]图2表示根据所测量的空气湿度为709Γ90%的不同风速条件下茶树样本临界冻害温度；风速为Om/时，茶树样本临界冻害温度为-5.6°C;风速为1.5m/s时，茶树样本临界冻害温度为-4.90C ;风速为2.5m/s时，茶树样本临界冻害温度为_4.4°C。
【权利要求】
1.一种植物临界冻害温度的测试系统，其特征在于包括:低温恒温培养箱(I)、高精度LCR测试仪(2)、温湿度记录仪(3)、数据分析用的计算机(4)、工作电极(5)、调速风扇(6)、加湿器(7)； 调速风扇(6)与加湿器(7)放置在低温恒温培养箱⑴中；工作电极(5)通过连接测试电缆与高精度LCR测试仪(2)相连；温湿度记录仪(3)放置在低温恒温箱培养箱(I)内；高精度LCR测试仪(2)通过RS232串口与数据分析用的计算机(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种植物临界冻害温度的测试系统，其特征在于工作电极(5)为一种导电的细针，用于插入植物叶片或茎部的内部，或为四端开尔文测试探头，用于夹持植物叶片或茎部。
【文档编号】G01N27/22GK204008535SQ201420465469
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】鹿永宗, 胡永光, 张西良, 刘萍 申请人:江苏大学