2. 红外线CO2气体分析仪法的优点

迅速而准确 简单而方便 整体而连续 智能化
二、仪器的基本组成

主要由光源、气室和检测器组成
CO2 红 外 光 源
1 2
气 室
检 测 器
三、仪器的工作原理


红外线（infrared）是波长在0.75～ 400 µ m范围内的电磁波。红外线按其波 长长度划分：25～400 µ m为远红外线； 2.5～25 µ m为中红外线；0.75～2.5 µ m为近红外线。 不同气体对红外线的吸收不同。由同种 原子组成的气体分子如N2、H2、O2等均 不吸收红外线。只有由异种原子组成的 气体分子如CO、CO2、CH4、H2O等可 以吸收红外线。
六、在植物生理研究中的应用




测定光合速率 测定呼吸速率 作光—光合作用曲线：光补偿点，光饱和点，表观 量子产额，量子效率 作CO2—光合作用曲线：CO2补偿点，CO2饱和点 作温度—光合作用曲线：光合作用最低温度，最适 温度，最高温度 测定光呼吸速率：零气法；外推法 测定蒸腾速率；气孔导度等
P
F
C
D A
P
F
D
P. 气泵
开放式气路系统 F. 流量计 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算
C F 273 .15 P Pn S 22.4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 S——叶片面积，m2。 F——气体流量，L/s。 t——同化室的温度，℃ P——为气压，MPa。
红外线 CO2气体分析仪器的 结构、原理、使用及在植物 生理研究中的应用
一、引言

植物在生命活动过程中，常伴有CO2的释 放与吸收。CO2量的变化能标志植物生理 生化活性的强弱。 光

CO2+H2O
光合细胞
பைடு நூலகம்
(CH2O)+O2
1.光合作用测定方法

改良半叶法 PH比色法 氧电极法 红外线CO2气体分析仪法
Conductance to H 2 O (mol H 2 O m -2 s -1 )
Reference cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 ) Sample cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 ) Intercellular CO 2 concentration (μmol CO 2 mol -1 )
LI-6400便携式光合作用测定系统
一、仪器
二、仪器的优点

1、叶室环境可以调控。如可以测在不同温度、 光强、CO2浓度下的光合作用。


2、测定参数多。
3、数据可存储，可与计算机连接。
4、反应灵敏。
5、固定叶面积，仪器自动计算各参数结果。
三、可测定的主要参数

Photosynthetic rate (μmol CO 2 m -2 s -1 )
1 2 30
显示器
四、仪器的标定

绝对值标定法 差分值标定法
绝对值标定法

调零
参比室 0 分析室 0 1 2 0
显示器
绝对值标定法

调满刻度
参比室 0 分析室 330 1 2 330
显示器
差分值标定法

调零
参比室 300 分析室 300 1 2 0
显示器
差分值标定法

调满刻度
参比室 300 分析室 330 1 2 30
三、仪器的工作原理


红外线经过CO2气体分子时，其辐射能量减 少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气 体的吸收系数（K）、气体浓度（C）和气 体层的厚度（L）有关，并符合朗伯—比尔 定律，可以用下式表示： KCL E=E0e 式中：E0——入射红外线的辐射能量； E——透过的红外线的辐射能量。
显示器
五、IRGA法测定光合速率 的气路系统

开放式气路系统 密闭式气路系统
1.开放式气路系统

该系统用双气室IRGA，以气泵为动力， 将流经同化室前的空气（参比气体）泵 入参比气室，流经同化室后的空气（样 本气体）泵入分析气室，最后将气体排 出，由仪器测出参比气体和样本气体的 CO2浓度差，根据气体流量、同化室中 叶片的面积，求出叶片的光合速率。
三、仪器的工作原理

CO2 气体能吸收红外线四个区段的能量， 吸 收 峰 的 波 长 分 别 在 ： 2.66 µ m 、 2.77 µ m、4.26 µ m、14.99 µ m，其吸收率分 别为 0.54 ％、 0.31 ％、 23.2 ％、 3.1 ％。 峰值为 4.26 µ m 的吸收率最高，在 CO2 浓 度较低时，在特性波长（ 4.26 µ m ）下， 被CO2气体吸收的红外线辐射能量与CO2气 体的浓度呈线性关系。
C V 273 .15 P Pn t S 22 .4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 Δt——测定时间，s。 S——叶片面积，m2。 V——同化室（包括气路系统）体积，L。 t——同化室的温度，℃。 P——为气压，MPa。

Transpiration rate (mmol H 2 O m -2 s -1 )
Reference cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Sample cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Relative humidity in the sample cell (%) Flow rate to the sample cell (μmol s -1 )
四、 IRGA检测原理
检测器是光电导型锑化铟半导体元件。 参比气室 红外线辐射能量不变 分析气室 红外线辐射能量减少→半导体 的电阻下降
CO2浓度→红外线辐射能量→电容变化
当在半导体外加一个稳定电流时，由于受 电阻变化的影响，输出的信号电压值也随 CO2浓度而变化。
参比室 300 分析室 330
2.密闭式气路系统

被测植物或叶片密闭在同化室中，不与 同化室外发生任何的气体交换，同化室 内的CO2浓度因光合作用而下降，可用 IRGA测定同化室内CO2浓度的下降值， 计算光合速率。
光
C
D
P
A 330
密闭式气路系统 P. 气泵 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算