iFL便攜式光合-熒光復合測量系統

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引言
多數研究者均采用文獻中的吸收值來計算J(電子傳遞速率,通常稱之為 ETR),該值在葉肉導度(gm )、羧化部位 CO2濃度(CC )、以及其他參數的計算中十分重要。若使用上面的方法(文獻中的平均值),測量誤差可能達到16.7%。而且對于許多植物脅迫來講,同時測量葉綠素熒光參數和氣體交換參數是必須的。
現在研究者通常都會選擇光合熒光連用的設備,直接測量計算葉肉導度(gm )、羧化部位CO2濃度(CC )、以及其他參數。更重要的是,聯合使用對C3植物的凍害脅迫,高溫脅迫以及干旱脅迫檢測十分有幫助。基于此,我們推出了iFL熒光光合測量系統,提供更簡單的測量方案,更可靠的測量結果。 

2  觀測系統設計
2.1 目標
系統的設計基于如下目的:
首個提供白光光源,允許葉綠體遷移測量,可導致多大30%的光化學淬滅;
首個提供葉片吸收測量,提供更可靠的J的測量,葉片吸收在健康葉片中的范圍為0.7~0.9,并隨光強不同而變化;
首個提供每次自動“匹配測量”,并具備每次IRGA自動調零;
首個提供低于和高于外界環境濕度的控制,濕度和流速可控制在固定值;
首個提供無人值守自動操作功能,按下按鍵后等待測量完成后返回;
首個提供自動后處理功能,可對Laisk protocol、Kok protocol、the Yin protocol及Flexas chamber leakage protocol進行自動后處理。
首個提供gmCc、Rd、Γ*、VcMAX和JMAX直接讀出功能
根據Loriaux 2013對Y(II)和J的FM糾正(多次飽和光閃);
8-16 小時的電池使用時間;
紅外傳感器對整個葉片區域進行葉溫測量,對葉室溫度進行更可靠的測量;


2.2 系統組成及技術指標
2.2.1 系統由如下部分組成:
系統成功將葉綠素熒光儀及光合儀集成在一起,實現一個儀器,兩種功能,并且充分考慮了野外實驗的便攜性及操作性。同時提供多種附件和額外功能,實現可靠、精確的測量。
 

2.2.2 技術指標:
 

ΦPSII或Y(II):光系統II的光量子產額
J:電子傳遞速率
PAR:光合有效輻射
α:使用RGB傳感器在葉上和葉下測量的PAR光譜的葉片吸收,并對透射光進行校正。
葉室溫度:-5℃ ~ +50℃,精度±0.2℃
葉片溫度:覆蓋70%葉片區域,-5℃ ~ +50℃,精度±0.2℃
gm:葉肉導度
Cc:羧化部位CO2濃度
Γ*:無日呼吸的CO2補償點
Rd:光下呼吸
Γ*、Rd及其他參數或常數可手動輸入
FVFM、FV/FM:可變熒光、最大熒光值、PSII的最大光化學效率
FO、FV/FO:最小熒光值,最大熒光值,其比值對某些脅迫敏感
FM’: 光化光下最大熒光值
Fs或F:穩定光照條件下的熒光值
RLC:快速光曲線
rETRMAX:最大電子傳遞速率
α:低PAR下ETR對PAR的斜率
Ik = rETRMAX
Hendrickson Quenching with NPQ
Y(NPQ), Y(NO), Y(II), NPQ, Fv/Fm
Kramer Quenching
q , Y(NPQ), Y(NO), Y(II), Fv/Fm
Puddle model parameters
NPQ, q , q , Y(II), Fv/Fm
光曲線、A/Q光響應曲線、A/Ci曲線、A/Cc曲線
飽和脈沖:具有690nm短波通濾光片的白色LED光源,7500μmol
調制光:具有690nm短波通濾光片的660nmLED
光化光:白色LED,2000μmol
遠紅光:高于740nm
PAR:0~3000μmol
檢測器&濾波器:PIN 光電二極管
 
取樣速率:根據測量協議10 ~10,000自動切換
測量持續時間:20s ~ 4000h可調
存儲:2GB閃存
數據輸出:USB,SD/MMC 2GB存儲卡
視頻輸出:HDMI
用戶界面:彩色觸摸屏
電池壽命:8~16 h
CO2: 0~3000μmols, 分辨率1μmol
H2O:0-75.5 mmols,分辨率1mmol
流速:100~500ml/min
環境控制CO2濃度:2000μmols
環境控制H2O濃度:高于或低于外界條件
環境控制溫度:高于或低于外界14℃
環境控制PAR:~2000μmols
操作溫度:5℃~45℃
尺寸:主機230mm x 120mm x 220mm,
葉室300mm x 100mm x 80mm
重量:4.48kg
 
 

3   數據處理
iFL熒光光合聯用系統的數據可直接導出為CSV格式,可直接進行數據分析和作圖等操作,也可導入其他數據分析軟件。此外,iFL本身具有強大的數據處理功能,其內置軟件可使用多種協議對數據進行后期處理。

當測量gm、Cc、Rd、及Γ*時,葉室內氣體的泄漏以及暗呼吸的擴散的測量十分重要,Flexas chamber leakage protocol 使研究者能夠測量葉室氣體的泄漏,對于已測量物種,測量結果可直接應用于其他測量和協議。

Rd和Γ*的測定用于計算gm、Cc,雖然有很多測量方法,Laisk protocol是使用最廣泛的,上圖中是一個自動測量的Laisk protocol,其參數可調。紅色曲線和它接近的白色水平線反應了多個A/Ci曲線接近的重合點。一個算法計算最近的重合點并且以白色圓圈顯示。它同樣具備von Caemmerer校正功能。

Kok protocol協議用于Rd測定。它最初用于C4植物,但也可以用于C3植物。Laisk protocol 被認為對C3植物更具有權威性。該協議使用最小二乘法線性回歸分析算法 進行作圖并在屏幕顯示。

Yin Protocol是最近出現并用于葉綠素熒光及氣體交換聯合測量中對Rd進行測定。它具有在高光強和高CO2濃度下使用的優勢,在上述環境中,該協議測量誤差更小。
產地:美國、英國
 

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