紅外線CO2氣體分析儀法測(cè)定植物光合速率與呼吸速率 紅外二氧化碳?xì)怏w分析儀（IRGA）的工作原理：許多由不同原子組成的氣體分子對(duì)紅外線具有特定的吸收帶。 CO2 有四個(gè)紅外吸收帶，吸收峰分別在 2.69μm、2.77μm、4.26μm 和 14.99μm，其中只有 4.26μm 吸收帶與 H2O 吸收帶不重疊，紅外儀器為設(shè)置為僅 4.26μm 紅外線 光通過(guò)過(guò)濾器。當(dāng)該波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)含有 CO2 的氣體時(shí)，由于 CO2 的吸收，能量減少。減少與 CO2 的濃度有關(guān)，并遵循朗伯-比爾定律。通過(guò)將含CO2氣體和不含CO2的氣體分別供給紅外計(jì)，紅外計(jì)的檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)紅外光能量的變化，輸出反映CO2濃度的電信號(hào)。
Ⅰ.封閉系統(tǒng)斜率法
一、原理
將 IRGA 和光合作用同化室連接到一個(gè)封閉的氣路系統(tǒng)中。將植物材料密封在透明的同化室中并給予適當(dāng)?shù)墓庹铡Ｓ捎谥参锏墓夂献饔?，同化室?nèi)的二氧化碳濃度會(huì)降低。用IRGA和合適的記錄儀，可以畫(huà)出同化室內(nèi)CO2濃度隨光合作用時(shí)間下降的曲線。當(dāng)同化室不漏氣，光強(qiáng)穩(wěn)定，室內(nèi)空氣不斷攪動(dòng)時(shí)，曲線將是一條平滑的曲線。在曲線的任意一點(diǎn)做切線，封閉系統(tǒng)和同化室的體積可以根據(jù)切線的斜率確定。該區(qū)域求出該點(diǎn) CO2 濃度下的光合速率。
二、材料、設(shè)備和試劑
(1)材質(zhì)：植物葉子
（二）設(shè)備： 1、封閉氣路光合作用測(cè)量裝置：QGD-07紅外CO2氣體分析儀、XWT-264型自動(dòng)記錄儀、MXQ氣體采樣器（圖4）、光合作用同化室、溫度轉(zhuǎn)換器（溫度探頭可置于同化室，輸出信號(hào)接記錄儀）或半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)、橡膠管（內(nèi)徑6~7mm）、塑料氣球，如圖6所示成套連接，放在醫(yī)療車(chē)上。 2、量子輻照度計(jì)； 3、葉面積儀； 4、鐵架（帶試管夾）； 5. 0～50℃溫度計(jì)（用以修正葉室溫度）； 6.剪刀； 7. 搪瓷盤(pán)帶蓋； 8.紗布。
（三）試劑： 1、無(wú)水氯化鈣（無(wú)水硫酸鈣）； 2.燒堿石棉（10目）或堿石灰。
3. 實(shí)驗(yàn)步驟
(1)光合速率的測(cè)定
1.安裝儀表（1）將安裝密閉氣路光合作用測(cè)量裝置放置在距離被測(cè)植物1~2m處，連接紅外儀器、記錄儀、采樣器和溫度轉(zhuǎn)換器的電源。打開(kāi)紅外儀的電源開(kāi)關(guān)預(yù)熱1~2h，將紅外儀的量程開(kāi)關(guān)撥到I檔（0~500ppm，1ppm=1mg/L）。用電線將紅外表和溫度轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端連接到記錄儀的兩個(gè)信號(hào)輸入端。旋轉(zhuǎn)記錄儀第一筆的量程選擇開(kāi)關(guān)在10mV位置（與紅外儀器的輸出信號(hào)電壓匹配），旋轉(zhuǎn)記錄儀第二筆的量程選擇開(kāi)關(guān)在2V位置（與溫度轉(zhuǎn)換器輸出溫度0～50℃的信號(hào)電壓匹配))。
2. 調(diào)整和校準(zhǔn)儀器
(1) 紅外儀器預(yù)熱完畢后，打開(kāi)錄音機(jī)電源開(kāi)關(guān)、錄音機(jī)信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)和采樣器前面板上的氣泵開(kāi)關(guān)，將采樣器F1旋鈕設(shè)置為“零氣"位置，F(xiàn)2旋鈕撥到“測(cè)量"位置，開(kāi)始調(diào)節(jié)紅外儀器的零位（此時(shí)不含CO2和水分的零氣通過(guò)紅外儀器），約1到2分鐘，調(diào)節(jié)紅外儀器調(diào)零旋鈕，使指針?lè)€(wěn)定在“0"點(diǎn)位置。待穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)記錄儀第一支筆的“調(diào)零"旋鈕，將記錄儀調(diào)至零位，紅外儀器調(diào)零完成。
(2) 拔掉紅外儀器進(jìn)氣口處的橡皮管，更換CO2標(biāo)準(zhǔn)氣（已知準(zhǔn)確CO2濃度）鋼瓶，排氣口放空，讓標(biāo)準(zhǔn)空氣流過(guò)紅外儀器分析氣室（流速為約1L/min 建議開(kāi)始校準(zhǔn)，此時(shí)紅外儀的指針應(yīng)指向標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度對(duì)應(yīng)的刻度（μA值），否則紅外儀的“校準(zhǔn)"旋鈕標(biāo)定完成后可調(diào)整恢復(fù)原氣路。
(3)將玻璃溫度計(jì)的感溫端與葉室內(nèi)的變溫探頭放在一起（注意陰涼處），從玻璃溫度計(jì)上讀取溫度，快速轉(zhuǎn)動(dòng)葉室第二支筆的調(diào)零旋鈕。將手寫(xiě)筆放在與溫度相對(duì)應(yīng)的位置以校正溫度。
3. 測(cè)量
(1)將采樣器面板上的F1旋鈕旋至“測(cè)量"位置，將植物葉片平放在同化室中，然后關(guān)閉同化室（注意不要讓操作者的呼吸進(jìn)入葉室），開(kāi)葉房扇。當(dāng)觀察到觸筆開(kāi)始向左移動(dòng)時(shí)，將記錄儀“紙速變化"開(kāi)關(guān)快速旋轉(zhuǎn)到合適的檔位（以45°繪制曲線為宜），開(kāi)始記錄CO2濃度變化（觸筆此時(shí)應(yīng)從350ppm左右開(kāi)始記錄）和溫度變化，用鉛筆在記錄紙上記下測(cè)得的葉片數(shù)和紙速，并使用量子輻射照度儀表測(cè)量被測(cè)葉片的接收光強(qiáng)度（光子通量密度）并記錄下來(lái)。當(dāng)手寫(xiě)筆向左移動(dòng)到大約 310ppm 時(shí)，關(guān)閉進(jìn)紙開(kāi)關(guān)并停止記錄。第一次測(cè)量完成。
(2)將采樣器面板上的F2旋鈕旋至“補(bǔ)充"位置后，迅速恢復(fù)，讓氣球中的高濃度CO2氣體進(jìn)入同化室，將CO2濃度補(bǔ)充至350ppm左右。觀察手寫(xiě)筆向左移動(dòng)并快速打開(kāi) 進(jìn)紙開(kāi)關(guān)用于第二次重復(fù)測(cè)量。測(cè)量并記錄光強(qiáng)度。當(dāng)手寫(xiě)筆向左移動(dòng)到大約 310ppm 時(shí)，關(guān)閉進(jìn)紙開(kāi)關(guān)，完成第二次重復(fù)測(cè)量。第三次重復(fù)測(cè)量。
(3)重復(fù)測(cè)量3次后，關(guān)閉同化室內(nèi)風(fēng)機(jī)，用記號(hào)筆在葉室與外側(cè)的交點(diǎn)處做標(biāo)記，打開(kāi)葉室，剪掉葉片的測(cè)量部分，用濕紗布包好使用后將卡號(hào)并置于帶蓋的搪瓷盤(pán)中，待測(cè)葉面積。然后測(cè)量第二片葉子的光合速率。
(4)測(cè)量結(jié)束后，用葉面積儀測(cè)量每片葉子的面積（如果有便攜式葉面積儀，測(cè)量光合作用后可立即測(cè)量葉面積）。
4. 計(jì)算 |
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