植物生理生态测量的仪器课件

植物生理生态测量的仪器

植物生理生态测量的仪器5.1农田二氧化碳的测量仪器

测定二氧化碳浓度变化是检测植物光合作用效率即能量转换效率的重要指标之一二氧化碳观测仪器的工作原理carbondioxideinfraredgasanalyser它利用二氧化碳对4.26μm波长的红外光有强烈的吸收，并根据吸收能力在一定范围内与二氧化碳浓度成正比设计制成的。二氧化碳观测仪器的工作原理红外光被吸收后其能量减少量与二氧化碳浓度成正比，根据比尔定律，透过的红外光能量E与入射红外光能量E0呈指数关系。

式中K为CO2吸收系数；C为空气中二氧化碳的浓度；L为红外光在气体层中通过的距离,对给定仪器而言，L为常量；E0是入射前的红外辐射能量，E是被CO2吸收后的红外辐射能量；ΔE只与CO2气体有关，如能测出ΔE值，即可求得CO2的浓度。仪器的设计思路国内的二氧化碳分析仪有两种：空间双光路型；时间双光路。空间双光路型为了减少误差，可用另一束红外光为参考光束，参考光束不通过被测气体，而通过不含二氧化碳的气体（称为零气），这种方法称为空间双光路方法。对这两束光强度之差进行测定可计算出二氧化碳的浓度。空间双光路型CO2红外气体分析仪示意图时间双光路另一种方法是采用双波长方法，参考光束采用被二氧化碳吸收很少的3.9μm波长的红外光，两束光周期的交替地通过气体，这种方法称为时间双光路。对这两束光强度之差进行测定可计算出二氧化碳的浓度。时间双光路型示意图二氧化碳测量仪注意事项①

要除尘除湿。水汽也强烈吸收红外线，除湿不尽会影响CO2气体的测量准确度。尘埃也能吸收红外线，干扰测量结果。②防止人为影响。呼出CO2，也会影响测量结果。还要注意空气密度变化对CO2浓度的影响。在精密测量时应考虑温度和气压的订正问题。③经常注意仪器的校准。仪器在使用一段时间后，可能发生某些性能方面的变化，影响测量的准确度。二氧化碳测量仪仪器的应用①

记录全天二氧化碳浓度的动态变化。②

光合作用强度的测定。③

呼吸作用强度的测定。④

光合作用的光补偿点和光饱和点的测定。⑤光合作用二氧化碳补偿点的测定。⑥

动物及昆虫呼吸生理、微生物活动与生物降解。⑦

生态生理学（碳平衡）。⑧

环境控制。⑨

果品储藏。⑩

海洋研究、微气象学研究。

LI-7000CO2/H2OAnalyzer5.2植物气孔测定仪器气孔对水汽的扩散阻抗在植物生长过程中，特别是在植物的水分利用方面是一个重要的生理参量。气孔的扩散阻抗大小决定通过叶面的水汽损耗速率和进入叶面的CO2速率。在野外条件下精确地测定植物水分需要以及水分利用效率的方法是十分重要的。蒸发速率=水汽压差（水汽流动的驱动力）/对水汽扩散的阻抗

Δa气孔与空气间的绝对水汽压差为，E叶子的蒸发质量速率（g·cm-2·sec-1）

ra

空气阻抗，一般为0.1～2s·cm-1rs气孔阻抗，1～20s·cm-1

s·cm-1

气孔仪（stoma-meter）是测量植物叶片气孔阻抗和叶面水分蒸腾的仪器。用于研究农田小气候，尤其是观测农田的水汽通量。原理：根据是水汽扩散方程，设叶片气孔里水汽是饱和的，则气孔阻抗：Mw为水的分子量，R为气体常数，T为绝对温度，es为叶温下气孔里的饱和水汽压，ed为叶表面水汽压，E为叶面蒸腾量。工作时把叶片放入叶室内，测定叶面温度，再利用叶室内因叶面蒸腾所产生的水汽压变化等要素测定和计算叶面蒸腾值E和气孔阻抗值γs。LI-6400PortablePhotosynthesisSystem

TheClearChamberBottom5.3植物叶绿素测定仪器作物在不同栽培条件下，不同生长时期其叶绿素变化情况如何？施肥、灌水方式对叶绿素含量的影响如何？光合作用与叶绿素含量的关系？利用叶绿素的光谱吸收特性来测量植物叶片中叶绿素含量（浓度）的仪器。它可用于研究光合作用，了解作物品种特性和鉴定农业技术措施的效果等。

叶绿素仪(chlorophyllmeter)原理⑴叶片中的叶绿素对光谱吸收的选择性；⑵叶绿素对单色光的吸收基本符合比耳定律。叶片的吸收光谱

SPAD-502叶绿素仪5.4植物水势测定仪器

在一个系统中，水将移向水势最低的地方。

在同一植株上，地上器官的水势比根部的水势小，距地面越远的叶片水势越小，根内部细胞的水势低于外部细胞的水势。植物细胞水势的变化，反映了植物体的水分状况，因此可以作为植物遭受水分胁迫以及合理灌溉的生理指标，也是研究土壤-植物-大气连续统一体的重要参量。测量水势的方法补偿法：把样品放在不同渗透势的溶液中，由于试液和样品组织之间存在水势差，两者间会进行水分交换，当样品和一组不同浓度、已知其渗透势的溶液相平衡时，就能从已知浓度溶液推断出样品水势。测量水势的方法压力室法把刚刚切下的叶子或小枝尽快地封闭在钢制压力室中，使茎的切口端或叶柄伸出压力室，然后把压力室密封起来，再用来自高压钢瓶的压缩空气或氮气使压力室内的压力逐渐增加，如果植物茎或叶片切断前导管中有负压存在，那么刚一切下时水分就会被拉入管内，当对其加压时，水就慢慢回升，最后回升到切口部位，当切割部位表面外出现小液滴时，此时所加的压力就等于导管内部负压的数值。植物水势压力室便携式植物水势压力室便携式植物水势压力室测量水势的方法蒸汽压法将植物组织放在一个密闭的、很小的容器中，那么容器中空气的水势就会与植物组织的水势达到平衡，而空气的水势可在已知其温度下测量其湿度而得知5.5叶面积测定仪器

测量面积的仪器主要分为投影成象式与扫描式两种。后者受电源电压及光源的影响较小，测量的精度较高，也容易实现测量自动化。这些仪器可用以研究植物叶面积消长动态和分布状况。光电投影法光电投影法将一照度均匀的亮面框经透镜投影于光电池上，使光电池产生光电流。如将被测叶片放于均匀亮面时，则亮面积就相应减少，产生光电流也减小。两者关系为：被测叶面积同亮面积之比等于相应的光电流读数之比。同时可通过电池电流的变化量来求得被测叶片的叶面积值。光电扫描法光电扫描法其原理和面积分割计数法很相似。分割计数法是把待测面积的平面物放在一张方格纸上，然后计算待测物占了多少个小方格，由此数乘以小方格面积就是待测物的面积扫描法测面积是用一定面积的小光点对待测物逐行逐点进行扫描，如光点落在待测物上则计一次数，扫描完后由所计总数和小光点面积乘积即等于待测物的面积。测量不规则形状面积的分割计数法

这种仪器有台式和便携式两种

台式叶面积仪，叶片经电动传递，测量速度快，分辩率（可达0.05平方毫米）和精度较高，适于测各种叶形的叶片。便携式叶面积仪，手持式，将叶片夹入探测器，再将编码带端部与叶片用手夹住不动，然后顺着叶片均匀地移动探测器，直至移出叶片，主机显示器上即显示出叶片的面积值。可活体测量，但对被测叶片的长、宽、厚度的要求，都有一定限度，分辩率和精度不如台式的高。移动探测器的速度不能太快，以免造成误差。

LI-3000ALeafAreaMeterSHY-150型扫描式活体面积