一种准确测定双面受光叶片光强的方法及装置与流程

本发明植物生理分析技术领域，尤指一种准确测定双面受光叶片光强的方法及装置。

背景技术：

光合作用即光能合成作用，是指含有叶绿体绿色植物、动物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应(旧称暗反应)，利用光合色素，将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，并释放出氧气(或氢气)的生化过程，也是植物生理代谢过程中最重要的化学反应。而光合作用的测量和研究一直是植物生理学、植物生态学、农学、林学、园艺学、藻类生理生态学等领域的热点。

植物的光合作用会受到多种环境因素的影响，其中受光强度是影响光合作用的重要因素。光照是植物叶片进行光合作用的能量来源，光照的强与弱会直接影响叶片的光合速率。同一个叶片在不同的受光强度下，其光合速率也不同。因此光合作用的测量仪器，如光合仪、荧光仪等，在测定光合速率的同时都需要测定叶片的受光强度。如果不能准确测定叶片的受光强度，将严重降低光合测量仪器的应用价值。

目前，测定叶片受光强度的方法为在待测叶片旁边放置一个光量子传感器，通过测定入射光的强度来代表叶片的受光强度。但这种方法仅能测得叶片表面的受光强度，随着测量精度要求的提高和测定技术的进步，某些光合测量设备需要从正反双面同时对叶片照光。在这种条件下，叶片的实际受光情况就变得更加复杂，仅通过测定入射光的强度，无论是单面测定还是双面测定，均不能准确反映叶片的实际受光强度，这已成为研究复杂光照条件下光合作用测量设备的技术瓶颈。这对精度要求较高的科研设备来说，将严重影响其应用效果和应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种准确测定双面受光叶片光强的方法及装置，不仅能够满足双面测定，还能够准确反映叶片的实际受光强度，进而提高测量的精准度。

本发明提供的技术方案如下：

一种准确测定双面受光叶片光强的方法，其特征在于，包括：

S1测量第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度；

S2测量第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度；

S3测量第二测定光源至叶片另一面之间的入射光的强度；

S4测量第二测定光源透过叶片另一面后出射光的强度；

S5根据S1-S4计算获得所述叶片接收到的实际光照强度。

本技术方案通过测量的第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度，以及透过叶片一面后出射光的强度，同时还测量了第二测定光源至叶片另一面之间的入射光的强度，以及透过叶片另一面后出射光的强度，能够计算出叶片接收到的实际光照强度，达到双面测定，还能够准确地反映叶片的实际受光强度，进而提高测量的精准度。

优选地，根据S1和S4获得所述叶片一面表层光照强度，该光照强度为所述叶片一面入射光的强度与所述叶片另一面出射光的强度总和。

优选地，根据S2和S3获得所述叶片另一面表层光照强度，该光照强度为所述叶片另一面入射光的强度与所述叶片一面出射光的强度总和。

由于叶片有一定的透光性，因此叶片一面表层光强为入射光的强度与出射光的强度的总和。同样叶片另一面表层光照强度为入射光的强度与出射光的强度的总和。

优选地，所述叶片实际光照强度为所述叶片平均光照强度。

由于叶片接受到的实际光强是整个叶片光强的平均值，所以通过计算整个叶片光强的平均值，即可得到整个叶片接受到的实际光强。

优选地，当所述叶片的一面受到所述第一测定光源射入时，所述叶片的另一面受到所述第二测定光源射入时，所述叶片实际光照强度的计算方式为：

$\frac{a+b^{\′}+b+a^{\′}}{2}$

其中，a为第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度；a＇为第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度；b为第二测定光源至叶片另一面之间的入射光的强度；b＇第二测定光源透过叶片另一面后出射光的强度。

优选地，当所述叶片的一面受到所述第一测定光源射入时，所述叶片的另一面入射光的强度为零，所述叶片实际光照强度的计算方式为：

$\frac{a+a^{\′}}{2}$

其中，a为第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度；a＇为第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度。

本发明中还提供了一种准确测定双面受光叶片光强的装置，包括：

第一光照强度测量装置，用于测量第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度并将测量的该光照强度值以数据形式显示，以及测量第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度并将测量的该光照强度值以数据形式显示；

第二光照强度测量装置，用于测量第二测定光源至叶片另一面之间的入射光的强度的该光照强度值以数据形式显示，以及测量第二测定光源透过叶片另一面后出射光的强度的该光照强度值以数据形式显示。

本技术方案中，通过设置的第一光照强度测量装置和第二光照强度测量装置进行测量，并获取具体的光照强度数据。

优选地，所述第一光照强度测量装置和所述第二光照强度测量装置均设置在所述叶片的两侧，且分别朝向所述第一测定光源和所述第二测定光源。

将第一光照强度测量装置和第二光照强度测量装置设置在叶片的两侧，且将朝向分别各自朝向测定光源，可以尽可能的测量叶片实际接收到的光照强度，进而提高光照强度的测量精准性。

优选地，所述第一光照强度测量装置和所述第二光照强度测量装置具体采用光合仪、荧光仪或光量子计中的一种。

通过本发明提供的一种准确测定双面受光叶片光强的方法及装置，能够带来以下至少一种有益效果：

1、本发明通过叶片两侧设置的光照强度测量装置，实现对叶片两侧的光照强度同时进行测量，通过两侧测量所得的光照强度有效地计算出叶片实际受光强度。

2、本发明中采用叶片实际光照强度为叶片平均光照强度这一特征，从而计算出叶片实际光照强度。且测量结果可以直接由光照强度测量装置以数据的形式显示出来，测试人员可以直观而准确地获取到相关的光照强度数据。

3、本发明中将两个光照强度测量装置设置在叶片两侧，可以提高测量的准确性，进而提高最终计算所得的叶片实际光照强度数值。

4、本发明测量方法简单，测量计算得到的叶片实际光照强度数值准确性高，更优的是突破现有光照强度测量装置无法进行两面测量的弊端。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种准确测定双面受光叶片光强的方法及装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种准确测定双面受光叶片光强的方法的主要步骤示意图；

图2是本发明一种准确测定双面受光叶片光强的方法测量的一个具体实施例的意图；

图3是本发明一种准确测定双面受光叶片光强的方法测量的另一个具体实施例的意图。

附图标号说明：

第一测定光源A；第二测定光源B；叶片C。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为更加清楚说明，本发明附图2、3中的箭头为光线的射入方向。

本发明一种准确测定双面受光叶片光强的方法主要是利用现有的光照强度测量装置进行监测，且将光照强度测量装置安装在叶片的两侧，为突出本发明的关键结构和功能，对于光照强度测量装置具体的安装方式省略。

作为本发明一个具体的实施例，如图1所示，一种准确测定双面受光叶片光强的方法，包括S1测量第一测定光源至叶片一面(即光照时间较长的一面)之间的入射光的强度；S2测量第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度；S3测量第二测定光源至叶片另一面(即光照时间较短的一面)之间的入射光的强度；S4测量第二测定光源透过叶片另一面后出射光的强度；S5根据S1-S4计算得出叶片接收到的实际光照强度。

本发明叶片实际光照强度是根据叶片一面和另一面入射光的强度，以及透过叶片的出射光的强度计算获得。能够准确反映叶片的实际受光照强度，进而提高测量的精准度。有效地判断叶片所受到的光照强度，为光合测量设备提供准确的光强数据，使光合测量仪器的数据获取更接近叶片的实际受光照强度。

具体的测量时，可根据步骤S1测量第一测定光源至叶片一面之间的入射光的强度；以及S4测量第二测定光源透过叶片另一面后出射光的强度，计算获得叶片一面表层光照强度，叶片一面表层光照强度为两者总和(即叶片一面入射光的强度与叶片另一面出射光的强度的总和)；还可根据S2测量第一测定光源透过叶片一面后出射光的强度；以及S3测量第二测定光源至叶片另一面之间的入射光的强度，计算出叶片另一面表层光照强度为两者总和(即叶片另一面入射光的强度与叶片一面出射光的强度总和)，最后通过步骤S5计算获得所述叶片接收到的实际光照强度。

应说明的是，由于叶片C实际光照强度即为叶片C表面受到的平均光照强度，因此，可以根据上述计算所得到的两个总和进行直接计算可获得叶片C实际光照强度。

且待测叶片C置于第一测定光源A和第二测定光源B两个光源中间，分别从叶片C一面和另一面给光。而第一测定光源A和第二测定光源B两个光源的亮度可能相同也可能不同，且叶片C可能位于两个光源正中间，也可能距离其中一个测定光源较近，均可采用该方法确定叶片C接受到的实际光强。

具体测量计算的实施例一中：

参看图2所示，当叶片C的一面受到第一测定光源A射入时，叶片C的另一面受到第二测定光源B射入，叶片C实际光照强度的计算方式为：

$\frac{a+b^{\′}+b+a^{\′}}{2}$

其中应说明的是，a为第一测定光源A至叶片C一面之间的入射光的强度；a＇为第一测定光源A透过叶片C一面后出射光的强度；b为第二测定光源B至叶片C另一面之间的入射光的强度；b＇为第二测定光源B透过叶片C另一面后出射光的强度。

具体测量计算的实施例二中：

当叶片C的一面受到第一测定光源A射入时，叶片C的另一面无第二测定光源B射入时，叶片C实际光照强度的计算方式为：

$\frac{a+a^{\′}}{2}$

其中应说明的是，a为第一测定光源A至叶片C一面之间的入射光的强度；a＇为第一测定光源A透过叶片C一面后出射光的强度。

如按照现有技术测定单侧照光叶片的光强时采用的是单纯测定入射光强，即：叶片C接受的实际光强为a。

因此，采用上述测量的方法还可用于修正现有单侧光强测定方法带来的误差，使其更准确，进而提高测量数据的精准性，见表1所示。

表1具体实测数据：

从实测数据可以看出：现有的单纯入射光强的测定技术无法准确反映叶片实际光强，本发明所述的测量方法能够更真实准确地反映叶片实际受光情况。通过本发明，可为光合作用测量设备提供准确的光强数据。

应说明的是，上述表1中所得到的数据，是将叶片C放入带双光源的科研仪器中进行测量的，进而可以确定叶片的实际光强。

而在自然界中生长的叶片，实际叶片上会接受到两个方向的入射光照：叶片一面接受阳光的直接照射，叶片另一面会受到地面反光的照射。虽然地面反光的强度低于阳光直射，但仍会对叶片的光合作用产生影响。地面反光强度会受到地面材质、土壤成分、含水量、覆盖物等多种因素的影响，使得叶片的受光情况变得更为复杂。而如何确定自然界中生长的叶片的实际光照强度，依然可以采用上述的方法进行测量。

参看图3所示，采用上述测量的方法依然能够更准确地得到叶片C实际光照强度，见表2所示。

表2具体实测数据：

从实测数据可以看出：现有的单纯入射光强的测定技术无法准确反映叶片实际光照强度，自然环境中的叶片实际光强会受到地面反光强度和叶片本身透光情况的影响。本发明所述的测量方法能够更真实准确地反映叶片实际受光情况。通过本发明，可为光合作用测量设备提供准确的光强数据。

在本发明中还提供了一种准确测定双面受光叶片光强的装置，具体的包括第一光照强度测量装置(图中未表示)，用于测量第一测定光源A至叶片C一面之间的入射光的强度并将测量的该光照强度值以数据形式显示，以及测量第一测定光源A透过叶片C一面后出射光的强度并将测量的该光照强度值以数据形式显示；同时还设置了第二光照强度测量装置(图中未表示)，用于测量第二测定光源B至叶片C另一面之间的入射光的强度的该光照强度值以数据形式显示，以及测量第二测定光源B透过叶片C另一面后出射光的强度的该光照强度值以数据形式显示。

本发明的准确测定双面受光叶片光强的装置实施例中，第一光照强度测量装置和第二光照强度测量装置均设置在叶片C的两侧，且分别朝向第一测定光源A和第二测定光源B。应说明的是，第一光照强度测量装置和第二光照强度测量装置的具体安装方式不做进一步的限定，仅需保证与叶片C紧贴即可，这样可以进一步的保证测量的光照强度接近叶片C所受到的实际光照强度。

当然了在其他实施例中，第一光照强度测量装置和第二光照强度测量装置可以采用目前市场上可直接购买到的光合仪、荧光仪或光量子计中的一种均可。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。