中华红叶杨光合特性测定分析

技术原理：将植物叶片放入叶室，光合作用会消耗CO2，通过测定光照条件下叶室进、出口之间的CO2浓度差，根据叶片面积即可计算净光合速率。

【同时还可以测定CO2浓度、叶片温度、光合有效辐射、叶室温湿度，通过科学计算得出叶片光合速率、叶片蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔导度、水分利用率等光合作用指标。

】
光合作用是产量形成的基础，超过90%的生物量来源于光合同化产物。

影响光合作用的因素有很多，主要的外部因素是光照、二氧化碳、温度、矿质元素和水分。

我们可以利用光合作用测定仪对植株的光合反应进行分析，以指导农业生产以及进行相关的科学研究。

光合作用测定仪与荧光仪不同，它采用气体交换原理，利用红外气体分析器测量流经叶片前后CO2和H2O的浓度变化，分析叶片与环境发生的气体交换，用固定了多少CO2来表征光合作用的能力。

托普云农的光合仪具有开路和闭路两种测量方式，可检测环境温、湿、光、气等参数，并能自动显示空气二氧化碳浓度、空气湿度、相对湿度、光合有效辐射强度、温度和叶片温度值。

该设备可将主机内储存的数据导入电脑进行二次分析，并可配备不同类型的叶室（反应器），以供种子、昆虫、叶片等不同对象的测量。

该仪器可室内外两用，活体、离体皆可测量，而且携带方便。

气体交换是非常经典的光合作用测量方法，光合作用测定仪便是常被用来测量气体交换的仪器。

当然，它也可作为环境监测仪器单独使用，即时显示测量数据。

这种光合仪属于精密的气体分析仪器，为保证测量的
准确性，应该定时做标定。

另外，它作为野外便携式测量设备，时常会被带到野外去实验，使用中务必留意电池电量状况，使用前后及时给电池充电。

接收日期：2023-10-29 接受日期：2023-11-29基金项目：国家自然科学基金项目(32201620)；广东省深圳市福田区福田红树林国家重要湿地保护修复(20230504) *通信作者。

E-mail:*****************.cn11种红树植物光合作用特性及光合固碳释氧能力研究张 柳1，詹乔斯1，郭 微1，赖 灿1，杨 琼2，张 晖1*(1. 仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225；2. 广东内伶仃福田国家级自然保护区，广东 深圳 518000)摘 要：为探究红树植物的光合特性及其固碳释氧能力差异性，以广东省福田红树林自然保护区11种红树植物为材料，采用Li-6800便携式光合仪和TOP-1300冠层分析仪测定红树的光合速率日动态和叶面积指数，分析各目标树种的固碳释氧能力，以单位土地面积固碳量作为衡量红树植物吸收CO 2能力的特征向量进行聚类分析，进一步分析影响植物固碳释氧能力的主要因素。

结果表明：(1) 海杧果Cerbera manghas 、秋茄Kandelia obovata 、银叶树Heritiera littoralis 、老鼠簕Acanthus ilicifolius 、海滨木槿Hibiscus hamabo 和苦郎树Volkameria inermis 等6种植物的净光合速率日变化呈单峰型曲线，其余5种植物因光合午休现象呈双峰型曲线，其中海杧果最低，苦郎树最高。

(2) 在单位土地面积固碳释氧能力方面，3种灌木(老鼠簕、海滨木槿、苦郎树)和4种乔木(桐花树Aegiceras corniculatum 、海漆Excoecaria agallocha 、银叶树、无瓣海桑Sonneratia apetala )的表现较优秀。

(3) 11种红树植物单位土地面积固碳量聚类结果分为三类，第一类是固碳量最高的海滨木槿和苦郎树，第二类是固碳量中等的桐花树、海漆、银叶树、老鼠簕和无瓣海桑，第三类是固碳量最低的海杧果、杨叶肖槿Thespesia populnea 、木榄Bruguiera gymnorhiza 和秋茄。

光合作用测定方法
1.将仪器相关部件连接，并将仪器预热，预热完成后才能开始检测。

2、测量前需要进入参数设置界面设置测量间隔，根据不同植物、不同光合速率在“设置模式”内选择不同的测量间隔，有些植物的光合速率慢，需要将测量间隔加大，有些植物光合速率快，需要将测量间隔减小。

测量间隔可根据不同的植物，反复试验获取有效的时间间隔。

3、在设置模式界面设定好时间间隔后，按取消键返回主菜单，进入输入用户名界面，再此界面设定用户名，用户名必须设置，否则检测无法进行，数据无法保存，在输入用户名时，请不要按“取消”键退出设置用户名界面，在输入完成用户名后按“确认键”会自动退出输入用户名界面。

4、设定好测量间隔及用户名后才可以进入数据测量界面进行数据测量，进入测量界面后先按气泵键打开气泵，按下手柄上的压柄，使手柄叶室内的空气与主机之间进行交换，按下手柄压柄的同时观察液晶屏上的二氧化碳的变化，当二氧化碳变化趋于平稳时，夹住需要进行测量的叶片，观察二氧化碳变化，当二氧化碳变化开始下降时，按确认键开始测量，按下确认键后，此时液晶屏右上角会出现倒计时，如果测量间隔设定的是5秒钟，倒计时从25开始，直到倒计时归零。

5、倒计时归零后试验结束，结束后仪器自动进入叶面积修改界
面，根据遮住窗口的实际叶面积值输入即可，然后按“确认”键转到实验结果界面，再按“确认”键保存实验结果，准确测量下组实验。

6、修改后叶面积后按确认键进入测量结果界面，在测量结果界面按确认键，数据保存，并自动返回到当前数据界面，准备下组试验。

光合速率的测定方法例析光合速率是植物在光照条件下进行光合作用的速度，它是衡量光合作用效率的重要指标之一、光合速率的测定方法有很多种，本文将对其中的几种常用方法进行示范和解析。

1.放光合作用速率法：这种方法是通过测量光合作用前后溶液中氧气浓度的变化来计算光合速率。

实验步骤如下：1)准备一束适当强度的光线照射一定时间后，将一片光照叶片置于含有酵母液（富含酵母的葡萄糖溶液）的烧瓶中封闭，然后再用蓖麻油封闭烧瓶并用热胶密封烧瓶口以防止气体泄漏。

2)在光照叶片开始进行光合作用时，在烧瓶中注入100%氧气（预先准备好的）到烧瓶底部。

3)在一段时间后（如10分钟），提取烧瓶中的气体，并用碘化钾溶液将其中的氧气转化为氧气库依靠三氯化铁的氯化铁根铁离子与氧气产生的蓝色沉淀以间接检测氧气的变化量，从而计算出光合速率。

2.利用峰值高度法测定水中溶解氧的变化：这种方法通过测量光照叶片对水中溶解氧的释放量来计算光合速率。

实验步骤如下：1)准备一片光照叶片，将其悬置在不含溶解氧的酵母液中，使叶片表面与液面紧密接触。

2)在光照叶片开始进行光合作用时，使用溶解氧电极直接测量酵母液中溶解氧的变化。

根据溶解氧的浓度变化曲线，计算出光合速率。

3.碳同位素示踪测定光合速率：这种方法是通过测量光照叶片中光合产物中13CO2的含量变化来计算光合速率。

1)准备一片光照叶片，将其置于一个密闭的玻璃试管中，试管中注入一定浓度的13CO2气体，同时将试管与光源连接，以提供光合作用所需的光线。

2)在一定时间后，用封装好的收集罩吸收试管中产生的气体，并用气相色谱仪测定其中的13CO2含量。

通过对比初始的13CO2含量和收集物中的13CO2含量，计算出光合速率。

这些光合速率测定方法有各自的优点和适用范围，可以根据实验目的和条件选择合适的方法进行测定。

无论使用哪种方法，都需要严格控制实验条件，如光照强度、温度和湿度等，以提高测定的准确性和可靠性。

同时，注意实验过程中的安全操作，遵守实验室的相关规定。

植物生理指标测定方法植物生理指标是指用来衡量植物生理状况的具体参数或指标，在植物生理研究中起到了非常重要的作用。

植物生理指标测定方法主要包括以下几个方面：光合作用指标、呼吸作用指标、蒸腾作用指标、叶绿素指标、产量指标和抗逆性指标等。

1.光合作用指标的测定方法：(1)净光合速率的测定方法：通过光合速率仪测定植物叶片在光照条件下的净光合速率；(2)光饱和点和CO2抗饱和点的测定方法：通过对光合速率与光照强度或CO2浓度的关系进行测定，确定光饱和点和CO2抗饱和点；(3)光合色素含量的测定方法：通过分光光度计或高效液相色谱法测定叶片中的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素的含量；(4)光合机构有效光能利用率的测定方法：通过光合色素荧光分析仪测定叶片的光能利用效率。

2.呼吸作用指标的测定方法：(1)总呼吸速率的测定方法：通过呼吸速率仪或气体分析仪测定植物组织在不同温度条件下的总呼吸速率；(2)细胞内呼吸速率的测定方法：通过氧和二氧化碳分压差法或氧电极法测定细胞内的呼吸速率。

3.蒸腾作用指标的测定方法：(1)蒸腾速率的测定方法：通过蒸腾速率仪测定植物叶片在不同光照和湿度条件下的蒸腾速率；(2)水分利用效率的测定方法：通过测量蒸腾速率和光合速率的比值来反映植物对水分的利用效率。

4.叶绿素指标的测定方法：(1)叶绿素含量的测定方法：通过叶绿素荧光分析仪或高效液相色谱法测定叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量；(2)叶绿素荧光动力学特性的测定方法：通过荧光指数、叶绿素荧光参数和叶绿素荧光成像等技术来评估叶绿素在光抑制和光保护状态下的变化。

5.产量指标的测定方法：(1)单株产量的测定方法：通过对植株生物量、籽粒数或实际产量的测定来计算出单株产量；(2)单穗产量的测定方法：通过对穗长、穗粒数和粒重的测定来计算出单穗产量；(3)单粒产量的测定方法：通过对单穗粒数和粒重的测定来计算出单粒产量。

6.抗逆性指标的测定方法：(1)抗氧化酶活性的测定方法：通过测定植物组织中抗氧化酶活性，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶等的活性来反映植物的抗氧化能力；(2)渗透调节物质含量的测定方法：通过测定植物组织中渗透调节物质（如脯氨酸、脯氨酸激酶等）的含量来评估植物的胁迫适应能力；(3)膜脂过氧化程度的测定方法：通过测定植物组织中膜脂过氧化程度的指标，如丙二醛和过氧化氢含量来评估植物膜的稳定性。

实习二植物光合速率的测定一、实验目的掌握改良半叶法测定叶片净光合速率、总光合速率的原理和方法。

二、原理叶片中脉两侧的对称部位 , 其生长发育基本一致 , 功能接近。

如果让一侧的叶片照光 , 另一侧不照光 , 一定时间后 , 照光的半叶与未照光的半叶在相对部位的单位面积干重之差值 , 就是该时间内照光半叶光合作用所生成的干物质量。

在进行光合作用时 , 同时会有部分光合产物输出 , 所以有必要阻止光合产物的运出。

由于光合产物是靠韧皮部运输 , 而水分等是靠木质部运输的 , 因此如果破坏其韧皮部运输 , 但仍使叶片有足够的水分供应 , 就可以较准确地用干重法测定叶片的光合强度。

三、用品与材料打孔器、分析天平、称量皿、烘箱、脱脂棉、锡纸、毛巾、 5% 三氯乙酸、90 ℃以上的开水、剪刀、纸牌。

四、方法与步骤（一）选择测定样品在田间选定有代表性的叶片若干 , 用小纸牌编号。

选择时应注意叶片着生的部位、受光条件、叶片发青是否对称等。

( 二 ) 叶子基部处理棉花等双子叶植物的叶片 , 可用 5% 三氯乙酸涂于叶柄周围 ; 小麦、水稻等单子叶植物 , 可用在 90℃以上开水浸过的棉花夹烫叶片下部的一大段叶鞘 20s 。

如玉米等叶片中脉较粗壮 , 开水烫不彻底的 , 可用毛笔蘸烧至 110～120 ℃的石蜡烫其叶基部。

为使烫伤后的叶片不致下垂 , 可用锡纸或塑料包围之 , 使叶片保持原来着生的角度。

（三）剪取样品叶子基部处理完毕后 , 即可剪取样品 , 一般按编号次序分别剪下叶片的一半 ( 不要伤及主脉 ), 包在湿润毛巾里 , 贮于暗处 , 也可用黑纸包住半边叶片 , 待测定前再剪下。

过4～5小时，再按原来次序依次剪下照光另半边叶，也按编号包在湿润的毛巾中。

（四）称重比较用打孔器在两组同号的半叶的对称部位打若干圆片( 有叶面积仪的 , 也可直接测出两半叶的叶面积 ), 分别放人两个称量皿中 , 在 110 ℃下杀青 15min, 再置于 70 ℃烘箱至恒重 , 冷却后用分析天平称重。

实验二植物光合速率的测定一、实验目的1.了解植物光合作用的测定方法。

2.掌握红外线CO2气体分析仪法测定植物光合速率的原理和方法。

3.掌握CB-1102便携式光合作用测定仪的操作使用方法。

二、实验原理光合速率是植物生理性状的一个重要指标，也是估测植株光合生产能力的主要依据之一。

光合速率可根据植物对CO2的吸收量，O2的释放量或干物质(有机物质)的积累量来进行测定，因此产生了三种主要用于测定植物叶片光合速率的方法：（1）测定干物质变化量—改良半叶法；（2）测定氧气的释放速率—氧电极法；（3）测定二氧化碳的吸收速率—红外线CO2气体分析仪法。

红外线气体分析仪法是通过检测植物在光合作用过程中CO2的变化量来测定植物叶片的光合速率。

由于不同气体分子都有特定的吸收光谱，CO2对红外线由4个吸收带，其中只有4.26μm的吸收带不与水的吸收带重叠，因此在红外线仪上设有仅让4.26μm红外光通过的滤光片，当该波长的红外光经过含有CO2的气体时，由于CO2对红外线的吸收而是其能量降低，能量降低的多少与CO2的浓度有关，因此可以通过红外线 CO2气体分析仪检测植物叶片在光合作用过程中的变化量来测得植物叶片的光合速率。

用红外线气体分析仪测定植物叶片的光合速率有两种气路系统,一种是密闭式气路系统，一种是开放式气路系统。

密闭式气路系统是将被测植物叶片密闭在同化室中，整个气路系统在测定过程中不与外界发生气体交换,同化室内的CO2浓度随着光合作用的进行而逐渐降低,经过红外线CO2气体分析仪检测出同化室内CO2的下降速率,根据同化室中叶片的面积和同化室体积计算出光合速率。

但密闭式气路系统不能对光合速率做长时间的连续监测，只能在一定的CO2浓度范围内间断地测定。

开放式气路系统采用双气室红外仪，使未经过同化室的气体作为参比气进入一个气室，使从同化室出来的气体作为样本气进入另一个气室，测量出参比气和样本气的CO2浓度差，根据其CO2差、同化室中叶片面积和气体流量计算光合速率。

光合作用测定原理及方法光合作用是植物和一些微生物中非常重要的生理过程，它是通过光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。

光合作用的测定是研究植物和微生物生理过程的重要手段之一，本文将介绍光合作用测定的原理及常用方法。

1. 原理光合作用的测定原理基于植物和微生物在光合作用过程中产生的氧气的生成量。

光合作用是将光能转化为植物和微生物所需的化学能的过程，其中最为明显的产物是氧气。

因此，通过测定产生的氧气量可以间接地判断光合作用的强度和效率。

2. 方法2.1 制备实验样品首先需要选择合适的实验样品，可以选择植物叶片或者一些微生物，如藻类。

植物叶片可以从大型植物中采集，注意选择健康的叶片，并确保其表面干燥。

藻类可以从水体中采集，也可以在实验室中培养。

2.2 测定光合速率测定光合速率的方法有多种，以下介绍较为常用的两种方法。

方法一：氧气电极法氧气电极法是通过测量溶液中氧气浓度的变化来间接测定光合速率。

首先，将实验样品放置在不含氧气的溶液中，如酸性的吸盘溶液中。

然后，在样品中加入某个刺激物，如光线或碳酸氢盐。

随着刺激物的加入，样品开始进行光合作用，产生氧气。

氧气电极会测量溶液中氧气浓度的变化，并将结果以电信号的形式输出。

通过记录氧气浓度的变化可以计算出光合速率。

方法二：放射性同位素法放射性同位素法是通过测量放射性同位素的放射性衰变来间接测定光合速率。

首先，将实验样品暴露在含有放射性同位素的标记试剂中。

放射性同位素标记的试剂会被植物或微生物吸收进入其体内。

随着光合作用的进行，放射性同位素会以某种形式参与到代谢过程中。

通过测量放射性同位素的放射性衰变速率，可以计算出光合速率。

3. 结果分析测定得到的光合速率可以用来评估植物或微生物的光合作用强度和效率。

光合速率的提高通常意味着光合作用的增强和效率的提高，反之亦然。

通过测定不同条件下的光合速率，可以得出光合作用对环境条件的响应和适应能力。

此外，光合速率的测定还可用于评估植物或微生物对某些因子的敏感性。