光合作用测量系统(光合作用测量系统原理)

光合作用测量系统原理

植物光合测定仪是笔记本计算和气体分析于一体的光合呼吸测量仪器，对植物的光合、呼吸、蒸腾、等指标进行测量和计算。

光合测定基本原理:地球上的植物均是以光合作用为基本物质生产过程，特别是人类赖以生存的粮食生产过程95%以上的物质均是通过作物将空气中CO2和根部吸收的水分，在太阳光所提供的能量和叶片的叶绿体中合成的有机物质，这种植物将CO2和水合成有机物质放出氧气的过程称为光合作用。如何测定出光合作用的速率，对广大农业科技者和从事植物类研究人员是十分重要的。测定光合速率的方法很多，但应用最多是根据CO2的吸收测定光合速率。本机利用快速准确的红外线CO2气体分析仪法来测定植物光合速率的各项指标。

功能特点

1、利用笔记本电脑和二氧化碳分析仪及叶室之间进行通信，接收各传感器采集的实时数据，数据采样周期快，计算准确。可测定植物的光合（呼吸）速率、蒸腾速率、气孔导度。

2、软件界面友好，对各种传感器进行实时曲线显示，操作简便 。

3、交直流两用，使用时间长。特殊用户可配备太阳能电池板，便于野外充电。

光合作用测定仪

4、仪器功能多，用户可根据自己的需要进行闭路光合，闭路呼吸，开路呼吸及环境因子联系采集记录 。

5、叶室设计小巧，并配有适合各种叶片的叶室配件，用户可根据自己的需要单独订购。

6、使用方便。体积小、重量轻，可随身携带。气路和电路连接明确，操作方式及测定、计算结果可以明确地显示出来。

硬件构成

本仪器主要由四部分构成：1、主机 2、手柄叶室

笔记本电脑需自己配备，标配里不含

光合测定仪的性能及用途光合测定仪主要用于农作物、果蔬、牧草等植物的光合速率的测定，该仪器具有以下特点：特殊配置：选用先进的单片机对测定过程中各路变化的信号进行自动采集和处理，配置全点阵液晶宽屏显示器，可实现多信息的菜单式显示和光标引导下的简便操作；可进行数据存储。使用方便：体积小，重量轻，可随身携带，单人操作，任意移动，气路和电路连接明确，操作方式及测定，测定时装卸叶片十分方便。性能优良：测量的稳定性、精度、重视性和时间响应都非常好，同时测定光合速率（PN）、二氧化碳浓度（CO2）、光合有效辐射（PAR）和温度（T）等十项指标。适用广泛：配有不同类型的叶室、能广泛用于大田作物、果树、蔬菜、森木、牧草等多种植物不同形状叶片的测定。配有标准化免维护锂电池，可进行交、直流两种方式供电。

光合作用仪器

材料用具及仪器药品

天竺葵、洋紫苏、洒金榕、玻璃钟罩、烧杯、1%NaHCO3溶液、饱和KOH溶液、95%乙醇、酒精灯、表面皿、滴管、锡薄或黑纸片、

I2-KI溶液的配制：2gKI溶于5ml水中，再加1gI2，溶解后加水595ml。

原理

光合作用是绿色植物吸收太阳光的能量。同化CO2和H2O为机物质，并释放出O2过程，其中光、CO2、叶绿素是光合作用的必要条件，由于一般植物的光合作用能产生淀粉，故以淀粉能否生成即知光合作用是否进行，可借助于淀粉与I—KI产生蓝色反应检查出来。

方法步骤

在早上10时后，选择生长正常的洋紫苏叶子、（或洒金榕、银边吊兰等叶子）放在烧杯中加水煮沸，然后将水倒掉，加入95%乙醇，放在水浴锅里煮沸（注意装着酒精的烧杯不能直接在火焰上加热，以免发生危险），直至叶绿素全部浸出，叶片呈白色为止，此时用镊子取出叶片，并将其展开于表面皿上，滴上I—KI溶液，观察其颜色的变化，可见到原有绿色的部分呈现出蓝色，而非绿色部分则呈白色。呈现蓝色说明产生了淀粉，即有光合作用

光合作用仪原理

光合作用(Photosynthesis)，即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，将光能转化成化学能储存在有机物中，并释放出氧气(或氢气)的生化过程。

光合作用测定装置

1、选择测定样品：实验可在晴天上午8~9点钟开始，预先在田间选定有代表性的叶片（如叶片在植株上的部位、年龄、受光条件等）10张，挂牌编号。

2、叶子基部处理，目的是将叶子输导系统的韧皮部破坏： 1) 棉花等双子叶植物，可用刀片将叶柄的外皮环割约0.5 cm宽，切断韧皮部运输。 2) 小麦、水稻等单子叶植物，由于韧皮部和木质部难以分开处理，可用刚在开水中浸过的纱布或棉花包裹的夹子将叶片基部烫伤一小段（一般用90℃以上的开水烫20秒）以伤害韧皮部。也可用110~120℃的石蜡烫伤韧皮部。 为了使烫后或环割等处理的叶片不致下垂影响叶片的自然生长角度，可用锡纸、橡皮管或塑料管包绕，使叶片保持原来的着生角度。

3、剪取样品：叶片基部处理完毕后，即可剪取样品，记录时间，开始光合速率测定。一般按编号次序分别剪下对称叶片的一半（中脉不剪下），并按编号顺序将叶片夹于湿润的纱布中，将叶置于暗处。4~5小时后（光照好、叶片大的样品，可缩短处理时间），再依次剪下另一半叶，同样按编号夹于湿润纱布中。两次剪叶的次序与所花时间应尽量保持一致，使各叶片经历相同的光照时数。

4、称重比较：将各同号叶片之两半按对应部位叠在一起，在无粗叶脉处放上已知面积（如棉花可用1.5×2cm）的金属模板（或用打孔器），用刀片沿边切下两个叶块，置于两个分别标记为照光及暗中的称量皿中，80~90℃下烘至恒重（约5小时），在分析天平上称重比较。按表填入测定数据，并计算。 表 用改良半叶法测定植物光合速率的记载表 实验人 日期 材料名称 光照时间 叶面积

5、实验结果光合作用强度计算：按照如下公式计算光合作用强度： 光合作用强度=干重增加总数（mg）/切取叶面积总和(dm2) ·照光时数（h） 光合作用强度单位为mg干物质/dm2·h 。 由于叶内贮存的光合产物一般为蔗糖和淀粉等，可将干物质重量乘系数1.5，即得二氧化碳同化量，单位为mg CO2/dm2·h。

测量光合作用速率的方法

光合速率又称“光合强度”，是光合作用强弱的一种表示法。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧气表示，亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。

光合速率（photosynthetic rate）是指光合作用固定二氧化碳（或产生氧）的速度。二氧化碳的固定速率也称同化速率。在高等植物中多以每10平方厘米的叶面积在一小时内所固定的CO2毫克数（mgCO2/10cm2/hr）表示。而分离的叶绿体多以每毫克叶绿素一小时固定的μmol CO2（μmol CO2/mg叶绿素/hr）表示。

光合作用测定系统

因为总光合速率是研究叶绿体的光合作用，无法用仪器测出具体的数值来。

可以用仪器测出来的是净光合速率。氧气的释放量以及二氧化碳的吸收量或者是干物质的积累量，都是净光合作用。总光合速率可以用净光合速率和细胞呼吸的和计算出来。

光合作用测量系统原理图

光照在植物的色素分子上，其能量被吸收转化为叶绿体膜内外的氢离子浓度差（外高于内），然后作用于ATP合成酶，导致ATP的合成。

这个是光反应。

植物吸收二氧化碳，并与糖结合，在酶的参与下，与水反应生成还原的糖（碳链增长）和氧气，这个过程消耗ATP，这个是暗反应。然后经过循环又可以重新生成用于结合二氧化碳的糖类，在循环当中二氧化碳中的碳转化为糖类中的碳，实现了碳的固定，经过循环糖的量增加了。

总反应就是：6 CO2 + 6H2O—光，色素，酶—→C6H6O6（葡萄糖）+ 3 O2