群体光合的研究及其注意事项
引子:
光合作用是地球上重要的生命现象,它是能把太阳能转化为稳定的化学能并贮藏在有机物中的过程,是维持地球上物质循环的关键环节,也是农作物产量形成的决定性因素。因此,提高光合作用对于提高作物产量具有十分重要的意义。在植物生理学、生态学、作物栽培学、育种学等研究工作中,经常需要测定光合速率,研究者们总想创造出一种快速、准确而又简便的光合速率测定方法,以满足研究工作的要求。
对于单个叶片的光合速率我们可以应用光合仪、氧电极等仪器很好的进行测定。技术成熟且测定数据准确。然而,在农作物栽培上,单叶的光合速率不一定与群体的光合速率成正比,作物的经济产量取决光合性能的五个方面:光合速率、光合面积、光合时间、光合产物的分配和消耗。随着近年来单叶光合速率的测定的普及,群体光合,尤其是作物的群体光合测定越来越收到人们的重视。然而,群体光合的测定还存在一定的问题。
群体光合速率的测定:
1用光合仪测定群体光合速率
目前方便的就是应用光合仪厂家配有的群体光合同化室测定,比如美国(原英国)PP Systems公司的CIRAS-2光合仪可以配备CPY-2型(适合草坪等较矮小的植被),CPY-3型(适合较大型的植被)等
应用群体同化室,将群体同化室扣到要测定的植被上,用光合仪直接读数。
用光合仪群体同化室测定群体光合的优点是:技术成熟,测定快速,操作相对简单。
缺点是:价格相对较高,群体和群体之间的体积相差较大难以计算。
2自制的群体同化室测定群体光合速率
光合仪生产厂家生产的光合仪在测定单一叶片的时候,由于叶室配备几个规格不同的视窗就可以适用于大部分叶片。比如对于小麦、水稻、玉米、果树、大豆等作物可以用同一个叶室测定单叶的光合速率,但由于这些植物的群体结构相差很大,显然就不能用同样的群体同化室测定小麦和玉米,果树就更不能测定。因此,无论厂商怎么设计群体同化室在应用上都会受到这样那样的限制。所以更多的用户选择自己制作群体同化室,这样相对受约束就比较小,还可以根据自己的实验具体制作。
自制的群体同化室的优点:造价便宜(购买的群体同化室往往带有光量子探头等,每一个在造价都在5000美金以上)、可以根据自己的实验特点自己制造(根据实验场地的面积、材料高度、形状)。
缺点是:1)自制式群体同化室往往只能采取密闭式供气系统,测定必须在3分钟左右完成,否则CO2浓度下降广大实际就在抑制光合作用。
2)光合作用的蒸腾过程释放出大量的水汽(尤其是水稻,小麦等生长旺盛的作物等),很快使得躯体同化室有一层雾气,影响透光率。
3)自制的群体同化室要装有风扇,混合里边的气体,不能进行较长时间的检测。
自制群体同化室使用注意事项:
1)使用自制是群体同化室测定时,一定要有风扇混匀群体同化室的气体
2)使用自制群体同化室测定时,测定速度要快,在2-3分钟内结束实验(CO2在不断降低,同时雾气越来越多影响透光,使得光合受到抑制)
3)自制群体同化室应用的是密闭式气路,这也要求测定要快。
4)自制群体同化室选择的薄膜透光性要好,而且要有不容易损坏。
5)使用的过程中要严谨同化室漏气。
6)使用时请有经验的老师进行指导,实验前要预实验,实验过程中要多人协助。
群体同化室的制作
1)根据自己试验的需要制作,一般为长方体形,比如0.5*1m的小麦同化室,高1m。首先做好架子,以铁质等金属材料制作,下方要焊有有坚硬的铁片,以便能插到地里,起密封的作用。
2)购买质地好且透光性好的塑料薄膜,且是不易产生雾气的。用塑料薄膜很好的将铁架子密封,只留下与地面接触的面部密封,要保证扣到地上的时候不能有漏气的地方。
3)从膜上引出两个管子,便于连接光合仪。
4)购买两个较大的与电脑CPU风扇相似的风扇,和合适电压的蓄电池,在测定之前先将电池和风扇接通,放到要测定群体的材料中,然后将做好的架子扣到要测定的材料上,并将管子接到仪器上,一段时间(1-2分钟)内,记录CO2变化的量,来计算群体光合。
5)群体光合的测定需要多个人协同操作完成。