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单位时间内CO2下降量和开放式:
参比室和叶室CO2差值
本实验将采用开放式测得。
三、实验材料与试剂
1.实验试剂:
三氯乙酸(TCA)
2.实验材料:
树叶、菜豆
4、实验器材与仪器
天平、湿毛巾、烘箱、打孔器、游标卡尺、剪刀、LI-6400portablephotosynthesissystem
5、实验操作方法和步骤
(一)改良半叶法:
光照不少于1.5h,注意测定打孔器内径(计算面积)。
放入铝盒中,开盖放进烘箱后,下周实验时测定重量(如回潮,需再烘干)。
(二)CO2红外分析法(LI-6400便携式光合作用测定系统)测定瞬时光合速率、光响应曲线等。
1.打开叶室夹好叶片,关紧叶室,按1,F5(Match)
→
F5(IAGR
Match),F1(exit)→开灯,按2,F5(Lamp
off)选Quantum
flux<
enter>
输入光强值(500-1500
)<
→按1,F1(Open
Logfile),命名文件名XXX及附加标记(植物,处理,组号等)
<
→观察
Photo稳定时,按采样键F1(LOG)或测定器黑钮5次(一般同一叶片应测5次值)。
2.
在完成采样(LOG)后,按5,按F1(AUTOPROG),找Light
curve,
名命及做标记<
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),设置测定装订线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。
3.数据保存和取出。
采样完后按1,Close
file,按F5,end进入SLEEP(同一班只需一个file,不同的组可以用<
add
mark>
区分)。
与电脑连接,解除SLEEP,进入F5(Utility
Manu)选择File
exchange
mode。
打开电脑winPX
for
6400,在LI-6400/User下把自己要的测定文件拖入专设目录。
在EXCEL下选择所有文件在文本导向下,选择“,”打开。
6、实验数据记录和处理:
(1)半叶法
光照下叶片重量
黑暗中叶片重量
光照时数
打孔器内径
0.396g
0.338g
1.5h
1.180cm
1.160cm
1.092cm
干重增加总数(mg)
干重增加总数m=58mg切取叶面总和S=1.028×
10-2dm2
(2)CO2红外分析法
表1、饱和光下不同植物光合、呼吸和蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率(平均值±
标准差)
Plants
Pn(μmol.m-2s-1)
R(μmol.m-2s-1)
Tr(mmol.m-2s-1)
SC(molH2Om-2s-1)
WUE
菜豆(本组)
10.2880076
1.008431298
3.05574094
0.161923957
3.366780039
10.42311857
0.973247865
3.059967309
0.162118755
3.406284289
10.47651726
1.021525659
3.063515444
0.162369234
3.41976969
10.48972694
0.967764129
3.06576357
0.162510504
3.421570744
10.53557663
1.014414262
3.068488499
0.16262714
3.433474375
平均值
10.4425894
0.997076643
3.062695152
0.162309918
3.409575827
标准误差
0.095255339
0.024770495
0.004986309
0.000287181
0.025793639
玉米(1/2号)
16.14882427
0.819612382
2.148742096
0.136584224
7.515478149
16.33708104
0.811343867
2.154391566
0.136608401
7.58315308
16.35944033
0.792357377
2.155011046
0.136634349
7.591348713
16.38150109
0.749360543
2.151677369
0.136440137
7.613363103
16.43042112
0.787173429
2.151652195
0.136556999
7.636188208
16.33145357
0.79196952
2.152294854
0.136564822
7.587906251
0.107781861
0.027286311
0.002509496
7.5361E-05
0.045440818
表一
菜豆
10.4425894+0.095255339
+0.024770495
+0.000287181
+0.0257936
玉米
+0.107781861
+0.027286311
+0.002509496
+7.5361E-05
+0.0454408
表二
光强uml
2500
2000
1500
1000
600
400
光合速率μmol.m-2s-1)
11.19367164
11.19596103
11.20355318
11.22903186
10.69593121
9.842692992
200
100
50
30
10
7.524739588
4.628103258
2.489562144
1.373531307
-0.121169905
-0.878594422
1600
1200
800
500
300
18.31244792
17.59037412
16.94274967
15.18962912
12.84797142
9.709606649
20
7.357230794
3.771328109
2.174184292
1.219188212
0.404962854
-0.104241574
5
-0.53801448
-0.77390527
七、实验结果和分析
1、比较两种植物光光合响应曲线的差异,求出它们的光补偿点、饱和点和量子效率,根据上述差异分两种植物光适应种类。
从前两幅图显示:
在30~300光强下菜豆的光合速率大于玉米,其他光强下玉米的光合速率都大于菜豆。
在无光照下菜豆的呼吸速率大于玉米。
并且从图中可以得出:
菜豆光补偿点=4.063μmol
CO2
m-2
s-1;
光饱和点=1000μmol
s-1左右;
量子效率=
0.0411
玉米光补偿点=7.713μmol
光饱和点=
2000以上μmol
0.0400
从图中的光合饱和点和光合补充点得出:
玉米是C4植物,而菜豆是C3植物;
由于C4植物的PEP羧激酶活性比C3强,C4植物能更好的利用二氧化碳,因此,C4植物的光合速率比C3快许多,尤其是在二氧化碳浓度低时,C4能更有效地应用二氧化碳。
所以:
玉米适于在充足的光强下种植,而菜豆增强光强却不增长光合速率,可以在适宜的光强下种植,两种都是阳生植物,但是所需最大光强不同。
2、分析光对蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响。
1)光是影响蒸腾作用的主要外界条件,它不仅可以提高大气的温度,同时也可以提高叶温,大气温度的升高增强水分蒸发速率,叶面温度大于大气温度,使叶外的蒸汽压差增大,蒸腾速率更快。
此外,光照促进气孔的开放,减少内部阻力,从而增强蒸腾作用。
2)光照是调节气孔运动的主要信号。
保卫细胞叶绿体在光下形成的蔗糖,累积在液泡中,渗透势降低,
于是吸收水膨胀,气孔张开。
光也可促进保卫细胞内苹果酸的形成和K+、Cl-的积累。
一般情况下,
光可促进水势降低,气孔张开。
通常认为,红光是通过间接效应,而蓝光也会刺激气孔张开。
蓝光
可是保卫细胞膜上的质子泵ATP酶活化,质子泵排出质子到膜外,使得质膜内侧的电势更负,于是
通过各种途径吸收各种离子和积累有机质于液泡,气孔就张开。
3)水分利用效率是光合速率与蒸腾速率的比值,所以水分利用率随着光合速率的升高而升高,随蒸腾速率的升高而降低,在一定的光强范围内,光合速率随着光强的增加而增加,但蒸腾速率也在增加,但总体是水分利用效率增加。
当到达光合饱和点时,随着光强的再上升,光合速率不变,但是蒸腾却将达到最大,直到植物缺少水分而关闭气孔。
3、比较分析改良半叶法和LI-6400两种方法的优缺点。
半叶法
优点:
:
不需复杂的仪器设备,简便易行。
一般科研单位均可应用。
测定结果可反映叶片在自然条件下进行光合作用的情况,接近田间实际情况。
缺点:
①破坏被测材料.不能连续测量;
②测定时间长,环境条件不易控制,不同
时间的测定数据由于环境条件的不同而没有严格的可比性;
③不能测出短时间光台速率的变化:
④测定效率低、误差较大,不宣在研究工作中大量使用。
LI-6400
①原理可靠,测量较准确:
②灵敏度高,可测1.0mg/kg、0.Smg/kg的C02;
③反应速度快、响应时间短,可快速跟随c02浓度的变化测出c02瞬时变化;
④不破坏植株材料;
⑤易实现自动化、智能化.
红外气体分析器的精密度和准确度仍是一个严重的问题;
红外气体分析器的满量程的标定中周围温度变化会对摩尔浓度造成影响。
在使用光合作用测定系统在农业应用中进行光合速率对比观测时存在着一系统的观测误差,导致误差的因素可能来源于气源的稳定性、样本地段的选择、样株选择、叶片选择等所谓的取样误差:
也可能来源于对仪器使用不当而出现的操作误差;
还可能来源于观测时间不同或观测持续时间过长而出现的观测时间误差。
8、讨论、心得
菜豆:
蚕豆只需要适当的光照,在适当的条件下,合理施肥灌溉。
也可以在条件允许的情况下改善二氧化碳、水分、光照的条件。
玉米:
适宜在足够大的光强下生长,充分提高玉米的光合速率。
要充分光照,由于玉米杆比较高,叶片大,所以要控制种植的密度,增加光和面积。
也可以改善株型,增加种植密度,增大光合面积,耐肥不倒伏,充分利用光能,提高光能利用率。
适当的补充水分,条件允许的话可以增加二氧化碳的浓度,补充人工光照。
植物在光补偿点时有机物的形成与消耗相等,不能积累有机物,而且晚上还要消耗有机物,因此从全天来看,植物所需的最低光照强度必须高于光补偿点,才能使植物正常生长,这
在实践上有很大意义,间作和套种使作物种类的搭配,冬季温室栽培蔬菜等等都与光补偿点有关。
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- 实验 报告 41