Схема способа открытой манометрии для определения интенсивности дыхания и дыхательного коэффициента показана на рисунке 34. Манометрическое определение проводят в закрытых сосудах с цветочной продукцией, где выделяющийся в процессе дыхания углекислый газ улавливается поглотителем. В качестве последнего можно использовать раствор щелочи (20 %-ный КОН) или поглотитель в твердой фазе — аскарит, размещаемый внутри сосуда в специальной емкости.
Рис. 34. Манометрический способ измерения дыхания и дыхательного коэффициента: 1 — сосуд с цветочной продукцией; 2 — водяной манометр; 3 — продукция (луковицы); 4 — поглотитель углекислого газа (аскарит)
Таким способом интенсивность дыхания оценивается по потреблению кислорода, снижение парциального давления которого регистрируется манометром, так как выделившийся углекислый газ полностью поглощается. Если проводят определение интенсивности дыхания срезки или черенков, содержащих хлорофилл, то измерение необходимо вести в темноте, поскольку при фотосинтезе газообмен направлен в противоположную сторону (поглощается углекислый газ, выделяется кислород). Для этого сосуд с дышащим растительным материалом накрывают плотной светонепроницаемой тканью или черной бумагой. На показаниях манометров могут отразиться колебания температуры окружающей среды, вследствие чего всю установку помещают в камеру с постоянной температурой, например в холодильную камеру хранилища.
Связь между изменением давления, регистрируемым манометром, и количеством выделившегося (поглощенного) газа устанавливается так называемым основным уравнением манометрии по О. А. Семихатовой:
У = hA, (21)
где V — количество поглощенного или выделившегося газа, м3;
h отмеченное манометром изменение давления, обычно мм вод. ст.; А — константа манометрического сосуда, м3/мм или м3/Па.
Константа А учитывает в пропорциональной зависимости объем газовой фазы в манометрическом сосуде в зависимости от температуры среды плюс объем жидкого состава для поглощения выделившегося газа с поправкой на коэффициент растворимости газа в жидкости. Значение константы Л, кроме того, связано обратно пропорциональной зависимостью с нормальным давлением. Для практических расчетов следует принять во внимание, что в системе СИ 1 мм вод. ст. соответствует 9,81 Па. С учетом того что хранение обычно проводят при температурах, близких к 0 °C, а в качестве поглотителя выделившегося при дыхании продукции газа используют твердый аскарит, выражение для константы А можно записать в виде
А = V/Po, (22)
где P0 — нормальное давление (1105 Па).
С учетом изложенного объем поглощенного (выделившегося) газа будет
Vr = 9,81hVr/P0, (23)
где Vr — объем газовой фазы в сосуде, м3.
Согласно соотношению (1) для интенсивности дыхания, имеем:
К = 9,8110-5VrΔh/mΔt. (24)
Объем газовой фазы в сосуде равен разности между объемом сосуда Vс объемом цветочной продукции Vц и поглотителя Vп, тогда
К = (9,8110-5(Vc-Vц-Vп)/m)•(Δh)/(Δt)
За немногими исключениями (одревесневшие черенки, совершенно сухие семена), можно считать, что масса растительного материала в граммах равна объему вытесненного газа в миллилитрах, поскольку срезка цветов, черенки, луковицы содержат значительное количество воды.
Определение дыхательного коэффициента проводят путем сопоставления двух манометрических измерений: падения давления при поглощении кислорода h1 (см. рис. 34, а) и падения давления при поглощении кислорода и выделении в отсутствие поглотителя углекислого газа Δh = h1 — h2 (рис. 34, б). С учетом формулы (2) имеем:
δ = V2/V1 = h2/h1
Тогда, определяя изменение давления за счет выделения углекислого газа h2 через Δh и h1, получим
δ = (h1 — Δh)/h1
Если Δh = 0, дыхательный коэффициент равен 1, если происходит падение давления в отсутствие поглотителя (Δh>0), δ<1; если в отсутствие поглотителя давление повышается (Δh><0), δ>l.
Рассчитаем интенсивность дыхания клубнелуковиц гладиолуса сорта Оскар при температуре 5 °C. Согласно измерениям, оказалось, что за 15 мин давление в сосуде с 16 клубнелуковицами массой 0,615 кг понизилось на 53 мм. Объем сосуда 1,5 л, объем ванночки с аскаритом 0,1 л. Определим скорость падения давления:
В соответствии с (25) получим:
K = 9,8110-5 (1,5•10-3-0,615•10-3-0,1•10-3)]/0,615 = 5,9×10-8м3/кг•с.