浙江大学植物生理学实验：光合作用、呼吸、蒸腾和气孔导度(LI-6400)测定方法

2000
50
100
150
200
Photosynthetic photon flux (μ mol photon m-2 s-1)
Photosynthetic photon flux (μ mol photon m-2 s-1 )
4
Photosynthetic rate (μ mol CO2 m-2 s-1 )
二、实验内容和原理： （一）熟悉仪器基本结构，及按装调试。 （二）以绿萝和蚕豆等植物为材料，用LI6400portable photosynthesis system测定它 们的光合作用、呼吸作用、蒸腾速率和气 孔导度及光-光合响应曲线，通过比较分析 其属于什么光合类型植物。
（三）实验原理
Principles for measuring photosynthesis and respiration
（五）数据存取：
12、数据保存和取出。采样完后按１，Close file,按F5，end进入SLEEP（同一班只需一个 file，不同的组可以用<add mark>区分)。与电 脑连接，解除SLEEP，进入F5(Utility Manu) 选择File exchange mode。打开电脑winPX for 6400,在LI-6400/User下把自己要的测定文件拖 入专设目录。在EXCEL下选择所有文件在文 本导向下，选择“，”打开。
ftime持续时间sphoto光合速率molm2om2浓度ll1trmmol蒸腾速率mmolm2vpdl水气压差mglarea叶面积cmstmrat气孔比率blcond界面层导度tair气温tleaf叶温tblk参比室co2r参比室coll1ll1h2or参比室水含量h2os叶室水含量rhr参比室相对湿度rhs叶室相对湿度flow流量mlspari叶室内光强molm2paro叶室外光强molm2press大气压mpacsmchcos匹配hsmchh表1饱和光下不同植物光合呼吸和蒸腾速率气孔导度及水分利用效率平均值标准差photosynthesispnrespirationrtranspirationtrstomatalconductancescandwaterutilizationefficiencywuedifferentplantsundersaturatedpdfmeanssdplantspnmolm2molm2trmmolm2om2六实验结果与分析1从已有的全班数据中选择23组数据作出符合要求的光光合速率响应曲线
（四）光合作用对光强的响应（Pn-lihgt curve) （在仪器自动测定模式下测定）
11 、 在 完 成 采 样 （ LOG ） 后 ， 按 ５ ， 按 F1
（AUTOPROG）,找Light curve, 名命及做标记 <enter>,按Y(使测量数据紧随上述数据后)。设 置光强（从高到低，光强间用1空格隔开。高 光强下点间隔大，低光强下点间隔小,常用2000 1500 1000 600 300 200 10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 50 30 10 0，光强为0 时为呼吸速率），设置测定时间间隔的最小值 和最大值，设置叶室和参比室间应进行自动匹 配的CO2浓度，按Y开始自动测量。
三、主要仪器设备： LI-6400 portable photosynthesis system
红兰光源叶室和CO2红外分析器
连接光源和控制器的地缆
LI-6400控制系统
四、操作方法与实验步骤：
(一)仪器安装：
1、选择叶室。根据测定对象选择不同叶室进 行安装,本实验选用仪器自备的红兰光源（一 般测定选择红兰光源或自然光源不透明叶室， 荧光测定选择荧光叶室，详见说明书）。
DR:Leaf 1=1.6μmol CO2 m-2 s-1 Leaf 2=1.0μmol CO2 m-2 s-1 AQY:Leaf 1=0.0495
Photosynthetic photon flux (μ mol photon m-2 s-1 )
Leaf 2=0.0441
数据所代表的中文意义。
Ftime——持续时间(s) Photo——光合速率（μmol.m-2s-1） Cond——气孔导度（mol H2Om-2s-1） Ci——胞间CO2浓度（μl.L-1）
Trmmol——蒸腾速率（mmol.m-2s-1） VpdL——水气压差（mg/L）
Area——叶面积（cm2） BLCond——界面层导度 Tleaf——叶温（℃） StmRat——气孔比率 Tair——气温（℃） TBlk——参比室（℃） CO2S——叶室CO2（μl.L-1）
25
8
Photosynthetic rate (μ mol CO2 m-2 s-1 )
Photosynthetic rate (μ mol CO2 m-2 s-1 )
20 15 10 5 0 -5 0
Leaf 1 Leaf 2
6 4 2 0 -2 -4 0
Leaf 1 Leaf 2
500
1000
1500
3 2 1 0 -1 -2 0 20
y = 0.0441x - 1.0003 R2 = 0.978
LCP: Leaf 1=32μmol photon m-2 s-1 Leaf 2=23μmol photon m-2 s-1
y = 0.0495x - 1.6031 R2 = 0.9905 40 60 80 100 120
实验5-6、植物光合和呼吸作用、 气孔导度和蒸腾速率的测定
• 一、实验目的和要求: • 了解改良半叶法、氧电极法测定光合作 用和呼吸作用的基本原理，掌握红外线 CO2分析仪法测定光合作用和呼吸作用， 蒸腾速率和气孔导度测定的基本原理; • 掌握用LI-6400测定光合作用、呼吸作用、 蒸腾速率和气孔导度的方法，测定光-光 合响应曲线的方法.
2、连接仪器各部件 电源连线与控制器正确匹配（管道和线路 切不可接错）， 多孔插线和分析器对准 （红点）插入；硬塑料管带黑圈套的端与 分析器相接并使另一端与控制器“sample” 相接。接上带“buffer”的进气管，接上电 源（切记，除“Sleep”状态外，在电源开情 况下，不可接或卸管道和线路，否则会烧 毁仪器）。
8、按F1“Open Logfile”，命名（植物，处理， 组号等），及附加标记<enter>。
9、调节叶面积，按3，按F1（Area）,输入面 积。按1返回。 10、采样。Δ CO2 (或photo)稳定时，按采样 键（F1或测定器黑钮）3-5次。一般同一叶片 应测3-5次值。
• 学生简单光合等指标测定指南： • 打开叶室夹好叶片，关紧叶室，按１，F5 （Match) → F5(IAGR Match)，F1(exit)→开 灯，按2,F5（Lamp off）选Quantum flux<enter>, 输入光强值（500-1500 ） <enter> →按1，F1（Open Logfile），命名 文件名ＸＸＸ及附加标记（植物，处理， 组号等） <enter> →观察 Photo稳定时，按 采样键F1（ＬＯＧ）或测定器黑钮5次（一 般同一叶片应测5次值）。
（六）本次实验测定内容：
实验材料:绿萝和蚕豆 比较两种植物饱和光下光合速率等气体交换参数 的差异。 1、每组（１－２人）测一叶（5次）光合速率,气孔导 度和蒸腾速率。计算水分利用效率。
光合速率 水分利用效率= （μ mol/mmol) 蒸腾速率
2、每大组（２－４人）测一条光-合曲线，当测定完 成后，再取5个点作为暗呼吸。
6CO2+6H2O
6(CH2O)+6O2
1、测干重——改良半叶法：同面积光暗叶片重量差。
三氯乙酸 TCA
暗 中
2、测放O2 ——氧电极法。气相和液相
图2 氧电极装置示意图
1、光源 2、反应杯 3、电极 4、超级恒温水浴
5、触点式温度计
6、泵
7、控制器 8、记录仪
1.氧电极
氧电极是由嵌在有 机玻璃上的铂和银所构 成，以0.5mol/L KCl为 电解质，电极头外覆盖 一层聚乙烯或聚四氟乙 烯薄膜，其厚度在15～ 25μm之间，用“〇” 形套膜环固定，使电极 与被测溶液隔离，而溶 解在溶液中的氧仍能透 过薄膜，进入电极内。 较薄的膜易透过氧，因 而对氧浓度变化的响应 时间短。
参比室
入口
• Principles for measuring transpiration,stomatal conductance and Ci : • Transpiration→H2O → RH↑in leaf chamber → Humidity sensor → computer → transpiration rate → stomatal conductance. • There is a linear relationship between H2O diffusing in and CO2 diffusing out stomata. Intercellular CO2(Ci) concentration can be calculated in the basis of transpiration rate, stomatal conductance, atmosphere CO2(Ca) concentration.
CO2R——参比室CO2（μl.L-1） H2OR——参比室水含量
H2OS——叶室水含量
RH_R——参比室相对湿度（%） RH_S——叶室相对湿度（%） Flow——流量（ml/s） CsMch ——CO2S匹配 PARi——叶室内光强（μmol.m-2s-1） Press——大气压（Mpa）
PARo——叶室外光强（μmol.m-2s-1）
LI-6400控制系统接线侧
LI-6400控制系统干燥管和碱石灰管侧
LI-6400控制系统侧电缆连接
LI-6400控制系统侧气管连接
LI-6400分析器电缆连接
LI-6400分析器气管连接
LI-6400分析器分析电缆连接
(二)开机与校正： 3、插上电池，打开电源开关后。 （仪器自动进行状态检测，并进入 Dir:/user/configs/Userprefs菜单）。在该菜 单下，选择一与叶室、光源相匹配的内容 （如“red blue source”表示用红兰光源不 透明底叶室） <enter>，仪器显示：
图3氧电级的构造 1.Pt极 2.Ag-AgCl极 3.填充物 (环氧树脂) 4.电极柄 5.电极 头 6.薄膜 7.套膜环 8.KCl溶 液
3、红外线CO2分析仪法： CO2吸收4260nm红外线 封闭式：
单位时间内CO2下降量
叶室
分析器
叶室
开放式： 分析器 气体
出口 参比室和叶室CO2差值
CO2
Plants Pn (μmol.m-2s-1) R (μmol.m-2s-1) Tr (mmol.m-2s-1) SC(molH2Om-2s-1) WUE
A B
六、实验结果与分析 （1）从已有的全班数据中选择2-3组数据，作出 符合要求的光——光合速率响应曲线。比较两 种植物响应曲线的差异。 （2）求出它们的光补偿点、饱和点和量子效率， 并用合适的方法表示。 （3）画出光与蒸腾速率、气孔导度和水分利用 效率的影响，分析光合速率与蒸腾速率、气孔 导度和水分利用效率之间的相互关系。 七、讨论、心得
(三)测定参数设置及测量： 6、按F4（New MSMNTS）,按2，按F2 （FLOW）设置100-500能合适控制叶室内相 对湿度的值，<enter>，按F5（Lamp off）选 Quantum flux<enter><enter>, 根据植物类型选 择饱和光强（500-1500）， <enter>, 按1。 7、夹好叶片，关紧叶室，必要时控制湿度 （干燥剂管旋至控制到所要的RH和温度（通 过2，F4 temp off），立即按F5（Match)和 IAGR Match，F1（exit）。
Is the chamber/IRGA connected?
4、已连接，按“Y”，CO2分析仪有 “噗……”声，仪器进入开机状态。没有连 接，按“NO”。关机或在“Sleep”状态下再 连接。
5、校正。把碱石灰管和干燥剂管旋至 “Scrub”,按F3（Calibration），关闭叶室， 选择‘IRGA zero’, 按<enter>,“Y”。校正到 |CO2|< 1μ mol, |H2O|<0.1 m mol, (约20 分)，（CO2,每天应较正，H2O可以1周一 次）。按F5(Quit)和escape返回测定界面， 校正完成后碱石灰管到“by pass”， 。
HsMch——H2OS匹配
• 五、实验数据记录和处理：
• 从仪器记录数据中选出并计算下表内容。
• 表1、饱和光下不同植物光合、呼吸和蒸腾速率、气孔导度 及水分利用效率(平均值±标准差)
• Table 1 The rates of photosynthesis(Pn), respiration(R) and transpiration(Tr)， stomatal conductance(SC)，and water utilization efficiency(WUE) of different plants under the saturated PDF（Means ± SD）