ИЗМЕРЕНИЕ ПОТОКОВ CO2 И H2O МЕЖДУ СРЕДОЙ И РАСТЕНИЯМИ ИНФРАКРАСНЫМ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОМ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА С УЧЕТОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОШИБКИ

С. И. Тарасов; Н. В. Герлинг; S. I. Tarasov; N. V. Gerling

doi:10.18358/np-32-3-i75103

Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Ботаника \ Общая ботаника \ Физиология растений

ИЗМЕРЕНИЕ ПОТОКОВ CO2 И H2O МЕЖДУ СРЕДОЙ И РАСТЕНИЯМИ ИНФРАКРАСНЫМ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОМ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА С УЧЕТОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОШИБКИ

Автор: С. И. Тарасов, Н. В. Герлинг

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Математические методы и моделирование в приборостроении

Статья в выпуске: 3 т.32, 2022 года.

Бесплатный доступ

В настоящее время изучение газообмена листьев и даже целых растений не вызывает затруднений. Измерение параметров газообмена, как правило, производится с помощью инфракрасных газоанализаторов, интегрированных с открытыми системами газообмена. Полученные в процессе измерения значения параметров используются для оценки и расчета показателей физиологических процессов, интересующих исследователя, таких как, например, скорость поглощения углекислого газа растением в процессе фотосинтеза или скорость выделения паров воды в процессе транспирации. В научной литературе, посвященной физиологии растений, погрешность результата измерения физиологических параметров приводится без учета инструментальной погрешности, вклад которой в суммарную погрешность может быть значительным, поскольку физиологические параметры, представляющие интерес для исследователя, в большинстве своем являются косвенно измеряемыми величинами. Данная работа посвящена исследованию влияния погрешности измерения параметров газообмена растений, полученных с использованием открытых систем газообмена, на погрешность оцениваемых физиологических параметров. В работе анализируются уравнения, которые используются для оценки скорости поглощения углекислого газа и выделения паров воды на основе параметров газообмена растения и фактически являются стандартными для открытых систем газообмена; рассматриваются вопросы, связанные с выделением двуокиси углерода из растения в виде газа при респираторных процессах на свету. Дается оценка инструментальной погрешности результата измерения скорости поглощения углекислого газа в процессе фотосинтеза для открытых систем газообмена.

Еще

Открытые системы газообмена, инфракрасный газоанализатор, инструментальная погрешность, скорость поглощения углекислого газа, уравнение массового баланса

Короткий адрес: https://sciup.org/142234700

IDR: 142234700 | УДК: 581.11: 001.891.53-044.377 | DOI: 10.18358/np-32-3-i75103

MEASUREMENT OF CO2 AND H2O FLOWS BETWEEN MEDIUM AND PLANTS BY INFRARED GAS ANALYZER BASED ON OPEN GAS EXCHANGE SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT INSTRUMENTAL ERROR

Currently, the study of gas exchange in leaves and even entire plants is not difficult. Measurement of gas exchange parameters is, as a rule, carried out using infrared gas analyzers integrated with open gas exchange systems. The measured parameter values are used to evaluate and calculate the physiological processes of interest to the investigator, such as, for example, the rate of absorption of carbon dioxide by the plant during photosynthesis or the rate of release of water vapors during transpiration. In the scientific literature on plant physiology, the error of the result of measuring physiological parameters is given without taking into account the instrumental error, the contribution of which to the total error can be significant, since the physiological parameters of interest to the researcher are mostly indirectly measurable values. This work is devoted to the study of the influence of the error of measuring the parameters of gas exchange of plants obtained using open gas exchange systems on the error of the estimated physiological parameters. The work analyzes equations that are used to estimate the rate of absorption of carbon dioxide and the release of water vapors based on the gas exchange parameters of the plant and are actually standard for open gas exchange systems; issues related to the release of carbon dioxide from the plant in the form of gas during respiratory processes in the light are also considered. An evaluation of instrumental error of carbon dioxide absorption rate measurement during photosynthesis for open gas exchange systems is given.

Еще

Список литературы ИЗМЕРЕНИЕ ПОТОКОВ CO2 И H2O МЕЖДУ СРЕДОЙ И РАСТЕНИЯМИ ИНФРАКРАСНЫМ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОМ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА С УЧЕТОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОШИБКИ

1. Taylor J. An Introduction to Error Analysis. 2nd ed. University Science Books, Sausalito, CA, 1997. 327 p.
2. Rabinovich S.G. Evaluating Measurement Accuracy: A Practical Approach. Springer, 2017. 328 p. DOI: 10.1007/978-3-319-60125-0
3. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерения. Л.: "Наука", Ленинградское отделение, 1967. 88 с.
4. Long S.P., Bernacchi C.J. Gas exchange measurements, what can they tell us about the underlying limitations to photosynthesis? Procedures and sources of error // Journal of Experimental Botany. 2003. Vol. 54, no. 392. P. 2393–
2401. DOI: 10.1093/jxb/erg262
5. JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. 2010. 120 p.
6. Using the LI-6400. Portable photosynthesis system. OPEN Software version 5.1. 1998–2003, LI-COR Inc. URL: https://sites.middlebury.edu/biol323/files/2011/01/6400 MAN.pdf
7. CIRAS-2 Portable Photosynthesis System. Operator’s Manual. Version 2.03. PP Systems Inc., 2007. URL: https://www.manualslib.com/manual/1425117/PpSystems-Ciras-2.html
8. von Caemmerer S., Farquhar G.D. Some relationships between the biochemistry of photosynthesis and the gas exchange of leaves // Planta. 1981. No. 153. P. 376–387. DOI: 10.1007/BF00384257
9. Graham D. Effects of light on "dark" respiration // Biochemistry of plants. New York: Academic Press, 1980. Vol. 2. 525–579 p. URL: http://hdl.handle.net/102.100.100/294477?index=1
10. Long S.P., Farage P.K., Garcia R.L. Measurement of leaf and canopy photosynthetic C02 exchange in the field // Journal of Experimental Botany. 1996. Vol. 47, no. 304. P. 1629–1642. DOI: 10.1093/jxb/47.11.1629
11. Cunningham R.E., Williams R.J.J. Diffusion in gases and porous media. New York: Plenum Press, 1980. 287 p. DOI: 10.1007/978-1-4757-4983-0
12. Mikleš J., Fikar M. Process Modelling, Identification, and Control. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2007. 480 p.
13. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport phenomena. 2nd ed. 2002. 898 p. URL: https://nitsri.ac.in/Department/Chemical%20Engineering/TP2.pdf
14. Slattery J.C. Advanced transport phenomena. Cambridge: University Press, 1999. 709 p. Slattery J.C. Advanced transport phenomena. Cambridge: University Press, 1999. 709 p. DOI: 10.1017/CBO9780511800238
15. Benenson W., Harris J.W., Stocker H., Lu H. Handbook of physics. 2001. 1190 p. DOI: 10.1007/0-387-21632-4
16. Weiss I., Mizrahi Y., Raveh E. Chamber response time: a neglected issuein gas exchange measurements // Photosynthetica. 2009. Vol. 47, no. 1. P. 121–124. DOI: 10.1007/s11099-009-0018-3
17. LI-COR: Interfacing custom chambers to the LI-6400 sensor head. LI-6400 Application note 3. LI-COR, Lincoln,
2003. URL: https://www.esalq.usp.br/lepse/imgs/conteudo_thumb/Interfacing-Custom-Chambers-to-the-LI-6400-SensorHead.pdf
18. LCi. Portable Photosynthesis System. Instruction manual. ADC BioScientific Ltd, Hoddesdon, Herts, 2004. URL: https://studylib.net/doc/18839284/lci-portablephotosynthesis-system-instruction-manual
19. LI-6400. Portablble PhotosynthesisSystem.Specifications. URL: https://www.licor.com/env/products/photosynthesis/LI-6400XT/specs.html
20. LI-COR. URL: https://www.licor.com/
21. Larcher W. Physiological plant ecology. Springer, New York, Berlin and Heidelberg, 1995. 506 p. DOI: 10.1007/978-3-642-87851-0

Еще