便携式光合作用测定系统在植物生理生态上的应用

便携式光合作用测定系统在植物生理生态上的应用中南农业大学园艺学院刘厚诚博士一、可测试参数•净光合速率（Pn）•气孔导度（Gs）•蒸腾速率（Ts）•细胞间隙CO2浓度（Ci）•大气CO2浓度（Ca）•光量子通量密度（PFD）•叶温（TL）•相对空气湿度（RH）如果配备叶绿素荧光叶室，可测试以下参数：•最大荧光（Fm）•初始荧光（Fo）•可变荧光（Fv）•光化学猝灭（qP）•非化学猝灭（qN）二、可测试光合作用指标•植物叶片光合作用光响应曲线•植物叶片光饱和点•植物叶片光补偿点•植物叶片光合作用CO2响应曲线•植物叶片CO2饱和点•植物叶片CO2补偿点•植物光合作用的日变化，包括Pn、Gs、Tr和Ci•光合作用相关环境因子的日变化，如PFD、TL、Ca和RH•光呼吸速率：2％O2、340μmol.mol-1CO2低氧气体下的CO2浓度变化。暗呼吸速率：无光照条件下的CO2浓度变化•植物光合作用的日变化，包括Pn、Gs、Tr和Ci•光合作用相关环境因子的日变化，如PFD、TL、Ca和RH•光呼吸速率：2％O2、340μmol.mol-1CO2低氧气体下的CO2浓度变化。•暗呼吸速率：无光照条件下的CO2浓度变化三、可计算光合作用指标•表观量子效率（AQY）：指200mol.m-2.s-1低光强下光－光合作用最初直线方程的斜率。•羧化效率（CE）：又称叶肉导度，是在CO2浓度低于250mol.m-2.s-1以下时测算出CO2－光合直线方程的斜率。•气孔限制值（Ls）：Ls＝1－Ci/Ca•光呼吸速率：2％O2、340μmol.mol-1CO2低氧气体下的呼吸速率。•CO2利用率（CUE）：CUE＝（Pnet×Tl－Rdark×Td）/（Pgross×Tl）Tl和Td分别为光期和暗期（以小时计）Pgross和Pnet分别为粗、净PnRdark代表暗呼吸速率四、其他参数•RuBP最大再生速率（Vrubsico）：指CO2达到饱和点后的最大Pn。•温合补偿点：指Pn为0时的Tl，可反映植物对高、低温的响应。•水合补偿点：指Pn为0时的叶片水势，反映植物对水分胁迫的响应。•PSⅡ光化学效率（Fv/Fm）五、植物的光合特性1单叶光合特性•需光特性（光饱和点、光补偿点）需光特性因种类、品种、叶位等而异，还受温度、光照、水分等环境因子的影响。•CO2需求特性（CO2饱和点、CO2补偿点）•CO2浓度倍增后气孔密度、Gs、Tr降低，叶片失水减少，可提高水分利用效率达60～160％；•CO2浓度倍增后可增加光的利用率，植物Pn提高（C3植物提高20～30％，C4植物提高10％或不提高）。2群体光合特性•植物群体光合特性测试需制作大小适宜的群体光合测试箱。•植物群体Pn一般比单叶Pn低，日变化曲线多为单峰型，无“午休”现象。•群体光合作用CO2饱和点与单叶相似，但一般不易测出饱和光强。3植物的Pn日变化规律Pn的日变化规律一般有3种类型：•单峰型：随光照强度的增大而上升，中午前后Pn达到最大；•双峰型：上午Pn随光强增加而增大，多在11时前后达到最大，12:30～13:00出现“午休”，午后又逐渐升高，日变化呈双峰曲线，上午峰高于下午；•一降不起型：多发生在环境胁迫下（如水分），在上午10～11时达到最大后不断下降，下午光、温条件适宜时，Pn也不再上升。4植物“午休”现象的气孔限制与非气孔限制引起午休的原因有气孔限制和非气孔限制因素：•气孔限制因素包括Gs、Rs、气孔限制值（Ls）和Ci；•非气孔因素如土壤水分、光照、气温、叶温、相对湿度、大气CO2浓度、RuBP再生速率、羧化效率等。•Rs、Ls上升，Gs、Ci下降，此时Pn下降表现为气孔限制，是CO2供应受阻。•当Gs和Ci增高，而Rs和Ls较小时，Pn下降的限制因素不是气孔，而是如RuBP再生速率或碳循环速率的限制，RuBP羧化酶活性、光合电子传递速率和光合磷酸化酶活性下降，在这种情况下，即使是CO2供应充足，Pn也难以提高。