植物生理实验报告DOC

学号：

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植物生理学实验报告

学院名称：生物科学与技术

年级班别：硕-植物11班

姓名：张敏

2011年3月7号

实验一红外线CO2气体分析仪测定光合速率

一、实验目的

1. 学习并掌握微量红外气体分析仪的工作原理和使用方法。

2. 使用微量红外气体分析仪测定植物光合速率。

二、实验原理

在密闭的系统中，由于同化室中的叶片进行光合后，系统中的CO2浓度不断下降，可用单位时间内同化室中CO2浓度的减少量或CO2浓度减少量所需的时间，根据叶片面积、同化室体积，计算光合速率。

许多由异原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。CO2的红外吸收带有四处，其吸收峰分别在2.69μm、2.77μm、4.26μm和14.99μm处，其中只有4.26μm的吸收带不与H2O的吸收带重叠，红外仪内设置仅让4.26μm红外光通过的滤光片，当该波长的红外光经过含有CO2的气体时，能量就因CO2的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并符合朗伯—比尔定律（A=lg(1/T)=Kbc 其中A为吸光度，T为透射比，是透射光强度比上入射光强度，c为吸光物质的浓度，b为吸收层厚度）。分别供给红外仪含与不含CO2的气体，红外仪的检测器便可通过检测红外光能量的变化而输出反映CO2浓度的电讯号。

三、分析检测原理

红外线通过两个气室，一个是充以不断流过的被测气体的测量室，另一个是充以无吸收性质的背景气体的参比室。工作时，当测量室内被测气体浓度变化时，吸收的红外线光量发生相应的变化，而基准光束(参比室光束)的光量不发生变化。从二室出来的光量差通过检测器，使检测器产生压力差，并变成电容检测器的电信号。此信号经信号调节电路放大处理后，送往显示器以及总控的CRT显示。该输出信号的大小与被渊组分浓度成比例。接收室内充以样气中的待测组分，两个接收室中间用一个薄的金属膜隔开，在两测压力不同时膜片可以变形产生位移，膜片的一侧放一个固定的圆盘型电极。可动膜片与固定电极构成了一个电容变进器的两极。整个结构保持严格的密封，两接收气室内的气体为动片薄膜隔开，但在结构上安置一个大小为百分之几毫米的小孔，以使两边的气体静态平衡。辐射光束通过参比室、测量室后，进入检测器的接收室。被接收室里的气体吸收，气体温度

升高，气体分子的热运动加强，产生的热膨胀形成的压力增大。当测量室内通入零点气(N2)时，来自两气室的光能平衡，两边的压力相等，动片薄膜维持在平衡位置，检测器输出为零。当测量室内通入样气时，测量边进入接收室的光能低于参比边的，使测量边的压力减小，于是薄膜发生位移，故改变了两极板问的距离，也改变了电容量C。于是输出一个与待测组分浓度成比例的电信号。

四、材料与方法

1. 植物材料：百合竹（Dracaena reflexa），龙舌兰科。

2. 使用仪器：微量红外气体分析仪（图1）。图中仪器型

号FF1-FQ-B。

图1 微量红外线气体分析仪3. 实验步骤：

（1）按要求将参比管和工作管气路系统交叉连接起来，一端接到气泵，一端连接到充满NaOH颗粒的透明玻璃长管，使气路闭合。

（2）将作用开关打到A（预热档），接通电源，打开红外仪电源预热一段时间，打开气泵电源，仪表盘指示的CO2浓度缓慢下降，直到零点附近，如果偏离零点，需要将作用开关达到C（工作档/调零档）调零。仪表盘上由上向下分别标有4套刻度值，其最大数值依次为600ppm,300ppm,150ppm和75ppm，它们在步进开关分别对准1，2，3和4时使用，误差从5ppm，2.5ppm，1.25ppm到0.75ppm。调零校准仪器时需要由粗到细，再由细到粗。（3）调零后，将参比管进气口和出气口相连以封闭参比管，将工作管进气口接高浓度CO2气（接外界大气），另一端接气泵，再通入密闭透明同化室，使气流流过同化室中的植物，最后回到仪器中检测。未照射强光，稳定一段时间测定CO2浓度C1。

（4）照射光强约6000Lux的强光，观察CO2浓度变化，并测定CO2稳定时的浓度C2。

五、实验结果

外界大气压刚刚充入时，在没有照光情况下，测得CO2浓度C1为243ppm。照射强光后，3min 后CO2浓度C2下降到190ppm，5min 后CO2浓度C2下降到170ppm，10min

后CO2浓度C2下降到158ppm。根据：

Pn＝ΔC×V×273×P/[Δt×S×22.4×(273＋t)×0.1013]

其中Pn为光合速率（μmol/m2s），ΔC为CO2浓度差C1-C2(ppm)，Δt为测定时间（s），S为叶片面积（m2），V为封闭同化室（包括气路系统）体积（L），t为同化室的温度，P 为大气压（Mpa），按照同化室体积15*15*30cm3，空气大气压1个标准大气压0.1MPa，测定时间30min，叶面积单叶（10*2*0.958cm2，其中叶面积指数取花生的0.958）与整株植物叶片数量（约300）乘积，同化室温度25℃测算，得出百合竹的光合速率为3.98μmol/m2s。

六、分析与讨论

在没有照光情况下，测得CO2浓度C1为243ppm。照射强光后，3min 后CO2浓度C2下降到190ppm，5min 后CO2浓度C2下降到170ppm，10min后CO2浓度C2下降到158ppm，说明在光照过程中CO2不停地被消耗，植物光合作用吸收了CO2。吸收的CO2量能够反应植物光合作用的状况。进而通过相关公式计算出其光合作用速率。说明了CO2的消耗是与光合作用速率相关的。

利用这种方法测定植物光合速率时需要考虑同化室体积，因为同化室体积与植物株型不符，如同化室远大于植物，则测算出的光合速率可能偏高。测定时间并不是越长越好，因为长时间处于密闭的同化室，叶片蒸腾、光呼吸等生理变化会对测量产生干扰，比如强光照射时间长可能产生一定热量，使同化室温度上升。另外气路的密闭性也能造成测量误差，因为如果仪器气路漏气，会使同化室中植物吸收量计算值偏大，导致过高估计植物光合速率。