一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置，涉及水生植物光合作用特性及其與水環境關系研究，屬G01類。其裝置由可遠程操控脈沖調制葉綠素熒光儀和帶水下機器人的電動遙控雙體船構成；其方法包括葉綠素熒光特性測定、光合有效輻射強度和水溫測定、葉綠素含量測定和數據分析四個部分。本發明專利技術實現遠程實時取樣、監測、實驗，大大改善了科研工作人員的工作環境，提高工作效率；其裝置機動、數據翔實、方法合理、分析透徹、圖形美觀，具有較大的科研理論與實踐意義。

Method and apparatus for studying chlorophyll fluorescence characteristics of aquatic plants in Jiuzhaigou

The invention relates to a method and a device for studying chlorophyll fluorescence characteristics of aquatic plants in Jiuzhaigou, and relates to the photosynthesis characteristics of aquatic plants and the relationship with water environment, belonging to the G01 class. The remote control device is composed of pulse modulated chlorophyll fluorescence instrument and the underwater robot remote control electric catamaran structure; the method includes the determination of chlorophyll fluorescence characteristics, photosynthetically active radiation and temperature determination, determination of chlorophyll and data analysis of four parts. The invention realizes remote real-time monitoring, sampling, experiment, research staff has greatly improved the working environment, improve work efficiency; the device of motor, accurate data, reasonable method, thorough analysis, beautiful graphics, has theoretical and practical significance of scientific research greatly.

【技術實現步驟摘要】
一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置(一)
：本專利技術涉及一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置，涉及水生植物光合作用特性及其與水環境關系研究，屬G01類。(二)
技術介紹
：目前九寨溝一些湖泊泥沙淤積明顯，湖泊沼澤化問題嚴重。伴隨著湖泊泥沙淤積還有大量營養鹽物質的輸入，水生植物大量生長。有學者研究了東太湖水生植物的促淤效應，結果表明，生物有機質引起淤積物的沉積效應較為顯著，約占到淤積物平均深度的20.8％-64％，水生植物促進沉積效應是非常顯著的。這樣淺灘范圍逐步擴大，湖泊面積變小，水生植物大量生長，會加快沼澤化的進程，并對湖泊和景區產生不利的影響，也將直接影響到景區景觀資源的保護和可持續利用。因此，有必要了解九寨溝水生植物的生長狀況，為九寨溝湖泊泥沙治理和生態與環境保護提供科學依據和基礎資料。但是，目前九寨溝的研究對象主要集中在地質地貌、山地災害、水文、土壤、景觀成因、旅游、植物等方面，對于九寨溝自然保護區內豐富的水生植物的研究還很少。植物葉片對環境的光合響應提供了植物在不同光條件下生存和生長的能力以及對不斷變化的環境條件適應能力的信息。葉綠素熒光動力學技術在測定葉片光合作用過程中光系統對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有獨特的作用，與“表觀性”的氣體交換指標相比，葉綠素熒光參數更具有反映“內在性”特點。因此，葉綠素熒光動力學技術能快速靈敏地反映植物生理狀態及其與環境的關系，是一種理想的光系統探針，可直接或間接地了解光合作用過程。光合日變化是維持植物光合機構內不同組分響應和適應環境條件一種平衡能力的反映，葉綠素熒光參數則反映光合機構一系列重要的適應調節過程。目前，結合葉綠素熒光參數反應九寨溝水生植物光合作用日變化特征尚無報道。因此，本專利技術采用在線監測與室內分析相結合的方法，以九寨溝優勢水生植物杉葉藻和水苦荬為實驗材料，探討水下光強和水溫等重要環境因子對沉水植物生長發育的影響，不同生活型植物對湖泊水環境生態適應的差異性以及不同種沉水植物對湖泊水環境生態適應的差異性。(三)
技術實現思路
：1.一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置，其裝置由可遠程操控脈沖調制葉綠素熒光儀和帶水下機器人的電動遙控雙體船構成；其方法包括葉綠素熒光特性測定、光合有效輻射強度和水溫測定、葉綠素含量測定和數據分析四個部分。2.
技術實現思路
1所述一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置設電動遙控雙體船、水下機器人、脈沖調制葉綠素熒光儀、水下機器人臂、葉夾片、攝像頭，其特征是：A.
技術實現思路
2所述電動遙控雙體船設鋰電池、雙體船操控器，水下機器人設水下機器人遙控器，脈沖調制葉綠素熒光儀通過遠端手持電腦遠程操控；B.
技術實現思路
2所述脈沖調制葉綠素熒光儀設有電腦控制芯片、數據線、光纖線；
技術實現思路
2所述脈沖調制葉綠素熒光儀長0.3米，寬0.15米，高0.15米，重2kg；其特征是電腦控制芯片，既儀器可本地儲存測量的數據，又可與遠端電腦進行實時數據傳輸并接收指令控制，方便遠端實時觀測遙控；同時，其數據線和光纖線均做防水設計，數據線、光纖線均通過水下機器人臂的中空管道連接脈沖調制葉綠素熒光儀，避免被水底植物沙石纏繞破壞，儀器上部是Led觸摸屏幕，左右兩邊6個防水按鍵依次是取消鍵ESC，啟動鍵，待機鍵，菜單鍵，光源轉換鍵，確定鍵；儀器正面是電源開關鍵，USB接口，充電器口，電源指示燈，充電指示燈，無線wifi指示燈；C.
技術實現思路
2所述電動遙控雙體船1米長，0.6米寬，雙體設計，不易傾覆，左右兩邊裝鋰電池，重10kg左右，中間部分安裝脈沖調制葉綠素熒光儀，船的重心位置連接水下機器人，電動遙控雙體船后端安裝發動機；D.
技術實現思路
2所述水下機器人設水下機器人臂、攝像頭、云臺、天線和控制器；通過水下機器人臂可以把葉夾片帶入水底進行測量，同時攝像頭可360度旋轉查看，并能傾斜俯視水面，方便遙控查看電動遙控雙體船的前進后退和水下機器人臂的移動；水下機器人設有云臺，可保持平衡，同時云臺上設有接收信號的天線和控制器，可遠程操控；水下機器人臂采用6軸設計，方便靈活控制；水下機器人臂末端設攝像頭，方便查看測量并控制葉夾片進行葉子夾取，葉夾片上端是光纖探頭，連接脈沖調制葉綠素熒光儀的光纖線。3.
技術實現思路
1所述葉綠素熒光特性測定由脈沖調制葉綠素熒光儀連接到手持電腦上進行，由WinControl-3軟件控制，葉綠素熒光參數采用原位測定法；脈沖調制葉綠素熒光儀提供測量光、光化光和飽和脈沖光。其中測量光強度為0.1μmol·m-2·s-1，最大光化光為1500μmol·m-2·s-1，飽和脈沖強度大于10000μmol·m-2·s-1；選擇無病害成熟的葉片(植株的中上部)作為實驗材料，測量的位置為葉片中間部位；從7:00h-17:00h，每隔2h，隨機采集沉水杉葉藻、沉水水苦荬和挺水杉葉藻的成熟葉片作為實驗材料。4.
技術實現思路
3所述葉綠素熒光特性測定包含最大光化學效率(Maximalquantumyield)、快速光響應曲線(Rapidlightcurves)、快速光響應曲線擬合三個內容，其特征是：A.
技術實現思路
3所述的最大光化學效率(Fv/Fm)用脈沖調制葉綠素熒光儀測定，從7:00h-17:00h，每隔2h測定一次，隨機選擇生長一致且葉片受光方向相同的代表性5株植株的10個樣品進行重復性測定；將葉片暗適應20min之后，首先開啟檢測光(0.1μmol·m-2·s-1)得到初始熒光(Fo)，而后照射飽和脈沖光(10000μmol·m-2·s-1)測得最大熒光(Fm)；B.
技術實現思路
3所述的快速光響應曲線(RLCs)日變化測定從7:00h-17:00h，每隔2h測定一次，隨機選擇5株植株的5片成熟葉片，5次重復；熒光測量由電腦控制，步驟為：打開測量光并打開光化光，適應10s后打開飽和脈沖，升高光化光強度，適應10s后再打開飽和脈沖，如此重復8次；由于沉水和挺水型水生植物接受外界環境的光強有所不同，測定沉水植物時，依次設定光合有效輻射強度(Photosyntheticallyactiveradiation，PAR)為66，90，125，190，285，420，625，820μmol·m-2·s-1；而測定挺水植物時，依次設定PAR為125，190，285，420，625，820，1150，1500μmol·m-2·s-1；逐漸開啟上述已設定的PAR，在每個強度的光化光照射10s后，打開飽和脈沖前的基礎熒光Fs，打開飽和脈沖得到最大熒光Fm′，由此可以得出光適應狀態下PSII的有效量子產量；根據有效量子產量和PAR可以計算出相對電子傳遞速率(Relativeelectrontransportrate，ETR)；C.
技術實現思路
3所述的快速光響應曲線擬合采用OriginPro7.5軟件進行；曲線擬合采用最小二乘法，快速光曲線的擬合采用Platt(1980)的公式，可以得到無光抑制時的最大潛在相對電子傳遞速率(Maximumrelativeelectrontransportrate，ETRmax)，光能的利用效率(Photosyntheticefficiency，α)，以及半飽和光強(Saturatingphotonflux，Ek)。5.
技術實現思路
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【技術保護點】
一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置，其裝置由可遠程操控脈沖調制葉綠素熒光儀和帶水下機器人的電動遙控雙體船構成；其方法包括葉綠素熒光特性測定、光合有效輻射強度和水溫測定、葉綠素含量測定和數據分析四個部分。

【技術特征摘要】
1.一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置，其裝置由可遠程操控脈沖調制葉綠素熒光儀和帶水下機器人的電動遙控雙體船構成；其方法包括葉綠素熒光特性測定、光合有效輻射強度和水溫測定、葉綠素含量測定和數據分析四個部分。2.權利要求1所述一種九寨溝水生植物的葉綠素熒光特性研究方法與裝置設電動遙控雙體船、水下機器人、脈沖調制葉綠素熒光儀、水下機器人臂、葉夾片、攝像頭，其特征是：A.權利要求2所述電動遙控雙體船設鋰電池、雙體船操控器，水下機器人設水下機器人遙控器，脈沖調制葉綠素熒光儀通過遠端手持電腦遠程操控；B.權利要求2所述脈沖調制葉綠素熒光儀設有電腦控制芯片、數據線、光纖線；權利要求2所述脈沖調制葉綠素熒光儀長0.3米，寬0.15米，高0.15米，重2kg；其特征是電腦控制芯片，既儀器可本地儲存測量的數據，又可與遠端電腦進行實時數據傳輸并接收指令控制，方便遠端實時觀測遙控；同時，其數據線和光纖線均做防水設計，數據線、光纖線均通過水下機器人臂的中空管道連接脈沖調制葉綠素熒光儀，避免被水底植物沙石纏繞破壞，儀器上部是Led觸摸屏幕，左右兩邊6個防水按鍵依次是取消鍵ESC，啟動鍵，待機鍵，菜單鍵，光源轉換鍵，確定鍵；儀器正面是電源開關鍵，USB接口，充電器口，電源指示燈，充電指示燈，無線wifi指示燈；C.權利要求2所述電動遙控雙體船1米長，0.6米寬，雙體設計，不易傾覆，左右兩邊裝鋰電池，重10kg左右，中間部分安裝脈沖調制葉綠素熒光儀，船的重心位置連接水下機器人，電動遙控雙體船后端安裝發動機；D.權利要求2所述水下機器人設水下機器人臂、攝像頭、云臺、天線和控制器；通過水下機器人臂可以把葉夾片帶入水底進行測量，同時攝像頭可360度旋轉查看，并能傾斜俯視水面，方便遙控查看電動遙控雙體船的前進后退和水下機器人臂的移動；水下機器人設有云臺，可保持平衡，同時云臺上設有接收信號的天線和控制器，可遠程操控；水下機器人臂采用6軸設計，方便靈活控制；水下機器人臂末端設攝像頭，方便查看測量并控制葉夾片進行葉子夾取，葉夾片上端是光纖探頭，連接脈沖調制葉綠素熒光儀的光纖線。3.權利要求1所述葉綠素熒光特性測定由脈沖調制葉綠素熒光儀連接到手持電腦上進行，由WinControl-3軟件控制，葉綠素熒光參數采用原位測定法；脈沖調制葉綠素熒光儀提供測量光、光化光和飽和脈沖光。其中測量光強度為0.1μmol·m-2·s-1，最大光化光為1500μmol·m-2·s-1，飽和脈沖強度大于10000μmol·m-2·s-1；選擇無病害成熟的葉片(植株的中上部)作為實驗材料，測量的位置為葉片中間部位；從7:00h-17:00h，每隔2h，隨機采集沉水杉葉藻、沉水水苦荬和挺水杉葉藻的成熟葉片作為實驗材料。4.權利要求3所述葉綠素熒光特性測定包含最大光化學效率(Maximalquantumyield)、快速光響應曲線(Rapidlightcurves)、快速光響應曲線擬合三個內容，其特征是：A.權利要求3所述的最大光化學效率(Fv/Fm)用脈沖調制葉綠素熒光儀測定，從7:00h-17:00h，每隔2h測定一次，隨機選擇生長一致且葉片受光方向相同的代表性5株植株的10個樣品進行重復性測定；將葉片暗適應20min之后，首先開啟檢測光(0.1μmol·m-2·s-1)得到初始熒光(Fo)，而后照射飽和脈沖光...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高麗楠，黃正文，王靜，
申請(專利權)人：成都學院，
類型：發明
國別省市：四川,51