植物叶片光合蒸腾速率气孔导度与呼吸速率的测定

二、红外线气体分析仪(IRGA)的工作原理 及其气路系统
1. IRGA工作原理
• 由异原子组成的气体分子吸收红外光。
• 红外线经过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 CO2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: E=E0eKCL
F
光 源
气 室
滤检
光测
来自百度文库
整
片器
流
显 示 屏
放
大
2. 气路系统工作原理
IRGA只能进行CO2浓度和水蒸气浓度的测定， 不能直接测定植物叶片的光合参数。要测定光合参 数必须与同化室组成一定的气路系统。
常用的气路系统主要有：
（1）密闭式气路系统 （2）开放式气路系统
（1）密闭式气路系统
公式：Pn=△C/△t×V/S
录时为“0”
按 “ Y” 键 显 FLO：气体流量,固定值不需设定
吸 收 管
空气进气口
TPS-2
碱石灰管吸收CO2，调零和控制CO2 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：
在测定参数和结果之间交替显示。
植物叶片光合、蒸腾速率、气孔导度 与呼吸速率的测定
（气体交换参数测定技术）
主讲：赵世杰副教授
实验要求：
1.了解光合作用的测定方法 2 .掌握红外仪的工作原理 3 .掌握光合速率测定的气路系统及其工作原理 4 .学会使用TPS-2光合仪测定光合参数
一、 概述
• 光合作用是地球上最重要的生命现象，它是唯一能 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。
SET PLC：选择叶室 1:BROAD：标准叶室 2:UNIVERSAL：通用型叶室
设置菜单1 设置菜单2
1 REC: M 2 INT: 0 FLO:300
1REC： 记 录 类 型 ；A 自 动 记 录 ; M手动记录。按“1”键在A和M间 转换。按“1”键选择M。 2INT：自动记录时间间隔；M记
成速率来表示光合速率。
测 氧气的释放： 氧电极（实验20）
定
离
方 法
干物质的积累 半叶法（实验21） 群体光合能力
体 测 定
CO2的吸收
化学滴定法: 主要测呼吸（实验22） pH法:（已经淘汰） 红外线气体分析仪(IRGA)法：连体测定
IRGA法不但快速、准确，可以进行活体的、 连续的测定，而且可将测定信号变为电信号输出， 便于仪器的自动化和智能化，因而被广泛应用于 科学研究中。
A
P
R
很困难（管路、植物组织体积），加大测量误差
（4）难以进行光－光合响应曲线的测定
（5）气路系统容易漏气，环境CO2干扰测定 （6）强光下，同化室的温度升高过快
（2）开放式气路系统
公式：Pn=F×△C/S
稳定CO2气体
AIR
PAR
P
F
C
气泵 流量计 同化室 A
AN
△CO2
P
F
F值已知
R 分析仪-IRGA
– E0为入射红外光的能量 – E为透过的红外光的能量。
• 据此可以准确测量气体中CO2的含量
CO2气体的红外线吸收峰： 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
水蒸气H2O 红外线的吸收峰：
H2O对红外线的最大吸收峰：2.59μm
开放式气路系统的优点：
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：测定同一个叶片 不同光强下 的光合速率
4. 测定CO2－光合曲线；测定同一个叶片 不同CO2 下的光合速率
PAR
P
F
C
AIR
A
P
F
开放式气路系统的优点：
AIR
5.测定光呼吸：
PAR
P
F
C
A
P
F
测定不同气体下的光合速率之差 R=Pn2-Pn21
C
同化室
A
分析仪-IRGA
P
气泵
R
自动记录仪
密闭式气路系统的优点：
C
（1）对红外仪的精度要求不高，
A
P
一般用单气室红外仪即可。
R
（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－光合响应曲线（气孔开度滞后）
密闭式气路系统的缺点：
C
（1）非恒态测定；CO2浓度不断下降 （2）不能长时间连续监测 （3）需要精确测量同化室的容积
（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
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
按“1” 选择 标准叶室
PLC4叶室（同化室）
连接叶室 电源开关
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
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光源
碱石灰管 干燥剂管 碱石灰管
● 开放式气路系统
PAR
稳定CO2气体 稳定H2O气体 AIR
PFC
△CO2 A △H2O
PF
● 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。
（一）TPS-2光合仪的基本配置
红外仪与 供气系统
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
开放式气路系统的缺点：
1. 不能测定群体光合速率 2. 不能测定土壤呼吸
AIR
PAR
P
F
C
A
P
F
三、TPS-2光合作用测定系统 操作方法
TPS-2光合测定系统的特点：
• 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。
• 光合作用的总反应式：
CO2+2H2O*+4.69kJ→(CH2O)+O*2+H2O • 原则上可以测定任一反应物的消耗速率或产物的生