Монитор фотосинтеза PTM-48A

Обзор

Универсальный прибор, позволяющий с максимальной полнотой осуществлять круглосуточный контроль характеристик жизнедеятельности растений и окружающей их среды.

К монитору могут подключаться до четырех оригинальных автоматически закрывающихся листовых камер. Для определения параметров CO₂ и H₂O обмена створки камеры закрываются на короткое время (30 секунд), что обеспечивает минимальное возмущение условий. Рабочая площадь стандартной листовой камеры LC-4B (20 см²) подходит для листьев широкого круга растений.

В камеру LC-4B может быть дополнительно установлен датчик температуры, что позволяет рассчитать устьичную проводимость для этого конкретного листа.

Новая опциональная непрозрачная листовая камера LC-4D позволяет расширить информацию о газообмене листа, основываясь на PIB-методе (постсветовой выброс CO₂). Работающие в паре листовые камеры LC-4B и LC-4D обеспечивают покомпонентный мониторинг газообмена (нетто- и брутто-фотосинтез, темновое и фотодыхание).

Монитор содержит 8 аналоговых входов для опциональных датчиков и цифровой вход для подключения RTH-48.

Монитор обеспечивает полностью автоматическую непрерывную работу с программируемым периодом между регистрациями в диапазоне от 5 до 120 минут.

Монитор является переносимым прибором с питанием от 12 В постоянного тока.

Для связи с компьютером используются протоколы RS-232 и RS-485. Возможен вариант беспроводной связи с использованием радиомодема 2,4 ГГц или GPRS модема. Программное обеспечение под операционной системой Windows позволяет управлять настройкой и эксплуатацией системы, экспортом данных в форматы TXT или CSV для дальнейшей обработки и анализа. Возможен простой просмотр графиков.

Базовая конфигурация

Монитор фотосинтеза PTM-48A

Комплект:

Монитор фотосинтеза PTM-48A
Метеомодуль RTH-48
4 листовые камеры LC-4B, шланги 4 м
2 штатива (нерж. сталь), держатели
Поглотитель CO₂
Кабель связи с PC, CD с программами

RTH-48 Метеомодуль

Листовые камеры LC-4B

Темновая камера LC-4D (опционально)

Опциональные датчики

Температуры листа
Сокодвижения
Диаметра стебля
Роста плода
Ауксанометр
Пиранометр
ФАР
и другие

Измерения:

Нетто фотосинтез
Брутто фотосинтез
Фотодыхание
Темновое дыхание

Основные измерения:

Газообмен (4 камеры)
Транспирация (4 камеры)
Концентрациия CO₂ в воздухе
Атмосферное давление
Температура воздуха
Влажность воздуха
Капельная влага
ФАР
Температура листа в листовой камере¹
Устьичная проводимость¹

при наличии датчика температуры листа LT-LC

Технические характеристики

Количество листовых камер	4
Площадь окна листовой камеры	20 см²
Стандартная длина шланга	4 м
Стандартный расход воздуха в канале листовой камеры	от 0,8 до 1,0 литров в минуту
Диапазон измеряемой концентрации CO₂	от 0 до 1000 ppm
Номинальный диапазон измеряемого обмена CO₂	от −70 до 70 мкмольCO₂·м⁻²·с⁻¹
Диапазон измерения транспирации	от 0 до 150 мгH₂O·м⁻²·с⁻¹
Метеомодуль RTH-48 обеспечивает измерение ФАР, температуры и относительной влажности воздуха, а также наличие капельной влаги. Он содержит цифровой вход для подключения датчика влагосодержания, температуры и электропроводности почвы SMTE.
Количество аналоговых входов для опциональных датчиков	8
Диапазон входных напряжений для опциональных датчиков	Программируемый, от 0—1 В до 0—20 В
Электропитание	12 В постоянного тока, максимально 60 Вт
Интерфейсы	RS232 и RS485. Опционально — радио- или GPRS- модемы.
Программа управления и графическая программа для Windows.
Индекс защищенности	IP 55

Покомпонентный мониторинг CO₂ обмена

Листовая камера LC-4D

Газообмен листа сразу после перехода из освещенного состояния в затененное характеризуется усиленным выделением CO₂ (PIB — Post Illumination Burst), которое интерпретируется обычно как проявление фотодыхания. Превышение интенсивности выделения CO₂ в первые секунды после затенения по сравнению с выделением после длительного пребывания в темноте используется для количественной оценки величины фотодыхания. Этот прием может быть легко реализован с помощью монитора фотосинтеза РТМ-48А, дополнительно оснащенного листовой камерой с непрозрачными окнами. Таким образом, с помощью пары листовых камер — стандартной и темновой,— могут быть определены практически все компоненты газообмена.

Камера с прозрачными окнами LC-4B начинает цикл измерений, и с ее помощью определяется величина нетто (видимого) фотосинтеза. Затем с помощью темновой камеры LC-4D анализируются темновые фазы фотосинтеза и определяются величины фото- и темнового дыхания, что позволяет рассчитать величину брутто (истинного) фотосинтеза. Типичная кривая кинетики газообмена листа в цикле работы пары камер показана на рис.


Фазы измерения газообмена Пауза (обе открыты) LC-4B — Измерение нетто фотосинтеза LC-4D — Измерение в темновой камере

Листовая камера LC-4D и вышеприведенный метод были тщательно протестированы в лаборатории биоэнергетики Института генетики и физиологии растений Академии наук Молдовы. Результаты могут быть представлены по запросу.

Устьичная проводимость

Датчик температуры листа LT-LC на листе (для расчёта устьичной проводимости)

Устьичная проводимость определяется с применением известного уравнения Гаастра:

Tr = (H_leaf − H_atm)/(r_s + r_b) ,(1)

где

Tr: — интенсивность транспирации
H_leaf: — абсолютная влажность воздуха в подустьичных полостях листа
H_atm: — абсолютная влажность окружающего воздуха
r_s: — диффузионное сопротивление устьиц для водяного пара
r_b: — диффузионное сопротивление пограничного слоя воздуха в листовой камере для водяного пара

Отсюда:

r_s = (H_leaf − H_atm)/Tr − r_b ,(2)

σ_s = 1/r_s ,

где

σ_s: — устьичная проводимость

Величины Tr и H_atm измеряются штатными устройствами монитора РТМ-48А, величина r_b измерена заранее, она постоянна для камеры LC-4B и стандартного расхода и составляет 220 с/м. Величина H_leaf является однозначной функцией температуры листа и рассчитывается с помощью соответствующей эмпирической формулы. Для измерения температуры листа в листовой камере служит специальный датчик LT-LC.

Датчик температуры листа LT-LC оснащен проволочным зажимом из нержавеющей стали для крепления на листовой камере. Упругая пластина обеспечивает хороший контакт миниатюрного бусинкового термистора с листом. Выводы термистора расположены вдоль поверхности листа для минимизации искажения температуры листа. Датчик LT-LC может быть подключен к любому из восьми опциональных аналоговых входов монитора фотосинтеза PTM-48A.

При настройке датчика в компьютерной программе, пользователь должен указать номер аналогового входа датчика LT-LC, соответствующего листовой камере. В таблице данных листовой камеры появятся две новые колонки: температура листа и устьичная проводимость.