植物叶片光合速率及其气体交换参数的测定

1. 植物叶片光合速率及其气体交换参数的测定

2. 目的意义 • 光合作用是植物体内最为重要的同化过程，光合速率的测量是研究植物的光合性能、诊断植物光合机构的运转、研究环境因素对光合作用的影响的重要方法。

3. 根据光合作用的公式：CO2+H2O→CH2O+O2，测定植物的光合速率有下列三类方法：根据光合作用的公式：CO2+H2O→CH2O+O2，测定植物的光合速率有下列三类方法： 　　（1） 测定干物质的积累，常用的方法有半叶法、改良半叶法。 　　（2）测定O2的释放，常用的方法有氧电极法。 　　（3） 测定CO2吸收的气流法，即利用红外气体分析仪测定光合速率。

4. 在这三种方法中，方法（1）过于粗糙，误差轻大而可靠性差，且过于耗时，仅可用于验证性实验；方法（2）通过测定液体中的含氧量的连续变化来测定光合速率，可在液体中加入各种试剂来测定其对氧释放的影响，并可用于研究藻类植物的光合速率，具有较高的灵敏度，适应于实验室中使用；方法（3）通过直接测定活体叶片的CO2交换，可以迅速准确地测出光合速率，近年来便携式光合作用系统的出现，使之可以广泛地用于田间和实验室。同时通过内置或外接计算机改变叶室的光强、CO2浓度、湿度，还可以非常迅速方便地测定植物的CO2补偿点、CO2饱和点、光补偿点、光饱和点、植物的羧化效率、表观光合量子效率、蒸腾速率等指标。在研究逆境生理、生态生理中得到了广泛地利用。

5. 气流法测定光合速率的基本原理 • 由异原子组成的气体分子都有红外吸收（如CO、CO2、NH3、NO、NO2、H2O等），每种气体都有特定的吸收光谱（CO2的最大吸收峰位于λ＝4.25um处），在一定CO2浓度范围内，其红外吸收与其浓度成线性关系。

6. 参比室 参比室IRGA (Ce) 进气 泵 流量计 叶室IRGA　（Co）　 叶室 排气 Pn＝f (Ce-Co)/S

7. 实验仪器 • Ciras-2便携式光合作用系统

8. 实验材料 • 玉米或其它植物，将玉米种子充分吸涨后播种于细砂中，出苗后浇以Hoagland培养液，长至5叶期时可用于做实验。

9. 实验步骤： 1．  在实验前一天主机电池充电、掌上电脑充电，如果利用卤灯光源须检查蓄电池，为蓄电池充电。同时检查CO2吸附剂（Ca(OH)2）、吸水剂（CaCl2），如果CO2吸附剂和吸水剂有近二分之一变色，须按说明进行更换。 2．  在实验时将主机与叶室手柄连接，如需CO2调节器则安装CO2调节器，如需卤灯光源或LED光源，则安装光源（卤灯光源须连接光源蓄电池）。 3．  打开光合仪主机电源 　　打开掌上电脑，双击Ciras-RCS，进入Ciras控制功能。

10. 4. 键入用户名进入Ciras登陆。 5. 进入操作界面，系统约需5分钟的时间进行预热，同时系统自动进行IRGA调零并对参比室和叶室的IRGA进行差分平衡。 6. 点击Setting菜单，进行系统设置：点击Cuvette Environment设定叶室参数，如果进行一般性测定，在实验前须先将仪器背部的CO2吸收管换成空白管，然后在Cuvette Environment中将CO2浓度键入“0”，使用大气中的CO2，PAR中也键入“0”，利用太阳光强度，Temperature中选择“Track ambient”，不对系统进行温度控制。如果想利用CO2控制器或卤灯光源，则在CO2浓度和PAR中键入所需要的数值。点击OK接受设定。

11. 7．  点击Record选择记录数据的方式。一般性测量选择“Key Press Recording”通过点击按键记录，输入文件名以储存数据。 8．  夹入叶片，在电脑屏幕上的数据稳定后，在叶室参数稳定后按“Start”进入记录状态，每按一次“Single”记录一次测定结果，按顺序测定实验叶片的光合速率。 9．  测量完备，按“STOP”停止测定，仪器自动保存结果。 10．  退出Ciras系统 11．  关闭主机电源，关闭掌上电脑。取下叶室手柄、主机充电电池。

12. 结果输出： • 测定的结果储存于掌上电脑中，可以通过Active Sync通讯软件将掌上电脑连到台式机中，将结果输出到台式机中，用Excel软件对结果进行分析，并可打印出来。

13. Pn 净光合速率 μmol CO2 m-2S-1 Tr 蒸腾速率 mmol H2O m-2S-1 Ci 叶肉细胞间隙CO2浓度 ppm Cond 气孔导度 mmol H2Om-2S-1 Cr 参比室CO2浓度 ppm 结果分析

14. 注意事项 1. 在田间测定时，供给叶室的空气须取自2米以上的空中，并离开人群5米以外，以防止CO2浓度的波动。而在室内测定时，空气须来自室外，或最好利用压缩气体钢瓶提供CO2，利用CO2控制器控制CO2浓度。 2．在测定植物的光合速率前须对植物进行光适应，使其气孔处于开放状态。 3．实验后须松开叶室，使叶室密封垫恢复正常状态。