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实验 3-4 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 CO 2 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. 二、实验内容和原理: (一)熟悉仪器基本结构,及按装调试。 - PowerPoint PPT Presentation
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实验 3-4 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 .
二、实验内容和原理:
(一)熟悉仪器基本结构,及按装调试。
(二)以玉米和蚕豆为材料,用 LI-6400portable 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,根据所得的曲线和相关文献分析其属于什么光合类型。
6CO2+6H2O 6(CH2O)+6O2
(三)实验原理
Principles for measuring photosynthesis and respiration
1 、测干重——改良半叶法:同面积光暗叶片重量差。
暗中
三氯乙酸TCA
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
2 、测放 O2 —— 氧电极法。气相和液相
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。
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:
开放式:
分析器叶室
单位时间内 CO2 下降量
分析器
叶室
参比室CO2
入口气体出口
参比室和叶室 CO2 差值
• 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.
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)。
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)。
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:
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|< 1μmol, |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” , 。
( 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( 500-2500 ), <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 )。
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。 ΔCO2 ( 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( 500-2500 ) <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)。
(四)光合作用对光强的响应( Pn-light 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 600 300 200 100 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。
(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。
(六)本次实验测定内容: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。
2 、每大组(2-4人)测一条光 - 合曲线。
水分利用效率 =( μ mol/mmol)
光合速率
蒸腾速率
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 ) StmRat—— 气孔比率
BLCond——界面层导度 Tair—— 气温(℃)
Tleaf—— 叶温(℃) TBlk—— 参比室(℃)
CO2R—— 参比室 CO2 ( μl.L-1 ) CO2S—— 叶室 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 ) PARi—— 叶室内光强( μmol.m-2s-1 )
PARo—— 叶室外光强( μmol.m-2s-1 ) Press——大气压( Mpa )
CsMch ——CO2S匹配 HsMch——H2OS匹配
• 五、实验数据记录和处理:
• 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 ± SE )
Plants Pn (μmol.m-2s-1) R (μmol.m-2s-1) Tr (mmol.m-2s-1) SC(molH2Om-2s-1) WUE
玉米
蚕豆
六、实验结果与分析: • ( 1 )比较不同植物光——光合响应曲
线,确定呼吸率 ,确定光补偿点、饱和点,计算量子效率。
• ( 2 )比较分析光对蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响。
• ( 3 )查阅有关资料,分析它们所属的光合碳同化类型。
七、讨论、心得:
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 500 1000 1500 2000 2500
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Tea 01-2
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AgroS01-2
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2
3
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5
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0 500 1000 1500 2000 2500
12 Hotcul
01-1Pho
tosy
nthe
tic
rate
(μm
ol.m
-2s-1
)
PFD (μmol.m-2s-1)
Fig 1. Response curves of photosynthesis to PFD
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