植物生理生態測量的儀器

植物生理生態測量的儀器5.1農田二氧化碳的測量儀器

測定二氧化碳濃度變化是檢測植物光合作用效率即能量轉換效率的重要指標之一二氧化碳觀測儀器的工作原理carbondioxideinfraredgasanalyser它利用二氧化碳對4.26μm波長的紅外光有強烈的吸收，并根據吸收能力在一定范圍內與二氧化碳濃度成正比設計制成的。二氧化碳觀測儀器的工作原理紅外光被吸收后其能量減少量與二氧化碳濃度成正比，根據比爾定律，透過的紅外光能量E與入射紅外光能量E0呈指數關系。

式中K為CO2吸收系數；C為空氣中二氧化碳的濃度；L為紅外光在氣體層中通過的距離,對給定儀器而言，L為常量；E0是入射前的紅外輻射能量，E是被CO2吸收后的紅外輻射能量；ΔE只與CO2氣體有關，如能測出ΔE值，即可求得CO2的濃度。儀器的設計思路國內的二氧化碳分析儀有兩種：空間雙光路型；時間雙光路?？臻g雙光路型為了減少誤差，可用另一束紅外光為參考光束，參考光束不通過被測氣體，而通過不含二氧化碳的氣體（稱為零氣），這種方法稱為空間雙光路方法。對這兩束光強度之差進行測定可計算出二氧化碳的濃度。空間雙光路型CO2紅外氣體分析儀示意圖時間雙光路另一種方法是采用雙波長方法，參考光束采用被二氧化碳吸收很少的3.9μm波長的紅外光，兩束光周期的交替地通過氣體，這種方法稱為時間雙光路。對這兩束光強度之差進行測定可計算出二氧化碳的濃度。時間雙光路型示意圖二氧化碳測量儀注意事項①

要除塵除濕。水汽也強烈吸收紅外線，除濕不盡會影響CO2氣體的測量準確度。塵埃也能吸收紅外線，干擾測量結果。②防止人為影響。呼出CO2，也會影響測量結果。還要注意空氣密度變化對CO2濃度的影響。在精密測量時應考慮溫度和氣壓的訂正問題。③經常注意儀器的校準。儀器在使用一段時間后，可能發生某些性能方面的變化，影響測量的準確度。二氧化碳測量儀儀器的應用①

記錄全天二氧化碳濃度的動態變化。②

光合作用強度的測定。③

呼吸作用強度的測定。④

光合作用的光補償點和光飽和點的測定。⑤光合作用二氧化碳補償點的測定。⑥

動物及昆蟲呼吸生理、微生物活動與生物降解。⑦

生態生理學（碳平衡）。⑧

環境控制。⑨

果品儲藏。⑩

海洋研究、微氣象學研究。

LI-7000CO2/H2OAnalyzer5.2植物氣孔測定儀器氣孔對水汽的擴散阻抗在植物生長過程中，特別是在植物的水分利用方面是一個重要的生理參量。氣孔的擴散阻抗大小決定通過葉面的水汽損耗速率和進入葉面的CO2速率。在野外條件下精確地測定植物水分需要以及水分利用效率的方法是十分重要的。蒸發速率=水汽壓差（水汽流動的驅動力）/對水汽擴散的阻抗

Δa氣孔與空氣間的絕對水汽壓差為，E葉子的蒸發質量速率（g·cm-2·sec-1）

ra

空氣阻抗，一般為0.1～2s·cm-1rs氣孔阻抗，1～20s·cm-1

s·cm-1

氣孔儀（stoma-meter）是測量植物葉片氣孔阻抗和葉面水分蒸騰的儀器。用于研究農田小氣候，尤其是觀測農田的水汽通量。原理：根據是水汽擴散方程，設葉片氣孔里水汽是飽和的，則氣孔阻抗：Mw為水的分子量，R為氣體常數，T為絕對溫度，es為葉溫下氣孔里的飽和水汽壓，ed為葉表面水汽壓，E為葉面蒸騰量。工作時把葉片放入葉室內，測定葉面溫度，再利用葉室內因葉面蒸騰所產生的水汽壓變化等要素測定和計算葉面蒸騰值E和氣孔阻抗值γs。LI-6400PortablePhotosynthesisSystem

TheClearChamberBottom5.3植物葉綠素測定儀器作物在不同栽培條件下，不同生長時期其葉綠素變化情況如何？施肥、灌水方式對葉綠素含量的影響如何？光合作用與葉綠素含量的關系？利用葉綠素的光譜吸收特性來測量植物葉片中葉綠素含量（濃度）的儀器。它可用于研究光合作用，了解作物品種特性和鑒定農業技術措施的效果等。

葉綠素儀(chlorophyllmeter)原理⑴葉片中的葉綠素對光譜吸收的選擇性；⑵葉綠素對單色光的吸收基本符合比耳定律。葉片的吸收光譜

SPAD-502葉綠素儀5.4植物水勢測定儀器

在一個系統中，水將移向水勢最低的地方。

在同一植株上，地上器官的水勢比根部的水勢小，距地面越遠的葉片水勢越小，根內部細胞的水勢低于外部細胞的水勢。植物細胞水勢的變化，反映了植物體的水分狀況，因此可以作為植物遭受水分脅迫以及合理灌溉的生理指標，也是研究土壤-植物-大氣連續統一體的重要參量。測量水勢的方法補償法：把樣品放在不同滲透勢的溶液中，由于試液和樣品組織之間存在水勢差，兩者間會進行水分交換，當樣品和一組不同濃度、已知其滲透勢的溶液相平衡時，就能從已知濃度溶液推斷出樣品水勢。測量水勢的方法壓力室法把剛剛切下的葉子或小枝盡快地封閉在鋼制壓力室中，使莖的切口端或葉柄伸出壓力室，然后把壓力室密封起來，再用來自高壓鋼瓶的壓縮空氣或氮氣使壓力室內的壓力逐漸增加，如果植物莖或葉片切斷前導管中有負壓存在，那么剛一切下時水分就會被拉入管內，當對其加壓時，水就慢慢回升，最后回升到切口部位，當切割部位表面外出現小液滴時，此時所加的壓力就等于導管內部負壓的數值。植物水勢壓力室便攜式植物水勢壓力室便攜式植物水勢壓力室測量水勢的方法蒸汽壓法將植物組織放在一個密閉的、很小的容器中，那么容器中空氣的水勢就會與植物組織的水勢達到平衡，而空氣的水勢可在已知其溫度下測量其濕度而得知5.5葉面積測定儀器

測量面積的儀器主要分為投影成象式與掃描式兩種。后者受電源電壓及光源的影響較小，測量的精度較高，也容易實現測量自動化。這些儀器可用以研究植物葉面積消長動態和分布狀況。光電投影法光電投影法將一照度均勻的亮面框經透鏡投影于光電池上，使光電池產生光電流。如將被測葉片放于均勻亮面時，則亮面積就相應減少，產生光電流也減小。兩者關系為：被測葉面積同亮面積之比等于相應的光電流讀數之比。同時可通過電池電流的變化量來求得被測葉片的葉面積值。光電掃描法光電掃描法其原理和面積分割計數法很相似。分割計數法是把待測面積的平面物放在一張方格紙上，然后計算待測物占了多少個小方格，由此數乘以小方格面積就是待測物的面積掃描法測面積是用一定面積的小光點對待測物逐行逐點進行掃描，如光點落在待測物上則計一次數，掃描完后由所計總數和小光點面積乘積即等于待測物的面積。測量不規則形狀面積的分割計數法

這種儀器有臺式和便攜式兩種

臺式葉面積儀，葉片經電動傳遞，測量速度快，分辯率（可達0.05平方毫米）和精度較高，適于測各種葉形的葉片。便攜式葉面積儀，手持式，將葉片夾入探測器，再將編碼帶端部與葉片用手夾住不動，然后順著葉片均勻地移動探測器，直至移出葉片，主機顯示器上即顯示出葉片的面積值?？苫铙w測量，但對被測葉片的長、寬、厚度的要求，都有一定限度，分辯率和精度不如臺式的高。移動探測器的速度不能太快，以免造成誤差。

LI-3000ALeafAreaMeterSHY-150型掃描式活體面積