植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)光合作用呼吸蒸騰和氣孔導(dǎo)度LI測(cè)定方法

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理：（一）熟悉儀器基本結(jié)構(gòu)，及按裝調(diào)試。（二）以綠蘿和蠶豆等植物為材料，用LI-6400portablephotosynthesissystem測(cè)定它們的光合作用、呼吸作用、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度及光-光合響應(yīng)曲線，通過(guò)比較分析其屬于什么光合類型植物。6CO2+6H2O6(CH2O)+6O2（三）實(shí)驗(yàn)原理Principlesformeasuringphotosynthesisandrespiration1、測(cè)干重——改良半葉法：同面積光暗葉片重量差。暗中三氯乙酸TCA圖2氧電極裝置示意圖1、光源2、反應(yīng)杯3、電極4、超級(jí)恒溫水浴5、觸點(diǎn)式溫度計(jì)6、泵7、控制器8、記錄儀2、測(cè)放O2——氧電極法。氣相和液相1.氧電極

氧電極是由嵌在有機(jī)玻璃上的鉑和銀所構(gòu)成，以0.5mol/LKCl為電解質(zhì)，電極頭外覆蓋一層聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜，其厚度在15～25μm之間，用“〇”形套膜環(huán)固定，使電極與被測(cè)溶液隔離，而溶解在溶液中的氧仍能透過(guò)薄膜，進(jìn)入電極內(nèi)。較薄的膜易透過(guò)氧，因而對(duì)氧濃度變化的響應(yīng)時(shí)間短。

圖3氧電級(jí)的構(gòu)造1.Pt極2.Ag-AgCl極3.填充物(環(huán)氧樹(shù)脂)4.電極柄5.電極頭6.薄膜7.套膜環(huán)8.KCl溶液3、紅外線CO2分析儀法：CO2吸收4260nm紅外線封閉式：開(kāi)放式：分析器葉室單位時(shí)間內(nèi)CO2下降量分析器葉室參比室CO2入口氣體出口參比室和葉室CO2差值Principlesformeasuringtranspiration,stomatalconductanceandCi:Transpiration→H2O→RH↑inleafchamber→Humiditysensor→computer→transpirationrate→

stomatalconductance.ThereisalinearrelationshipbetweenH2OdiffusinginandCO2diffusingoutstomata.IntercellularCO2(Ci)concentrationcanbecalculatedinthebasisoftranspirationrate,stomatalconductance,atmosphereCO2(Ca)concentration.三、主要儀器設(shè)備：LI-6400portablephotosynthesissystem紅蘭光源葉室和CO2紅外分析器連接光源和控制器的地纜LI-6400控制系統(tǒng)四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟：(一)儀器安裝：1、選擇葉室。根據(jù)測(cè)定對(duì)象選擇不同葉室進(jìn)行安裝,本實(shí)驗(yàn)選用儀器自備的紅蘭光源（一般測(cè)定選擇紅蘭光源或自然光源不透明葉室，熒光測(cè)定選擇熒光葉室，詳見(jiàn)說(shuō)明書(shū)）。2、連接儀器各部件電源連線與控制器正確匹配（管道和線路切不可接錯(cuò)），多孔插線和分析器對(duì)準(zhǔn)（紅點(diǎn)）插入；硬塑料管帶黑圈套的端與分析器相接并使另一端與控制器“sample”相接。接上帶“buffer”的進(jìn)氣管，接上電源（切記，除“Sleep”狀態(tài)外，在電源開(kāi)情況下，不可接或卸管道和線路，否則會(huì)燒毀儀器）。LI-6400控制系統(tǒng)接線側(cè)LI-6400控制系統(tǒng)干燥管和堿石灰管側(cè)LI-6400控制系統(tǒng)側(cè)電纜連接LI-6400控制系統(tǒng)側(cè)氣管連接LI-6400分析器電纜連接LI-6400分析器氣管連接LI-6400分析器分析電纜連接(二)開(kāi)機(jī)與校正：3、插上電池，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后。（儀器自動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，并進(jìn)入Dir:/user/configs/Userprefs菜單）。在該菜單下，選擇一與葉室、光源相匹配的內(nèi)容（如“redbluesource”表示用紅蘭光源不透明底葉室）<enter>，儀器顯示：Isthechamber/IRGAconnected?4、已連接，按“Y”，CO2分析儀有“噗……”聲，儀器進(jìn)入開(kāi)機(jī)狀態(tài)。沒(méi)有連接，按“NO”。關(guān)機(jī)或在“Sleep”狀態(tài)下再連接。5、校正。把堿石灰管和干燥劑管旋至“Scrub”,按F3（Calibration），關(guān)閉葉室，選擇‘IRGAzero’,按<enter>,“Y”。校正到|CO2|<1μmol,|H2O|<0.1mmol,(約20分)，（CO2,每天應(yīng)較正，H2O可以1周一次）。按F5(Quit)和escape返回測(cè)定界面，校正完成后堿石灰管到“bypass”，。(三)測(cè)定參數(shù)設(shè)置及測(cè)量：6、按F4（NewMSMNTS）,按2，按F2（FLOW）設(shè)置100-500能合適控制葉室內(nèi)相對(duì)濕度的值，<enter>，按F5（Lampoff）選Quantumflux<enter><enter>,根據(jù)植物類型選擇飽和光強(qiáng)（500-1500），<enter>,按1。7、夾好葉片，關(guān)緊葉室，必要時(shí)控制濕度（干燥劑管旋至控制到所要的RH和溫度（通過(guò)2，F(xiàn)4tempoff），立即按F5（Match)和IAGRMatch，F(xiàn)1（exit）。8、按F1“OpenLogfile”，命名（植物，處理，組號(hào)等），及附加標(biāo)記<enter>。9、調(diào)節(jié)葉面積，按3，按F1（Area）,輸入面積。按1返回。10、采樣。ΔCO2(或photo)穩(wěn)定時(shí)，按采樣鍵（F1或測(cè)定器黑鈕）3-5次。一般同一葉片應(yīng)測(cè)3-5次值。學(xué)生簡(jiǎn)單光合等指標(biāo)測(cè)定指南：打開(kāi)葉室?jiàn)A好葉片，關(guān)緊葉室，按１，F(xiàn)5（Match)

→F5(IAGRMatch)，F(xiàn)1(exit)→開(kāi)燈，按2,F5（Lampoff）選Quantumflux<enter>,輸入光強(qiáng)值（500-1500）<enter>→按1，F(xiàn)1（OpenLogfile），命名文件名ＸＸＸ及附加標(biāo)記（植物，處理，組號(hào)等）<enter>

→觀察Photo穩(wěn)定時(shí)，按采樣鍵F1（ＬＯＧ）或測(cè)定器黑鈕5次（一般同一葉片應(yīng)測(cè)5次值）。（四）光合作用對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)（Pn-lihgtcurve)（在儀器自動(dòng)測(cè)定模式下測(cè)定）

11、在完成采樣（LOG）后，按５，按F1（AUTOPROG）,找Lightcurve,名命及做標(biāo)記<enter>,按Y(使測(cè)量數(shù)據(jù)緊隨上述數(shù)據(jù)后)。設(shè)置光強(qiáng)（從高到低，光強(qiáng)間用1空格隔開(kāi)。高光強(qiáng)下點(diǎn)間隔大，低光強(qiáng)下點(diǎn)間隔小,常用2000150010006003002001005030100，光強(qiáng)為0時(shí)為呼吸速率），設(shè)置測(cè)定時(shí)間間隔的最小值和最大值，設(shè)置葉室和參比室間應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)匹配的CO2濃度，按Y開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量。（五）數(shù)據(jù)存?。?2、數(shù)據(jù)保存和取出。采樣完后按１，Closefile,按F5，end進(jìn)入SLEEP（同一班只需一個(gè)file，不同的組可以用<addmark>區(qū)分)。與電腦連接，解除SLEEP，進(jìn)入F5(UtilityManu)選擇Fileexchangemode。打開(kāi)電腦winPXfor6400,在LI-6400/User下把自己要的測(cè)定文件拖入專設(shè)目錄。在EXCEL下選擇所有文件在文本導(dǎo)向下，選擇“，”打開(kāi)。（六）本次實(shí)驗(yàn)測(cè)定內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)材料:綠蘿和蠶豆比較兩種植物飽和光下光合速率等氣體交換參數(shù)的差異。1、每組（１－２人）測(cè)一葉（5次）光合速率,氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率。計(jì)算水分利用效率。2、每大組（２－４人）測(cè)一條光-合曲線，當(dāng)測(cè)定完成后，再取5個(gè)點(diǎn)作為暗呼吸。水分利用效率=（μmol/mmol)光合速率蒸騰速率數(shù)據(jù)所代表的中文意義。Ftime——持續(xù)時(shí)間(s)Photo——光合速率（μmol.m-2s-1）Cond——?dú)饪讓?dǎo)度（molH2Om-2s-1）Ci——胞間CO2濃度（μl.L-1）Trmmol——蒸騰速率（mmol.m-2s-1）VpdL——水氣壓差（mg/L）Area——葉面積（cm2）StmRat——?dú)饪妆嚷蔅LCond——界面層導(dǎo)度Tair——?dú)鉁兀ā妫㏕leaf——葉溫（℃）TBlk——參比室（℃）CO2R——參比室CO2（μl.L-1）CO2S——葉室CO2（μl.L-1）H2OR——參比室水含量H2OS——葉室水含量RH_R——參比室相對(duì)濕度（%）RH_S——葉室相對(duì)濕度（%）Flow——流量（ml/s）PARi——葉室內(nèi)光強(qiáng)（μmol.m-2s-1）PARo——葉室外光強(qiáng)（μmol.m-2s-1）Press——大氣壓（Mpa）CsMch——CO2S匹配HsMch——H2OS匹配五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理：從儀器記錄數(shù)據(jù)中選出并計(jì)算下表內(nèi)容。表1、飽和光下不同植物光合、呼吸和蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Table1Theratesofphotosynthesis(Pn),respiration(R)andtranspiration(Tr)，stomatalconductance(SC)，andwaterutilizationefficiency(WUE)ofdifferentplantsunderthesaturatedPDF（Means±SD）PlantsPn(μmol.m-2s-1)R(μmol.m-2s-1)Tr(mmol.m-2s-1)SC(molH2Om-2s-1)WUEAB六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）從已有的全班數(shù)據(jù)中選擇2-3組數(shù)據(jù)，作出符合要求的光——光合速率響應(yīng)曲線。比較兩種植物響應(yīng)曲線的差異。（2）求出它們的光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和量子效率，并用合適的方法表示。（3）畫(huà)出光與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率的影響，分析光合速率與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率之間的相互關(guān)系。七、討論、心得LCP:Leaf1=32μmolphotonm-2s-1

Leaf2=