植物生理学实验-光合、呼吸速率、荧光参数测定
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实验五. 植物叶片光合、蒸腾与呼吸速率的测定 实验六. 植物叶片叶绿素荧光参数的测定
.
1
实验五. 植物叶片光合、蒸腾与呼吸速率的测定
一、概述 二、红外线气体分析仪（IRGA）工作原理 三、TPS-2光合作用测定系统操作方法
.
2
一、概 述
（一）意义
●光合作用是唯一能把太阳能转化为稳定的化 学能贮藏在有机物中的一个化学过程，是农 作物产量形成的决定性因素。
按“Y”键显示 正确不修改)
1P：小区号，用户输入；按“1”
设置菜单3
1 P:01 R:01 FREE RECORDS nnn
联体测定
.
5
二、红外线气体分析仪(IRGA)
工作原理
.
6
1、原理
由异原子组成的气体分子吸收红外光。 红外光经过CO2气体分子时被气体分子吸收， 透过的红外线能量减少，被吸收的红外光能量 的多少与该气体的吸收系数（K），气体浓度 （C）和气层的厚度（L）有关，并服从朗伯-比 尔定律，可用下式表示：
原则上可以测定任一反应物的消耗速率或产
物的生成速率来表示光合速率。
测定方法：CO2的吸收
O2的释放
有机物的积累
.
4
1、氧气的释放 氧电极（实验20） 离体测定
2、干物质的积累 半叶法（实验21） 离体测定 群体光合能力 离体测定
3、CO2的吸收测定光合速率
①化学滴定法, 主要测定呼吸（实验22） ②pH法（已经淘汰） ③红外线气体分析仪(IRGA)法
.
20
（二）TPS-2光合系统操作步骤
开机显示主菜单
1REC 2CAL 3DMP 4CLR 5CLK 6DIAG
按“1”进入 测定模式
1REC：测定与记录 2CAL：校正 3DMP：数据输出 4CLR：清除内存 5CLK：时钟校正 6DIAG：诊断
SET PLC 1:BROAD 2:UNIVERSAL
1.长时间动态监测 2.恒态测定；维持CO2稳定值 3.测定光－光合曲线：同一叶片不同光强下的光合速率 4.测定CO2－光合曲线：同一叶片不同CO2下的光合速率 5.测定光呼吸：不同气体下光合速率之差：R=Pn2-Pn21
低氧气体（2～3％O2，360ppmCO2） 与正常空气（21％O2，360ppmCO2） 6.控制温度下光合速率的测定 7.湿度曲线：控制进入叶室中气体的湿度
按“1” 选择 标准叶室
SET PLC：选择叶室 1:BROAD：标准叶室 2:UNIVERSAL：通用型叶室
.
21
设置菜单1 设置菜单2
1REC ：记录类 型； A 自动 记录 ;
1 REC: M 2 INT: 0 M手动记录。按“1”键在A和M
FLO:300
间转换。按“1”键选择M。 2INT ： 自 动 记 录 时 间 间 隔 ； M 记
●植物生理学、生态学、作物栽培学、作物育
种学、林学、植物营养、病理等研究工作中，
经常需要测定光合速率，根据实验材料选择
一种快速、准确而又简便的光合速率测定方
法，以满足科学研究的需要。
.
3
（二）光合速率测定的发展
光合作用的总反应式：
CO2 + 2H2O* + 4.69kJ → (CH2O) + O*2 + H2O
.
8
3、IRGA法测定光合速率的气路系统 红外线气体分析仪只能进行CO2浓度
和H2O浓度的测定，要测定光合速率必须 与气路系统相结合。
气路系统主要有 开放式气路系统 密闭式气路系统
.
9
（1）开放式气路系统 公式：Pn=F×△CO2/S
稳定CO2气体
F. 值已知
△CO2
10
开放式气路系统的优点：
录时为“0”
按 “ Y” 键 显 FLO：气体流量,固定值不需设定
示
1 LIGHT= LED (SUN)
பைடு நூலகம்
1LIGHT ： 设置 光源 类型； SUN 自然光，LED人工光源。按“1”
2 LEAF AREA=02.5
键转换；选择LED 2LEAF AREA ：叶室内叶面积。
按2键输入叶面积=2.5cm2；(如
E=E0eKCL
E0为入射红外光的能量
E为透过的红. 外光的能量
7
2、CO2气体的吸收峰有：
2.67μm 吸收率为0.54%
2.77μm
0.31%
4.26μm
23.2%
14.98μm
3.1%
峰值为4.26μm的吸收带最强
H2O吸收红外线： 同理应用红外线技术测量气体中水分的含量。
H2O对红外线的最大吸收峰：2.59μm
气路连接: 开放式气路
对气路的连接 要求非常严格， 参比气和分析 气口不能反接。
显示屏亮 度调节孔 显示屏
连接叶室
连接数据
操作
参比气管B
连接叶室 .
传输线
连接 键盘 17
分析气管A
充电器
PLC 同化室、叶室
光强选择按钮 0-9档
LED光源与安装
.
LED光1源8
吸
碱石灰管 干燥剂管 碱石灰管
收
管
TPS-2
1. 非恒态测定，CO2浓度不断下降；不能长时间连续监测 2. 需精确测量同化室容积
（很困难—管路、植物体积影响），加大测量误差
3. 难以进行光－光合曲线的测定
4. 气路系统容易漏气，环境CO2干扰测定
5. 强光下，同化室的温度升高.过快
13
三、TPS-2光合作用测定系统 操作方法
.
14
TPS-2光合测定系统的特点： ● 开放式气路系统
8. 群体光合速率的测定
.
11
(2) 密闭式气路系统 公式：Pn=△C/△t×V/S
C
A
P
R
.
12
密闭式气路系统的优点：
1. 对红外仪的精度要求不高，一般用单气室红外仪即可 2. 测定光合速率一个指标时，不用精确测定流量 3. 测定群体光合速率 4. 测定CO2－光合曲线（气孔开度滞后）
密闭式气路系统的缺点：
空气进气口
碱石灰管吸收CO. 2，调零和控制CO2
19
干燥剂管吸收水分，调零和控制水分
键盘功能
0~9为正常的数字输入键。
Y=Yes，接受一个数值，或进入下一菜单。
N=No，结束一个操作时按此键。
R=在测量状态下，按此键记录测定结果。
X=转换，在测量状态时，按此键在测定参数
和计算结果的数据之间交替显示。
稳定CO2气体 稳定H2O气体
△CO2 △H2O
● 测定的参数：光合速率A、蒸腾速率E、气孔导度G、
细胞间隙CO2浓度Ci、呼吸速率-A
● 进行控制条件下的测定：控制光强度、控制
参比气体中的CO2、水蒸. 气浓度。
15
（一）TPS-2光合仪的基本配置
红外仪与 供气系统
PLC4叶室（同化室）
.
16
连接叶室 电源开关
.
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实验五. 植物叶片光合、蒸腾与呼吸速率的测定
一、概述 二、红外线气体分析仪（IRGA）工作原理 三、TPS-2光合作用测定系统操作方法
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一、概 述
（一）意义
●光合作用是唯一能把太阳能转化为稳定的化 学能贮藏在有机物中的一个化学过程，是农 作物产量形成的决定性因素。
按“Y”键显示 正确不修改)
1P：小区号，用户输入；按“1”
设置菜单3
1 P:01 R:01 FREE RECORDS nnn
联体测定
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二、红外线气体分析仪(IRGA)
工作原理
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1、原理
由异原子组成的气体分子吸收红外光。 红外光经过CO2气体分子时被气体分子吸收， 透过的红外线能量减少，被吸收的红外光能量 的多少与该气体的吸收系数（K），气体浓度 （C）和气层的厚度（L）有关，并服从朗伯-比 尔定律，可用下式表示：
原则上可以测定任一反应物的消耗速率或产
物的生成速率来表示光合速率。
测定方法：CO2的吸收
O2的释放
有机物的积累
.
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1、氧气的释放 氧电极（实验20） 离体测定
2、干物质的积累 半叶法（实验21） 离体测定 群体光合能力 离体测定
3、CO2的吸收测定光合速率
①化学滴定法, 主要测定呼吸（实验22） ②pH法（已经淘汰） ③红外线气体分析仪(IRGA)法
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（二）TPS-2光合系统操作步骤
开机显示主菜单
1REC 2CAL 3DMP 4CLR 5CLK 6DIAG
按“1”进入 测定模式
1REC：测定与记录 2CAL：校正 3DMP：数据输出 4CLR：清除内存 5CLK：时钟校正 6DIAG：诊断
SET PLC 1:BROAD 2:UNIVERSAL
1.长时间动态监测 2.恒态测定；维持CO2稳定值 3.测定光－光合曲线：同一叶片不同光强下的光合速率 4.测定CO2－光合曲线：同一叶片不同CO2下的光合速率 5.测定光呼吸：不同气体下光合速率之差：R=Pn2-Pn21
低氧气体（2～3％O2，360ppmCO2） 与正常空气（21％O2，360ppmCO2） 6.控制温度下光合速率的测定 7.湿度曲线：控制进入叶室中气体的湿度
按“1” 选择 标准叶室
SET PLC：选择叶室 1:BROAD：标准叶室 2:UNIVERSAL：通用型叶室
.
21
设置菜单1 设置菜单2
1REC ：记录类 型； A 自动 记录 ;
1 REC: M 2 INT: 0 M手动记录。按“1”键在A和M
FLO:300
间转换。按“1”键选择M。 2INT ： 自 动 记 录 时 间 间 隔 ； M 记
●植物生理学、生态学、作物栽培学、作物育
种学、林学、植物营养、病理等研究工作中，
经常需要测定光合速率，根据实验材料选择
一种快速、准确而又简便的光合速率测定方
法，以满足科学研究的需要。
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（二）光合速率测定的发展
光合作用的总反应式：
CO2 + 2H2O* + 4.69kJ → (CH2O) + O*2 + H2O
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3、IRGA法测定光合速率的气路系统 红外线气体分析仪只能进行CO2浓度
和H2O浓度的测定，要测定光合速率必须 与气路系统相结合。
气路系统主要有 开放式气路系统 密闭式气路系统
.
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（1）开放式气路系统 公式：Pn=F×△CO2/S
稳定CO2气体
F. 值已知
△CO2
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开放式气路系统的优点：
录时为“0”
按 “ Y” 键 显 FLO：气体流量,固定值不需设定
示
1 LIGHT= LED (SUN)
பைடு நூலகம்
1LIGHT ： 设置 光源 类型； SUN 自然光，LED人工光源。按“1”
2 LEAF AREA=02.5
键转换；选择LED 2LEAF AREA ：叶室内叶面积。
按2键输入叶面积=2.5cm2；(如
E=E0eKCL
E0为入射红外光的能量
E为透过的红. 外光的能量
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2、CO2气体的吸收峰有：
2.67μm 吸收率为0.54%
2.77μm
0.31%
4.26μm
23.2%
14.98μm
3.1%
峰值为4.26μm的吸收带最强
H2O吸收红外线： 同理应用红外线技术测量气体中水分的含量。
H2O对红外线的最大吸收峰：2.59μm
气路连接: 开放式气路
对气路的连接 要求非常严格， 参比气和分析 气口不能反接。
显示屏亮 度调节孔 显示屏
连接叶室
连接数据
操作
参比气管B
连接叶室 .
传输线
连接 键盘 17
分析气管A
充电器
PLC 同化室、叶室
光强选择按钮 0-9档
LED光源与安装
.
LED光1源8
吸
碱石灰管 干燥剂管 碱石灰管
收
管
TPS-2
1. 非恒态测定，CO2浓度不断下降；不能长时间连续监测 2. 需精确测量同化室容积
（很困难—管路、植物体积影响），加大测量误差
3. 难以进行光－光合曲线的测定
4. 气路系统容易漏气，环境CO2干扰测定
5. 强光下，同化室的温度升高.过快
13
三、TPS-2光合作用测定系统 操作方法
.
14
TPS-2光合测定系统的特点： ● 开放式气路系统
8. 群体光合速率的测定
.
11
(2) 密闭式气路系统 公式：Pn=△C/△t×V/S
C
A
P
R
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密闭式气路系统的优点：
1. 对红外仪的精度要求不高，一般用单气室红外仪即可 2. 测定光合速率一个指标时，不用精确测定流量 3. 测定群体光合速率 4. 测定CO2－光合曲线（气孔开度滞后）
密闭式气路系统的缺点：
空气进气口
碱石灰管吸收CO. 2，调零和控制CO2
19
干燥剂管吸收水分，调零和控制水分
键盘功能
0~9为正常的数字输入键。
Y=Yes，接受一个数值，或进入下一菜单。
N=No，结束一个操作时按此键。
R=在测量状态下，按此键记录测定结果。
X=转换，在测量状态时，按此键在测定参数
和计算结果的数据之间交替显示。
稳定CO2气体 稳定H2O气体
△CO2 △H2O
● 测定的参数：光合速率A、蒸腾速率E、气孔导度G、
细胞间隙CO2浓度Ci、呼吸速率-A
● 进行控制条件下的测定：控制光强度、控制
参比气体中的CO2、水蒸. 气浓度。
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（一）TPS-2光合仪的基本配置
红外仪与 供气系统
PLC4叶室（同化室）
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16
连接叶室 电源开关