CI-301PS光合測(cè)定系統(tǒng)的時(shí)間間隔和空氣流速參數(shù)在甘蔗上的選擇.docx

1、推停資訊hupb'/www.cgvip.coinG研究蛔甘蔗1997年第4卷第4期15-新三虹_張木清建林陳如凱（福建農(nóng)血大學(xué)甘點(diǎn)序育種必k部重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,福州350002）本文對(duì)CI-301PS光合測(cè)定系統(tǒng)的時(shí)間間房和空包流速與凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（E）變異系CI-301PS光合測(cè)定系統(tǒng)的時(shí)間間隔和空氣流速參數(shù)在甘蔗上的選擇摘要數(shù)的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明,CI一3O1PS光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定Pn和E較理想的時(shí)間間隔為24.02&0S,空氣流速為0.51-0.66LPM。綜合分析建議澇定甘藤光合作用時(shí)采用0.60LPM的空氣流速和25.0S的時(shí)間間隔。關(guān)鍵詢gI301

2、PS光合測(cè)定系統(tǒng),;時(shí)間間隔;空氣流速,甚魔田間作物單葉及群體光合速率的測(cè)定一向?yàn)橹参锷?、生態(tài)及作物育種、栽培工作者所關(guān)注，但缺乏簡(jiǎn)便易行而快速精確的測(cè)定方法'氣由美國CID公司研制生產(chǎn)的CI-301PS光合測(cè)定系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CI-301PS）,它是目前國內(nèi)外測(cè)定植物光合速率比較先進(jìn)的儀器，與國產(chǎn)的QGD07型便攜式紅外線分析儀（QGD07IRGA）和美國LICOR公司生產(chǎn)的LI6000型便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)相比，具有快速、精確、重現(xiàn)性好、輕便易攜，適于田間應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)e七CI一301PS測(cè)定不同作物凈光合速率所要求的時(shí)間間隔（TG）和空氣流速（AF）參數(shù)值不同，因此，本文主要研究分析CI-

3、301PS«定甘蔗光合速率所要求的TG和AF參數(shù)的最佳值，以期為該儀器在甘蔗科研上更好發(fā)揮作用提供參考依據(jù)。1材料與方法供試材料選擇本校甘蔗綜合研究所選育的福農(nóng)81745,分別設(shè)置CI301PS6個(gè)TG水平（10、15、20、25、30、35s）和8個(gè)AF水平（0.2、0.3、0.4、。.5、0.6、0.7、0.8、0.9L/min）,合計(jì)48個(gè)處理。根據(jù)不同處理，在田間對(duì)甘蔗生長盛期采用開放式氣路系統(tǒng)活體秘定單葉片凈光合速率（Pn,umolCO/m-s-】）、蒸房速率（E,millimol皿飛一】），同時(shí)測(cè)定氣孔阻力（R,m，smol_L）、胞間CO2濃度（CO?int,ppm）、

4、光合有效輻射（PAR,umolphotonsm-2$-'）、空氣溫度（Ta,C）以及空氣相對(duì)濕度（Hr,%）等有關(guān)參數(shù)。每個(gè)處理選擇具有代表性的植株重復(fù)測(cè)定5片+1葉（最高可見肥厚帶葉）。每次測(cè)定均選擇在晴天上午9:0011:00,下午3：004：00進(jìn)行。利用美國SAS公司出品的SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)TG、AF以及兩者與Pn、E變異系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行曲線（曲面）擬合。2結(jié)果與分析2.1不同時(shí)間間隔（TG）對(duì)凈光合速率（Pn）和凜騰速率（E）的影響時(shí)間間隔是儀器用來穩(wěn)定通道1和通道2CO?濃度所需的時(shí)間，使得進(jìn)入葉室的CO?濃度相對(duì)穩(wěn)定。TG的長短受空氣流速（AF）快慢和通道1與通道2之間C

5、O?濃度差值影響。不同TG處理與Pn、E變異系數(shù)的關(guān)系如圖1所示。變異系數(shù)反映不同處理之間的差異程度，也就是不同處理?xiàng)l件下，CI-301PS測(cè)定Pn、E的穩(wěn)定性°Pn、E的變異系數(shù)隨著TG由小到大而呈拋物線變化，經(jīng)F測(cè)驗(yàn)方程均達(dá)到顯著水平，而且各個(gè)參數(shù)均顯著（Prob.<0.05）（見表1）,表明Pn、E變異系數(shù)確實(shí)隨著TG呈二次曲線變化，且由于二次項(xiàng)參數(shù)值大于零，曲線開口向上，存在最低值°Pn、E二條曲線的最低值，也就是CI3O1PS參數(shù)TG最佳值，分別為28.0、,16.甘蔗1997年第4卷第4期研究操討24.0S，相應(yīng)CV%值為5.54、2.94%°說

6、明TG在24.028、OS范圍內(nèi),該儀器處于較穩(wěn)定狀態(tài)，重現(xiàn)性好.TG為25.0、3。.0，時(shí)，？（1的平均值分別為19.27,19.35umolCO,m諾一2.2不同空氣流速（AF）對(duì)凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（E）的影響空氣流速是指外界進(jìn)入CI-301PS的空氣（或CO。流速,它以擴(kuò)散阻力、蒸騰、葉溫和氣孔張開程度等為媒介，影響葉片光合作用，從而影響C1-301PS測(cè)定的穩(wěn)定性，而且直接影響著Pn、E的削定值血4Pn和E隨著AF的提高而逐漸增大。由圖2可看出，AF由低到高，Pn、E的變異系數(shù)也隨之呈拋#敷PnES數(shù)估計(jì)Prob.>T參數(shù)估計(jì)Prob.>T著距71.8】0.01

7、5535.750.0124*TG-4.730.0436-2.730.0240*TGXTG0.08440.04170.05680.0275.表1不同TG處理的Pc和E變異系敷回歸方程*敷改家性測(cè)瞼物線變化。由表2可見，兩者拋物線方程各個(gè)參數(shù)均顯著（PV0.05）,表明Pn、E的變異系數(shù)確實(shí)隨著AF呈二次曲線變化，且由于二次項(xiàng)參數(shù)值也大于零，曲線開口向上，有最低值，分別為0.51,0.66LPM（升/分鐘），變異系數(shù)相應(yīng)為3%。結(jié)果表明，AF在0.51-0.66LPM范圍內(nèi)，該儀器穩(wěn)定性較好。AF為0、50、0.60LPM,Pn的平均值相應(yīng)為20.02、20.42pumolCO2*

8、m':*s1o圖2不同AF處理與Pn和E變異系敷的關(guān)系圖2不同AF處理與Pn和E變異系敷的關(guān)系*2不同AF處理的Pn和E變異系般方程件敷真著性測(cè)驗(yàn)#ftPnEProb.>T參數(shù)估計(jì)Prob.>T戳距AFAFxAF44.750.028035.330.0001-149.680.0410-92.370.0003*145.330.033569.940.0005*BB1不同TG處理與Pn和E變異系敗的關(guān)系研究探討甘蔗1997年第4卷第4期17-2.3時(shí)間間隔（TG）和空氣流速（AF）兩者的二次曲面分析表3TG和AF對(duì)Pn與E變異系敗的二次曲面響應(yīng)方程F測(cè)驗(yàn)回歸項(xiàng)PnE自由度DF平方和

9、SSProb.>F自由度DF平方和SSProb.>F城件項(xiàng)23337.840.0046"2225.240.0874二互項(xiàng)Z3178.960.0057*'2565.660.0036，交次項(xiàng)116.280.80721732.980.0002*敏回歸56532.990.0015*51523.88o.oooi,時(shí)間間隔（TG）和空氣流速（AF）對(duì)凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（E）變異系數(shù)的二次曲面響應(yīng)方程F測(cè)驗(yàn)列于表3。除Pn變異系數(shù)的交互項(xiàng)未達(dá)顯著水平和E變異系數(shù)的線性項(xiàng)接近顯著水平外，其它回歸項(xiàng)均達(dá)顯著水平°Pn、E二次曲面回歸方程參數(shù)顯著性測(cè)驗(yàn)列于表4.除

10、交互項(xiàng)參數(shù)未達(dá)顯著水平，其它參數(shù)均達(dá)顯著水平，說明Pn、E變異系數(shù)確實(shí)隨WTG和AF的變化呈二次曲面變化。經(jīng)嶺崎回歸分析求得Pn、E變異系數(shù)的二次曲面程，自變量AF、TG最佳值分別為AF=O.53LPM,TG=28.7S;AF=O.§3LPM,TG=°2.9S,AF提高，TG可相應(yīng)降低。這跟TG、AF與Pn和E變異系數(shù)一元回歸分析一致。表4TG和AF對(duì)Pn與E變異系散的二次曲面方程，敷的顯著性測(cè)臉套ftPnE敷估計(jì)Prob.>Tm奸Prob.>T截距109.1460.0005*75.240.oooo*,AF-162.860.0265*-125.160.0001*

11、TG-4.740.0162*-2,940.0004*"AFxTG246.110.0117*61.500.0085TGXAF0.30960-80722.08350.0002,TGaTG0.07960.0461/0.03560.0273*3討論與小結(jié)光合作用研究一直是植物生理學(xué)與生態(tài)學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域，植物光合速率的測(cè)定是光合作用研究的重要手段之一。植物光合速率的測(cè)定常用方法有測(cè)定有機(jī)物質(zhì)積累、。2釋放和CO,的吸收三神類型，而后者是目前最常用的光合測(cè)定技術(shù)Qci301PS根據(jù)葉室內(nèi)CO2同化量計(jì)算出凈光合速率，它有封閉式和開放式兩種氣路系統(tǒng),開放式氣路系統(tǒng)以CI301CO：氣體分析儀

12、（Cl301GA.是CI一301PS的主體部分）中氣蒙為動(dòng)力，外界空氣（或CO?）從進(jìn)口1進(jìn)入CI-301GA,穩(wěn)定一小段時(shí)間后從出口處進(jìn)入葉室，再流經(jīng)三通管從進(jìn)口2進(jìn)入CI一301GA,與進(jìn)口1的空氣（或COQ混合，形成開放式氣路系統(tǒng)。三通管用于釋放葉室內(nèi)過多的CO»CI-301GA.內(nèi)有2個(gè)氣泵和4個(gè)閣門，用以潢足開路、閉路兩種氣路測(cè)貧方法以及根據(jù)使用者的要求調(diào)節(jié)基氣流速（AF）°CI301CO2,體分析儀測(cè)出葉室出氣口與進(jìn)氣口CO,濃度之差，并按下式計(jì)算出凈光合速率和蒸騰速率；Pnwxa.r*wv乂273乂Py.1y.10000Pn一WXAC,W-XT?X1X-式中w

13、為每單位葉面積質(zhì),流速（molm->sT»AC為葉室出氣口與進(jìn)氣口的CO?濃度之差，V為氣體流速（LPM）,Ti為空氣溫度（K）,P為大氣壓力（Pa）,A為葉面積（cm2）.E=XWX103,e°=HrcXe,e）=Hr,Xe,Pe。e.=6.13753'10-冬期小"-奈八nw.m式中e°（e,）為葉室出口（進(jìn)口）水勢(shì)（Pa）、P為大氣壓力（Pa）,c.為測(cè)定時(shí)空氣溫度下的飽和水勢(shì)（Pa）,Ta為測(cè)定時(shí)空氣溫度（K）,Hr°<Hr,）為葉室出口（進(jìn)口）空氣相對(duì)濕度（%）。在開放式氣路系統(tǒng)中，空氣流速是影響光合速率的重要因素

14、，要求精確控制。由表5可看出，空氣流速（AF）太低.則空氣的COz擴(kuò)散阻力便增大，甚至還會(huì)導(dǎo)致抑制蒸騰和增大氣孔阻力，使得光合速率因CO,的虧缺而下降。但AF也不可太高，否則空氣在葉室內(nèi)滯留時(shí)間太短，COz被吸收少，加大測(cè)量的相對(duì)誤差，同樣也是不利的.另外，在空氣濕度低時(shí)，AF過大還會(huì)因葉片失水過多使氣孔開度減小，降低光合速率因此，須根據(jù)葉面積的大小及葉片的光合速率，通過試驗(yàn)確定相應(yīng)的空氣流速，葉面積大、光合速率強(qiáng)的，空氣流速應(yīng)當(dāng)大些，反之則應(yīng)小些。C.作物（如甘蔗）的光合效率比一般G作物高一倍以上，同化CO?能力較高，因此，要求有較快的空氣流速和較長的時(shí)間間隔。反之，G作物要求較慢的空氣流速

15、和較短的時(shí)間間隔。表S不RAF處理的Pn、E和氣孔阻力（R）平均值比較空速0.2LPM0.3LPM0.4LPM0.5LPM0.6LPM0.7LPM0.8LPM0.9LPMPn10.9312.5415.9620.0220.4219.3219.5519.41E0.991.942.753.263.884.354.665.12R27.9217.2813.8813.0512.939.168.8513.62通過時(shí)間間隔和空氣流速以及兩者對(duì)凈光臺(tái)速率和蒸騰速率的關(guān)系進(jìn)行曲線（曲面）擬合，研究結(jié)果衰明，CI-301PS測(cè)定甘蕭光合速率和蒸騰速率所要求的AF為24.02B.0S,TG為0.510.66LPM.綜合分析認(rèn)為測(cè)定甘蔗凈光合速率和蒸騰速率最佳參數(shù)值為AF=0.60LPM,TG=25.0S,這時(shí)Pn、E變異系數(shù)分別為0.24%、2.23%,CI-301PS處于很穩(wěn)定狀態(tài)，重現(xiàn)性好。變界系數(shù)較小是該儀器兩個(gè)參數(shù)（AF、TG）的選擇標(biāo)準(zhǔn)。該儀器在甘蔗上較理想的空氣流速和時(shí)間間隔參數(shù)值是否適用其它C,作物（如玉米、高梁等）以及G作物所要求的最佳參數(shù)值是什么有待于進(jìn)一步研究.CI-301PS測(cè)定的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性除受TG和AF參數(shù)影響外，影響光合作用的環(huán)境因素也影響著該儀器的測(cè)定。因此在測(cè)定凈光合速度時(shí)，應(yīng)注意外界