一种植物水分利用效率的确定方法、处理器及确定系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及生态学中的模型构建技术领域，具体设及一种植物水分利用效率的确 定方法、处理器及确定系统。
【背景技术】
[0002] 上个世纪大气中二氧化碳c〇2浓度的增加及其所引起的气候变化对树木生理产生 深刻的影响作用，即通过气孔变化改变树木的碳、水通量特征。因此研究C〇2对植物和气候 条件（例如干旱）的直接影响及其相互作用对于理解过去并预测未来森林生长和碳固存非 常有益。在某些地区，气候变化和增加的C〇2浓度会促进树木生长，即通过C0 2施肥作用使 植物光合作用加强。然而运种C〇2浓度的增加效应也会造成干旱的加剧，例如其会抑制植 物生长，甚至产生胁迫导致死亡。同时运些植物生理特性的改变也会不可避免的改变生物 圈内C〇2浓度和水通量及其两者间的相互关系。
[0003] 而有关如今的演替后期的森林群落是如何逐渐适应当今的气候变化的评估工作 很难利用观测和实验手段来进行评价与衡量。由此，对于树木对目前大气C〇2浓度的增加 是如何做出生理上的改变还不是很清楚。因此，准确量化水分和C〇2浓度的改变量将会变 得至关重要，运是由于水、碳通量的循环与森林群落碳固存潜力和与溫度相关的蒸发反馈 (例如蒸散变化可能会加剧或减小增溫效应）相互关联。
[0004] 水分利用效率常用其来解释植物与大气之间水、碳交换过程中的禪合特征及其变 化。植物间不同的水分利用效率由植物光合碳同化过程中的水损耗与碳收获量间的权衡关 系所决定，同时其也反映水碳循环中的禪合过程存在变异。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于如何确定植物水分利用效率。
[0006] 为此目的，第一方面，本发明提出一种植物水分利用效率的确定方法，包括：
[0007] 获取安装在目标区域内的二氧化碳浓度检测器采集的环境二氧化碳浓度数据；
[0008] 获取安装在目标区域±壤内的±壤体积含水量检测器采集的±壤体积含水量数 据；
[0009] 根据所述环境二氧化碳浓度数据W及所述上壤体积含水量数据，通过预先建立的 二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系，确定所述目标区域中的植物 的水分利用效率。
[0010] 可选的，所述预先建立的二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数 关系通过W下步骤实现：
[0011] 元素分析仪般烧培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品，其中， 每个植物样品对应一个±壤体积含水量梯度.
[0012] 同位素光谱仪收集所述元素分析仪的般烧气体W及所述培养箱内环境气体进行 稳定碳同位素分析，得到所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品的第 一稳定碳同位素丰度值w及培养箱内不同二氧化碳浓度梯度下的环境气体的第二稳定碳 同位素丰度值；
[0013] 计算机基于所述同位素光谱仪得到的所述第一稳定碳同位素丰度值W及所述第 二稳定碳同位素丰度值，计算所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品 的水分利用效率；
[0014] 计算机根据计算得到所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样 品的水分利用效率，拟合得到二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系。
[0015] 可选的，所述二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系为：
[0016]
阳017] 其中，WUE为水分利用效率，为二氧化碳浓度，X2为±壤体积含水量，k1至k7为 所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品的水分利用效率拟合得到的 常数。
[0018] 第二方面，本发明还提供一种处理器，包括：
[0019] 第一获取单元，用于获取安装在目标区域内的二氧化碳浓度检测器采集的环境二 氧化碳浓度数据；
[0020] 第二获取单元，用于获取安装在目标区域±壤内的±壤体积含水量检测器采集的 ±壤体积含水量数据；
[0021] 确定单元，用于根据所述环境二氧化碳浓度数据W及所述±壤体积含水量数据， 通过预先建立的二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系，确定所述目 标区域中的植物的水分利用效率。
[0022] 第=方面，本发明还提供一种植物水分利用效率的确定系统，包括：二氧化碳浓度 检测器、±壤体积含水量检测器W及如第二方面所述的处理器；
[0023] 所述二氧化碳浓度检测器安装在目标区域内；所述±壤体积含水量检测器安装在 目标区域±壤内；所述处理器连接所述二氧化碳浓度检测器W及所述±壤含水量检测器。
[0024] 相比于现有技术，本发明提供了一种植物水分利用效率的确定方法、控制器及确 定系统，通过预先建立二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系，可W定 量植物达到最优水分利用效率下的二氧化碳浓度和±壤体积含水量两参数的最优区间，为 气候变化条件下的植物与大气间水、碳禪合理论的建立提供理论支撑。
【附图说明】
[00巧]图1为本发明实施例提供的一种植物水分利用效率的确定方法流程图；
[00%] 图2为本发明实施例提供的一种处理器结构图；
[0027] 图3为本发明实施例提供的一种植物水分利用效率的确定系统结构图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 如图1所示，本实施例公开一种植物水分利用效率的确定方法，所述确定方法可 W包括W下步骤101至103 :
[0030] 101、获取安装在目标区域内的二氧化碳浓度检测器采集的环境二氧化碳浓度数 据；
[0031] 102、获取安装在目标区域±壤内的±壤体积含水量检测器采集的±壤体积含水 量数据；
[0032] 103、根据所述环境二氧化碳浓度数据W及所述上壤体积含水量数据，通过预先建 立的二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系，确定所述目标区域中的 植物的水分利用效率。
[0033] 具体地，步骤103中，将所述环境二氧化碳浓度数据W及所述±壤体积含水量数 据代入预先建立的二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系式，从而得 到目标区域中的植物的水分利用效率。
[0034] 在一个具体的例子中，所述预先建立的二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利 用效率的函数关系通过W下步骤S1至S4实现：
[0035] S1、元素分析仪般烧培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品，其 中，每个植物样品对应一个±壤体积含水量梯度。
[0036] S2、同位素光谱仪收集所述元素分析仪的般烧气体W及所述培养箱内环境气体进 行稳定碳同位素分析，得到所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品的 第一稳定碳同位素丰度值W及培养箱内不同二氧化碳浓度梯度下的环境气体的第二稳定 碳同位素丰度值。
[0037] S3、计算机基于所述同位素光谱仪得到的所述第一稳定碳同位素丰度值W及所述 第二稳定碳同位素丰度值，计算所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样 品的水分利用效率。
[0038] S4、计算机根据计算得到所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物 样品的水分利用效率，拟合得到二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关 系。
[0039] 在一个具体的例子中，所述二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函 数关系为：
[0040]
阳041] 其中，WUE为水分利用效率，为二氧化碳浓度，X2为±壤体积含水量，k1至k7为 所述培养箱内不同二氧化碳浓度梯度培养下的多个植物样品的水分利用效率拟合得到的 常数。
[0042] 下面举例来说二氧化碳浓度、±壤体积含水量与水分利用效率的函数关系的建立 过程：
[0043] 1、培养环境设置：将高照度培养箱内环境溫度设置为日溫（08:00-17:00)25°C; 夜溫（17:00-08:00) 18 °C。箱内环境湿度设置为日湿（08:00-17:00)50 % ;夜湿 (17:00-08:00)80%。箱内光照强度设置为白日光照排程开启1、2、3、4(08:00-17:00);夜 晚所有光照排程全部关闭。
[0044] 2、实验材料准备：W侧柏实生苗为研究对象，要求侧柏苗高为Im，地径为1. 2cm， 长势一致，种植于内口径为22cm，高度为22cm的盆栽塑料盆中。盆栽±壤取自研究区原状 ±，质量均为8.化g，保持盆栽±壤具有相同的±壤容重。用塑料薄膜覆盖盆栽±壤^防止 ±壤水分蒸发。
[0045] 3、培养箱内二氧化碳浓度梯度的设置：将纯度为为99. 9%的二氧化碳气瓶与培 养箱连接，根据培养箱内置二氧化碳浓度检测器，设置培养箱内二氧化碳浓度梯度分别为 100卵m、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm和SOOppm。
[0046] 4、盆栽±壤体积含水量梯度的设置：依据研究区自然状态下的±壤容重，来确定 盆栽±壤的体积含水量，进行人工诱水处理。分别设置盆栽±壤质量含水梯度处理为重度 干旱（8% ±1% )、中度干旱（13% ±1% )、轻度干旱（20% ±1% )、田间持水量（40% ±1% )、降雨过湿（60%