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便攜式光合儀使用說明

更新時間:2013-08-30點擊次數:4701

             SY-1020便攜式光合儀使用說明

一、光合測定基本原理

地球上的植物均是以光合作用為基本物質生產過程,特別是人類賴以生存的糧食生產過程95%以上的物質均是通過作物將空氣中CO2和根部吸收的水分,在太陽光所提供的能量和葉片的葉綠體中合成的有機物質,這種植物將CO2和水合成有機物質放出氧氣的過程稱為光合作用。如何測定出光合作用的速率,對廣大農業(yè)科技者和從事植物類研究人員是十分重要的。

測定光合速率的方法很多,但應用zui多是根據CO2的吸收測定光合速率。本機利用快速準確的紅外線CO2氣體分析儀法。

1、CO2測定

紅外線氣體分析根據由異原子組成的具有偶極矩的氣體分子如CO2,CO,H2O,SO2,CH3,NH4,NO等在2.5~25um的紅外光區(qū)都有特異的吸收帶,CO2在中段紅外區(qū)的吸收帶有4處,其中4.26um的吸收帶zui強,而且不與H2O相互干擾。紅外線CO2分析就是通過檢測CO2對4.26um光譜的吸收來測定光合作用過程中CO2的變化量。因為CO2吸收的4.26um紅外光能與其吸收系數(K)、氣體的濃度(C)和測定的氣室長度(L)有關,并服從比爾一蘭伯特定律:E=Eoe-KCL      

因為測定儀在設計過程中將確定了Eo(初級始發(fā)能量)和L(氣室長度),-K,e為常數,而E(測定未端的能量)就有了與C(被測氣體濃度)的對應關系,通過測定E就可測定出CO2濃度。

紅外線CO2分析的優(yōu)點:①靈敏度高,可以測定到1.0、0.5甚至0.1uml.mlo-l(即ppm)的CO2濃度;②反應快速,響應時間短,可測定出光合速率瞬時變化;③易實現自動化,智能化的測定。

光合測定儀采用單片機的智能管理技術,除了監(jiān)測光合作用過程中的CO2變化外,還測定相應的光合有效輻射(PAR)、溫度,并根據這些測定參數自動計算出相應的光合速率(Pn),水分利用率(We),氣孔導度(Cleaf)。

2、溫度測定原理

溫度傳感器采用德國賀氏高精度PT100傳感器,測溫電路采用三線制經典恒流源測溫電路。

3、光合有效輻射測定

 光合有效輻射(PAR)是指植物吸收并參與光化學反應的太陽輻射光譜成份。一般光譜范圍多采用400~760nm,該技術原理為:PAR測定采用多層疊加濾光和光敏半導技術,即采用硅光電二極管,利用光生伏應將光能轉化為電能,在光照照射下能在P區(qū)和N區(qū)之間形成光生電動勢,把PN結連接起,電路中就有電流流過,電流大小與光照強度成相關性。其優(yōu)點是穩(wěn)定性好和重現性好,動態(tài)范圍寬,溫濕度特性優(yōu)良和幾乎沒有疲勞特性。硅光電二極管的短路電流與光照強度有較好的線性關系,當選擇適當的濾光片對光譜進行選擇,則硅光電二極管輸出電流即和所選光譜的光強呈線性關系。具體電路為:

二、光合儀工作原理及系統(tǒng)結構

1、工作原理

 光合測定儀是利用*的單片機技術對相應的CO2濃度、溫度和光合有效輻射(PAR)傳感器信號進行采集,經數據處理計算出光合速率(Pn)同時可顯示、數據存儲的(見圖4)。

2、系統(tǒng)結構

系統(tǒng)主要由二個部分構成,①葉室;其功能將被測葉片夾住,形成固定被測空間和取樣,同時內裝有溫度傳感器,在葉室柄上方有光合有效輻射傳感器(PAR)。在測定光合作用光合有效輻射的變化量(0-2500uEem-2s-1)和溫度變化量(0-50℃),各傳感器相對應的均是標準電壓(0-5V)供處理中心,葉室通過葉室信號電纜和氣路管與主機相連,進行相應的開路或閉路測定;②主機機箱內裝有二氧化碳分析系統(tǒng)和處理中心,前者主要測定光合作用過程中CO2的濃度變化,并將CO2濃度變化量(O-1500ppm)轉化為AD電路所需的標準電壓訊號(0-8.4V);處理中心將輸入的3種模擬量(CO2、PAR、T)進行多路選擇、模數(A/D)轉換、數據采集與濾波,計算并將測定結果顯示和存貯。

三、光合測定儀的性能及用途

光合測定儀主要用于農作物、果蔬、牧草等植物的光合速率的測定,該儀器具有以下特點:

特殊配置:選用*的單片機對測定過程中各路變化的信號進行自動采集和處理,配置全點陣液晶寬屏顯示器,可實現多信息的菜單式顯示和光標引導下的簡便操作;可進行數據存儲。

使用方便:體積小,重量輕,可隨身攜帶,單人操作,任意移動,氣路和電路連接明確,操

作方式及測定,測定時裝卸葉片十分方便。

性能優(yōu)良:測量的穩(wěn)定性、精度、重視性和時間響應都非常好,同時測定光合速率(PN)、二氧化碳濃度(CO2)、光合有效輻射(PAR)和溫度(T)等項指標。

適用廣泛:配有不同類型的葉室、能廣泛用于大田作物、果樹、蔬菜、森木、牧草等多種植物不同形狀葉片的測定。配有標準化免維護鋰電池,可進行交、直流兩種方式供電。

技術參數:

測定項目

測定量程

精度

CO2

0-1500PPm

±3PPm

TC(空氣溫度)

0-50℃

±0.5%

TL(葉片溫度)

0-50℃

±0.5%

RH(葉室濕度)

0-100%

±3%

胞間CO2

0-1500PPm

±3PPm

PAR

0-2500µmolm-2•s-1   

±5%

Pn(光合速率)

 

 

Tr(蒸騰速率)

 

 

We(水分利用率)

 

 

Cleaf(氣孔導度)

 

 

 

 

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