红外线CO2气体分析仪法测定植物光合速率与呼吸速率
植物光合作用测定
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。
植物生理指标测定方法
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。
净光合速率和呼吸速率的关系
净光合速率和呼吸速率的关系引言净光合速率和呼吸速率是生物学中两个重要的生理过程。
光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程，而呼吸是植物和动物通过氧气将有机物质氧化为二氧化碳和水释放能量的过程。
净光合速率和呼吸速率之间存在着密切的关系，本文将对它们之间的关系进行探讨。
净光合速率和呼吸速率的定义净光合速率净光合速率是指植物单位面积叶片在单位时间内进行光合作用所固定的二氧化碳量减去单位时间内呼吸所释放的二氧化碳量。
净光合速率可以用以下公式表示：净光合速率 = 光合速率 - 呼吸速率呼吸速率呼吸速率是指植物或动物单位时间内氧气消耗量和二氧化碳释放量的总和。
呼吸速率可以用以下公式表示：呼吸速率 = 氧气消耗量 + 二氧化碳释放量净光合速率和呼吸速率的关系净光合速率和呼吸速率之间存在着一种平衡关系。
在光照充足的情况下，植物的光合作用速率会超过呼吸速率，从而导致净光合速率为正值。
而在光照不足或夜间等无光照的情况下，植物的光合作用速率会低于呼吸速率，从而导致净光合速率为负值。
影响净光合速率和呼吸速率的因素净光合速率和呼吸速率受到多个因素的影响，下面将介绍一些主要的因素：光照强度光照强度是影响净光合速率的重要因素。
光照强度越高，植物的光合作用速率越快，从而净光合速率也会增加。
在光照充足的情况下，植物的光合作用速率会超过呼吸速率，净光合速率为正值。
温度温度是影响净光合速率和呼吸速率的关键因素。
适宜的温度可以促进光合作用和呼吸作用的进行，从而提高净光合速率和呼吸速率。
然而，当温度过高或过低时，光合作用和呼吸作用的速率都会受到抑制，净光合速率和呼吸速率会下降。
二氧化碳浓度二氧化碳浓度是影响净光合速率的重要因素。
二氧化碳是光合作用的底物之一，其浓度越高，植物的光合作用速率越快，从而净光合速率也会增加。
然而，在某些情况下，二氧化碳浓度过高也会抑制光合作用的进行。
氧气浓度氧气浓度是影响呼吸速率的重要因素。
某农业大学《植物生理学》考试试卷(83)
某农业大学《植物生理学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（10分，每题5分）1. 低浓度CO2促进气孔关闭，高浓度CO2能使气孔迅速张开。
（）[扬州大学2019研]答案：错误解析：低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2能使气孔迅速关闭。
抑制机理是CO2融水之后呈酸性，保卫细胞pH下降，水势上升，保卫细胞失水，必须在光照一段时间待CO2逐渐被消耗后，气孔才迅速张开。
2. 生长是量变，分化是质变，发育则包含了生长与分化两个过程。
（）[扬州大学2019研]答案：正确解析：生长是量变，分化是质变，发育是一系列有序的量变与质变。
2、名词解释（55分，每题5分）1. signal transduction答案：signal transduction的中文名称是信号转导。
细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信号分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。
信号转导可以实现细胞间通讯，是协调多细胞生物细胞间功能、控制细胞生长发育、组织发生与形态建成所必需的关键过程。
解析：空2. 偏向受精答案：偏向受精是指同一花粉粒中的两个精细胞在双受精过程中，其中一个精细胞只能与卵细胞融合，而另一个精细胞只能与中央细胞融合的现象。
解析：空3. 耐逆性[沈阳农业大学2019研]答案：耐逆性是指植物面对不良环境胁迫时，能够使自身不引起伤害或引起相对较轻的伤害的能力，即具避胁变性或耐胁变性，耐胁变具有两种不同的机理，一种是胁变可逆性，即发生胁迫时，产生一定的胁变，胁迫消除后，能可逆地恢复到原来正常状态。
另一种是胁变修复，即对胁迫引起的损害通过另外的途径修复。
解析：空4. 休眠[沈阳农业大学2019研]答案：休眠是指植物生长的暂时停止状态。
植物叶片光合活性的测量与分析方法
植物叶片光合活性的测量与分析方法植物叶片光合活性是植物生长和发育的核心过程之一，对于研究植物的生理生态和提高农作物产量具有重要意义。
因此，准确、可靠的测量和分析植物叶片光合活性的方法一直备受关注和研究。
测量植物叶片光合活性的常用方法之一是利用光合作用测量系统。
这种系统可以测定植物叶片的光合速率、光合有效辐射、蒸腾速率等指标。
其中，测定光合速率的方法主要包括测量气体交换、光合作用速率和电磁波干涉系统。
在气体交换法中，植物叶片被置于封闭的气体交换室中，通过测量室内气体的变化来计算光合速率。
这种方法对于研究植物叶片的呼吸速率和光合作用速率非常有效，但是操作比较复杂。
另一种常用的测量光合速率的方法是利用光合作用速率仪。
这种仪器通过测量植物叶片的光合产物（如氧气）的释放或消耗来计算光合速率。
虽然这种方法操作简便，但由于对仪器的精度要求较高，可能存在一定的误差。
电磁波干涉系统是近年来发展起来的一种测量光合速率的方法。
它通过测量植物叶片表面上的反射光的干涉图案来计算光合速率。
这种方法操作简单且非侵入性，对于大面积监测和非实验条件下的测量非常适用。
除了测量光合速率，还可以通过测定光合有效辐射来评估植物叶片的光合活性。
光合有效辐射是指能够被植物叶片利用进行光合作用的辐射，并且其测量可以通过PAR（光合有效辐射）仪来实现。
PAR仪能够根据不同波长的光线对光合速率的影响进行定量分析，从而评估植物叶片的光合活性。
另外，测量植物叶片的蒸腾速率也是评估植物光合活性的重要指标之一。
蒸腾是植物通过气孔释放水分的过程，是植物体内水分循环的关键环节。
目前常用的测量蒸腾速率的方法包括重量法和气体交换法。
重量法是通过测量植物叶片在一定时间内失水的重量变化来计算蒸腾速率，而气体交换法则是通过测量气孔缝开状态下气体交换室内湿度的变化来计算蒸腾速率。
总结起来，测量和分析植物叶片光合活性的方法多种多样，每种方法都有其优势和局限性。
研究人员需要根据实际需要选择合适的方法来进行测量和分析。
光合速率的测定实验报告
0.28 359.80 0.06 0.00 0.00
μ mol/(m s) ppm mmol/(m2s) mmol/(m2s) ppm CO2out= 359.10 ppm
2
1.61 359.10 0.00 0.00 0.00
μ mol/(m s) ppm mmol/(m s) mmol/(m2s) ppm
2
2
CO2out=
358.30
ppm
0.24 358.20 mmol/(m2s) mmol/(m2s) ppm CO2out= 357.60 ppm
2
E= CI= CO2int= 第五组数据 Pn= CO2in= E= CI= CO2int= 第六组数据 Pn= CO2in= E= CI= CO2int=
光合 速 率的 测 定
前言： 【意义】光合作用是作物有机物形成的最主要来源，没有光合作用，作物难以维持生长。 光合速率作为光合作用的一个重要指标，直接影响着作物的生长发育和产量形成，测量光合 速率对用了解作物的生长有着极其重要的意义。 【原理】Yaxin-1102 便携式光合蒸腾仪采用气 体交换法来测量植物光合作用， 通过测量流经叶室前后的 CO2 浓度的变化和湿度变化来计算 植物的净光合速率和蒸腾速率，并计算出气孔导度和胞间 CO2 浓度。 材料与方法： 材料：小麦叶片，Yaxin-1102 便携式光合蒸腾仪 方法：第一步，按下“电源”开关键，开机预热，用于使仪器与外界环境相适应，使仪器性 能更稳定。Yaxin-1102 便携式光合蒸腾仪的预热时间一般为 4 分钟作用。预热完毕，显示屏 显示主菜单（图 5） 。在此，可以开始选项，进行所要选择的工作。 预热完毕，显示屏显示主菜单（图 5） 。在此，可以开始选项，进行所要选择的工作。
课件：光合作用呼吸蒸腾和气孔导度(LI-6400)测定方法
Light curve, 名命及做标记<enter>,按Y(使测量数据紧随上 述数据后)。设置光强（从高到低，光强间用1空格隔开。 高光强下点间隔大，低光强下点间隔小,常用2000 1500 1000 600 300 200 100 50 30 10 0，光强为0时为呼吸速率）， 设置测定时间间隔的最小值和最大值，设置叶室和参比 室间应进行自动匹配的CO2浓度，按Y开始自动测量。
二、实验内容和原理：
（一）改良半叶法测定光合作用
（二）熟悉仪器基本结构，及按装调试。
以榕树和蚕豆等植物为材料，用LI6400portable photosynthesis system测定它 们的光合作用、呼吸作用、蒸腾速率和气 孔导度及光-光合响应曲线，通过比较分析 其属于什么光合类型植物。
三、实验原理 Principles for measuring photosynthesis and respiration
实验5-6、植物光合和呼吸作用、气 孔导度和蒸腾速率的测定
• 一、实验目的和要求: • 了解改良半叶法、氧电极法测定光合作用
和呼吸作用的基本原理，掌握红外线CO2分 析仪法测定光合作用和呼吸作用，蒸腾速 率和气孔导度测定的基本原理; • 掌握用LI-6400测定光合作用、呼吸作用、 蒸腾速率和气孔导度的方法，测定光-光合 响应曲线的方法.
校正：把碱石灰管和干燥剂管旋至 “Scrub”,按F3（Calibration），关闭叶室， 选择‘IRGA zero’, 按<enter>,“Y”。校正到 |CO2|< 1μmol, |H2O|<0.1 m mol, (约20 分)，（CO2,每天应较正，H2O可以1周一 次）。按F5(Quit)和escape返回测定界面， 校正完成后碱石灰管到“by pass”， 。
植物生理学总结
植物的光合作用受内外因素的影响，而衡量内外因素对光合作用影响程度的常用指标是光合速率(photosynthetic rate)。
一、光合速率及表示单位光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。
常用单位有：μmol CO2·m-2·s-1 (以前用mg·d m-2·h-1表示，1μmol·m-2·s-1＝1.58mg·d m-2·h-1)、μmol O2·d m-2·h-1和mgDW(干重)·d m-2·h-1。
CO2吸收量用红外线CO2气体分析仪测定，O2释放量用氧电极测氧装置测定，干物质积累量可用改良半叶法等方法测定(请参照植物生理实验指导书)。
有的测定光合速率的方法都没有把呼吸作用(光、暗呼吸)以及呼吸释放的CO2被光合作用再固定等因素考虑在内，因而所测结果实际上是表观光合速率(apparent photosynthetic rate)或净光合速率(net photosynthetic rate，Pn)，如把表观光合速率加上光、暗呼吸速率，便得到总光合速率(gross photosyntheticrate)或真光合速率(true photosynthetic rate)。
二、内部因素(一)叶片的发育和结构1.叶龄新长出的嫩叶，光合速率很低。
其主要原因有：(1)叶组织发育未健全，气孔尚未完全形成或开度小，细胞间隙小，叶肉细胞与外界气体交换速率低；(2)叶绿体小，片层结构不发达，光合色素含量低，捕光能力弱；(3)光合酶，尤其是Rubisco的含量与活性低。
(4)幼叶的呼吸作用旺盛，因而使表观光合速率降低。
但随着幼叶的成长，叶绿体的发育，叶绿素含量与Rubisco酶活性的增加，光合速率不断上升；当叶片长至面积和厚度最大时，光合速率通常也达到最大值，以后，随着叶片衰老，叶绿素含量与Rubisco酶活性下降，以及叶绿体内部结构的解体，光合速率下降。
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实验07 红外线CO2气体分析仪法测定植物光合速率与呼吸
速率
红外线CO2气体分析仪（IRGA）工作原理：许多由异
原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。CO2的红
外吸收带有四处，其吸收峰分别在2.69μm、2.77μm、4.26μm
和14.99μm处，其中只有4.26μm的吸收带不与H2O的吸收
带重叠，红外仪内设置仅让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，能量就因CO
2
的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并服从朗伯
—比尔定律。分别供给红外仪含与不含CO
2
的气体，红外仪
的检测器便可通过检测红外光能量的变化而输出反映CO2浓
度的电讯号。
Ⅰ.密闭系统斜率法
一、原理
把IRGA与光合作用同化室连接成密闭的气路系统。将植
物材料密封在透明的同化室内，给以适当的光照，同化室内
CO2浓度将因植物光合而下降，用IRGA配以适当的记录仪
可绘出同化室内CO2浓度随光合时间下降的曲线。在同化室
不漏气、光强度稳定、室内空气不断得到搅动的情况下，该
曲线将是一条平滑曲线，在曲线的任一点作切线，即可根据
切线的斜率，密闭系统的容积和同化室面积求出在该点的
CO2浓度下的光合速率。
二、材料、仪器设备及试剂
（一）材料：植物叶片
（二）仪器设备：1. 密闭气路光合测定装置：将QGD
－07型红外线CO2气体分析仪、XWT－264型自动记录仪、
MXQ型气体取样器（图4）、光合作用同化室、温度转换器
（测温探头可放在同化室内，输出信号接记录仪）或半导体
点温计、橡皮管（内径6～7mm）、塑料气球，按图6所示连
接成套，放在一辆医用小推车上。2. 量子辐射照度计；3. 叶
面积仪；4. 铁架台（带试管夹）；5. 0～50℃温度计（用以校
正叶室温度）；6. 剪刀；7. 带盖搪瓷盘；8. 纱布。
（三）试剂：1. 无水氯化钙（无水硫酸钙）；2. 烧碱石
棉（10目）或碱石灰。
三、实验步骤
（一）光合速率的测定
1. 安装仪器（1）将安装好的密闭气路光合测定装置安
放在靠待测植株1～2m处，接通红外仪、录仪、取样器、温
度转换器的供电电源。打开红外仪电源开关预热1～2h，红
外仪量程开关置于I档（0～500ppm，1ppm＝1mg/L）。把红
外仪和温度转换器的信号输出与记录仪的两个信号输入接
线柱用导线接通。旋转记录仪第一支笔量程选择开关于
10mV位置（与红外仪输出信号电压匹配），旋转记录仪第二
支笔量程选择开关于2V位置（与温度转换器输出温度0～
50℃信号电压匹配）。
2. 调、校仪器（1）红外仪预热完毕后，开启记录仪电
源开关、记录仪信号输入开关和取样器前面板上的气泵开
关，将取样器F1旋钮置“零气”位置，F2旋钮置“测量”位置，
开始调整红外仪的零点（此时，无CO2无水分的零气循环经
过红外仪），约1～2min，调节红外仪的调零旋钮使指针稳定
在“0”点位置，稳定后，调节记录仪第一支笔的“调零”旋钮使
记录笔到零点位置，红外仪调零完毕。（2）拔下红外仪进气
口处的橡皮管，改接CO2标准气（已知准确CO2浓度）钢瓶，
出口放空，让标准气流经红外仪分析气室（流量以1L／min
左右为宜）开始校正，此时红外仪指针应指在标准气浓度所
对应的刻度（μA值）上，否则可调节红外仪“校正”旋钮，校
正完毕后恢复原气路。（3）把玻璃温度计感温端与叶室内的
温度转换器探头放在一起（注意遮荫），从玻璃温度计上读
出温度，迅速旋转记录仪第二支笔的调零旋钮，使记录笔置
该温度所对应的位置，校正温度。
3. 测定（1）旋转取样器面板上F1旋钮至“测量”位置，
把植物叶片平展放入同化室后关闭同化室（注意勿让操作者
的呼吸气进入叶室），开启叶室风扇。观察记录笔开始左移
时，迅速旋转记录仪“走纸变速”开关至合适档（以所划曲线
45°角为宜），开始记录CO2浓度变化（此时记录笔应从
350ppm左右开始记录）和温度变化，用铅笔在记录纸上记
下所测叶片的编号、走纸速度，用量子辐射照度计测量所测
叶片的受光强度（光子通量密度）并记录，待记录笔左移至
310ppm左右时，关闭走纸开关，停止记录，第一次测定完
毕。（2）旋转取样器面板上的F2旋钮至“补充”位置后，迅速
复原，让气球内的高浓度CO2气进入同化室以补充CO2浓度
至350ppm左右，观察记录笔左移后迅速开启走纸开关，进
行第二次重复测定，测量光照强度并记录，当记录笔左移至
310ppm左右时，关闭走纸开关，第二次重复测定完毕。如
此再进行第三次重复测定。（3）三次重复测定完毕后，关闭
同化室内风扇，用记号笔在叶片的叶室内外相交处作标记，
打开叶室，剪下叶片的测定部分，用纸牌编号后包在湿纱布
内并放置于带盖搪瓷盘内，待测叶面积。然后再测定第二张
叶片的光合速率。（4）测定结束后，用叶面积仪测定各叶片
面积（如有便携式叶面积仪，可在测定光合后，立即测出叶
面积）。
4. 计算
II.密闭系统落差法
一、原理
在密闭的系统中，由于同化室中的叶片进行光合后，系
统中的CO2浓度不断下降，可用单位时间内同化室中CO
2
浓度的减少量或CO2浓度减少量所需的时间，根据叶片面积、
同化室体积，计算光合速率。
二、材料、仪器设备及试剂
材料：待测植物叶片。
（二）仪器设备：1.GXH－305型红外线CO2气体分析
仪（或QGD－07型红外仪，使用该红外仪需要配用MXQ－
气体取样器和数字万用电表）；2.电子秒表；3.同化室（根据
需要自制，内装两个小风扇和一个测定温度的传感器）；4.
量子辐射照度计。
（三）试剂：烧碱石棉或碱石灰。
三、实验步骤
1. 按要求将气路系统的各部分连接起来，若使用QGD
－07型红外仪，把数字万用电表上选择开关旋至200mV电
压档上，与红外仪0～200mV输出相连接。
2. 接通电源，打开红外仪电源预热1～2h，打开气泵电
源，旋转零气调节开关至“零点”上，此时红外仪通入无CO
2
气体，调节红外仪“调零”旋钮，显示在“零点”位置，并观察
零点的稳定性。
3. 将待测叶片放入同化室，密闭后开启同化室内的风
扇，当CO2浓度稳定下降时，开始测定，读取开始的CO
2
浓度值C1，开始计时，CO2下降至C2（约下降20～30ppm），
终止计时，记录C1、C2、Δt（或确定从测定开始到结束所
需时间），并同时用照度计测定光照强度，测定叶室内的温
度。一次测定完成之后，向同化室内补充CO2，进行重复测
定（使用MXQ取样器，补充CO2操作见密闭气路斜率法）。
测定结束，用叶面积仪测量叶片的面积。
4. 计算光合速率Pn＝ΔC×V×273×P/[Δt×S×22.4×(273＋
t)×0.1013]
上式中，Pn－光合速率（单位μmol/m2/s）；ΔC－CO2浓
度落差C1—C2（ppm）；Δt－测定时间（S）；S－叶片面积（单
位m2）；V－同化室（包括气路系统）体积（单位L）；t－同
化室的温度；P－大气压（单位Mpa）。密闭气路落差法测定
装置除了进行光合速率测定外，也能够进行呼吸速率、CO
2
光合速率曲线的测定。测定步骤同光合速率测定方法。更换
群体同化箱，可以进行群体光合速率的测定，测定步骤略。