如何正確地使用群體同化室(一)
光合速率是判斷植物生長狀態最直觀的指標之一。大多數的高等植物我們都可以通過測定單葉的凈光合速率來比較各處理之間的差異。但是有些植物,比如單個葉片較小或者葉片的形狀不規則,就無法使用光合儀的標配葉室來測定凈光合速率,還有一些植物葉片較多,單個葉片無法反映整株的長勢。這時我們需要選擇群體同化室來測定群體的凈光合速率,最終得到更準確的結果。使用PP Systems公司生產的便攜式光合儀CIRAS-3及TARGAS-1(以下簡稱光合儀)均可選配或購買廠家生產的群體同化室(CPY-5),如下圖:
另外,我司可根據用戶需求定制形狀、大小不同的群體同化室,如下圖:
本文主要介紹CIRAS-3光合儀與定制群體同化室的連接和使用,其他型號的儀器連接和使用請致電咨詢我司技術工程師,全國服務電話:400-800-1341根據工作原理和待測樣品的不同,定制群體同化室分為開放式群體同化室和密閉式群體同化室。兩種類型的群體同化室使用方法和連接方式不同。本文主要介紹開放式群體同化室的使用,密閉式群體同化室在“如何正確地使用群體同化室(二)”中介紹。
開放式群體同化室
根據待測樣品的大小,開放式群體同化室分為大型開放式群體同化室和小型開放式群體同化室。
1. 大型開放式群體同化室
1.1 組成配件
組成配件:光合儀主機、葉室或葉室模擬器(建議使用葉室模擬器)、定制群體同化室(一般內有混勻風扇)、供氣泵(規格不同)、緩沖瓶和移動電源等。
1.2 安裝連接
1.2.1 光合儀主機與葉室或葉室模擬器、緩沖瓶連接(a) 如果使用葉室模擬器,則將葉室模擬器連接到主機背面葉室氣路接口處,緩沖瓶連接到Air In處。
(b) 如果使用葉室連接,則將葉室與主機連接,緩沖瓶連接到AirIn處。
1.2.2 葉室或葉室模擬器與同化室連接(a) 葉室模擬器連接如果使用葉室模擬器連接,需將葉室模擬器三通接頭取下,使用白色軟管將葉室模擬器標有A的接頭與同化室取樣口連接。
(b) 葉室連接如果使用葉室連接,需小心取下葉室頭部右側黑色軟管與葉室頭部連接的一端,使用白色軟管將黑色軟管與同化室取樣口連接。
1.2.3 供氣泵與同化室連接
使用軟管將供氣泵與同化室底部供氣口(一般有多個接口)連接。為保證良好的密封性,軟管接口處使用卡箍固定。
1.2.4 移動電源與同化室連接
使用扎帶固定移動電源,將移動電源與散熱風扇接口連接。
1.3 使用方法正確連接各配件,啟動光合儀主機、供氣泵和移動電源(選擇12V),光合儀主機預熱結束后,將同化室底部懸空,遠離人的呼吸,一般保持十幾秒的時間。然后將同化室放置在待測植物上方,在同化室底部環刀處覆蓋適量土壤。根據實際情況,適當更改葉室面積大小,使凈光合速率A值處于正??勺x數值范圍內(應小于99.9),待A值穩定后,記錄數值,該結果用于計算群體表觀光合速率Canopy apparent photosynthesis(CAP)。注意:同化的CO2有一部分是來自于土壤,因此必須考慮土壤中CO2的釋放量。土壤呼吸需另選拔除植株后的空白點進行測定。根據表觀光合速率(CAP)與土壤碳通量Soil CO2 Flux(FCO2),計算出群體凈光合速率Net canopy photosynthetic rate(NCP)。
1.4 土壤碳通量測定測定CAP時,同步測定FCO2,以修正群體光合速率。在群體結構相近的田地里,剪去與同化箱底大小相同面積地表上的植被后,利用紗布遮蔭的辦法在空地上模擬群體基部受光程度,測定FCO2。遮蔭的目的在于避免因剛剪去植被使土壤聚然暴露在強光、高溫下,而大量釋放CO2,與植被存在時土壤CO2的釋放情況不同,從而影響測定結果的準確性。遮蔭5~10min后進行測定,基本能夠反映植被存在時的土壤呼吸狀況。
2. 小型開放式群體同化室
2.1 組成配件
光合儀主機、葉室或葉室模擬器(建議使用葉室模擬器)、定制群體同化室、緩沖瓶等。稍大的同化室會配備混勻風扇和移動電源。
2.2 安裝連接
光合儀主機與葉室或葉室模擬器、緩沖瓶的連接與大型群體同化室連接方法相同,區別在于同化室與葉室或葉室模擬器的連接。
(a) 葉室模擬器與同化室連接
葉室模擬器未標A的黑色軟管與同化室進氣口連接,標有A的黑色軟管通過三通接頭與同化室出氣口連接,三通接頭的另一端連接一段白色軟管即可。
(b) 葉室與同化室連接
小心取下葉室兩側黑色軟管與葉室頭部連接的一端,使用白色軟管將黑色軟管與同化室進氣口和出氣口連接。
2.3 使用方法
正確連接各配件,啟動光合儀主機,群體同化室保持密閉(若有混勻風扇,提前啟動),待光合儀主機屏幕CO2r和CO2a穩定,將待測樣品放入同化室中,根據實際情況,適當更改葉室面積大小,使凈光合速率A值處于正??勺x數值范圍內(應小于99.9),待A值穩定后,記錄數值,測定結束。
2.4 群體光合速率的計算
光合速率A單位:μmol·m-2·s-1若供氣泵的流速Fb為14L/min(不同的供氣泵流速不同),葉室流速Fc為300ml/min葉片面積(儀器測定界面以Leaf Area表示)單位:cm2,根據實際情況更改合適的葉片面積,使儀器顯示的光合速率A值處于正??勺x數值范圍(不可以顯示為99.9)根據表示方式不同,群體表觀光合速率計算如下:
若以整株植物為單位,則換算后的群體表觀光合速率CAP:
CAP= A*Area*10-4*Fb/Fc = Pn*Area*10-4*14*1000/300=A*Area*0.014/3 μmol·s-1·株-1
若以重量W(g)為單位,則換算后的群體表觀光合速率CAP:
CAP=(A*Area*10-4*Fb/Fc)/W = A*Area*0.014/3/W μmol·s-1·g-1
若以葉面積為單位,首先掃描計算枝條上總的葉面積Aleaf(cm2),則換算后的群體表觀光合速率CAP:
CAP=(A*Area*Fb/Fc)/Aleaf = A*Area*140/3/Aleaf μmol·m-2·s-1
相同的方法換算土壤碳通量FCO2
群體凈光合速率NCP=群體表觀光合速率CAP+土壤碳通量FCO2
3. 注意事項
3.1 通常新的同化室外部有保護薄膜,測定時需移除。使用過程避免劃傷同化室。
3.2 同化室的大小可根據植物種類、種植方式、生育期等而定。同化室的高度一般比冠頂高度高出10-12cm較為理想。
3.3 建議提前進行預實驗,使用大型群體同化室時需要多人協助。
3.4 群體同化室需密閉良好,特別是同化室環刀與地面接觸的部位。同時,土壤微生物呼吸釋放出的CO2增加了測定的復雜性,避免同化室環刀切入土壤過深,同化室放置在土壤上方,在同化室底部環刀覆蓋適量土壤,保證密閉性即可。在不影響測定結果的情況下用水密封效果更好。
3.5 測定群體光合速率時,同化室有混勻風扇一側盡量處于背陰側。
3.6 使用人工光源或測定時間較長時,需防止同化室溫度過高,及時降溫。
3.7 測定前,提前啟動混勻風扇,使同化室內的二氧化碳濃度平衡至環境二氧化碳濃度。
3.8使用開放式群體同化室時,緩沖瓶和供氣泵放在一起,遠離同化室和儀器。
3.9 溫馨提示:群體光合速率的測定復雜,影響因素較多,不同的同化室使用方法可能會有差異,如果測定過程中出現任何問題,請及時聯系我司。全國服務電話:400-800-1341