光合作用測(cè)定儀的原理、發(fā)展歷史、特點(diǎn)

        光合作用計(jì)又稱(chēng)光合作用計(jì)，它測(cè)量氣體CO2濃度、空氣溫濕度、植物葉片溫度、光照強(qiáng)度、氣體流量等元素，并計(jì)算光合作用（呼吸）速率、蒸騰速率、細(xì)胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度是衡量光合作用四大指標(biāo)的儀器。
        光合作用的重要性
        1. 無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物
        綠色植物合成的有機(jī)物可直接或間接用作人類(lèi)或所有動(dòng)物的食物（如糧、油、糖等和飼草飼料、魚(yú)餌等），也可用作某些用途的原料。工業(yè)（如棉花、橡膠、糖等）。也就是說(shuō)，今天人類(lèi)所吃的食物和某些工業(yè)原料，都是直接或間接來(lái)源于光合作用。
         2、積累太陽(yáng)能
        光合作用形成的有機(jī)質(zhì)中儲(chǔ)存的化學(xué)能，不僅被植物本身和所有異養(yǎng)生物利用，而且還是人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)和活動(dòng)更重要的能源。人類(lèi)所使用的能源，如煤炭、天然氣、木材等，都是現(xiàn)在或過(guò)去的植物通過(guò)光合作用形成的。因此，光合作用是當(dāng)今能源的主要來(lái)源。
         3. 環(huán)保
        從去除空氣中過(guò)多的CO2，補(bǔ)充O2消耗的角度來(lái)看，綠色植物被認(rèn)為是一種自動(dòng)空氣凈化器。
        光合作用的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。光合作用是地球上普遍存在的*過(guò)程，是其他生物生存的基礎(chǔ)。光合作用儀有助于深化光合作用的研究。
        光合作用儀原理
        測(cè)定光合速率的方法很多，但大多是根據(jù)對(duì)CO2的吸收來(lái)測(cè)定光合速率的。光合作用儀采用紅外CO2氣體分析儀方法測(cè)量光合速率。
         1、CO2測(cè)量
        紅外氣體分析是基于由不同原子組成的具有偶極矩的氣體分子，如CO2、CO、H2O、SO2、CH3、NH4、NO等，它們特異于2.5~25um的紅外光區(qū)吸收帶， CO2在中紅外區(qū)有4個(gè)吸收帶，其中4.26um的吸收帶較強(qiáng)，不干擾H2O。紅外 CO2 分析是通過(guò)檢測(cè) CO2 在 4.26um 光譜上的吸收來(lái)測(cè)量光合作用過(guò)程中 CO2 的變化。因?yàn)镃O2吸收的4.26um紅外光能量與其吸收系數(shù)（K）、氣體濃度（C）和被測(cè)氣室長(zhǎng)度（L）有關(guān)，服從比爾-朗伯定律：E=Eoe-KCL
        由于測(cè)量?jī)x器在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)確定Eo（一次初始能量）和L（氣室長(zhǎng)度），-K、e為常數(shù)，E（測(cè)量結(jié)束時(shí)的能量）與C具有相同的值（被測(cè)氣體濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系），CO2濃度可以通過(guò)測(cè)量E來(lái)測(cè)量。
        紅外CO2分析的優(yōu)點(diǎn)： ①靈敏度高，可測(cè)量1.0、0.5甚至0.1uml·mol-1（即ppm）的CO2濃度； ②反應(yīng)快，反應(yīng)時(shí)間短，可測(cè)光合速率的瞬時(shí)變化； ③ 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化測(cè)量。
        光合作用分析儀采用單片機(jī)智能化管理技術(shù)。除了監(jiān)測(cè)光合作用過(guò)程中CO2的變化外，還測(cè)量相應(yīng)的光合有效輻射和溫度，并根據(jù)這些測(cè)量參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)的光合速率（Pn）。水分利用效率，氣孔導(dǎo)度。
         2、測(cè)溫原理
        溫度傳感器采用高精度傳感器，測(cè)溫電路采用三線經(jīng)典恒流源測(cè)溫電路。
         3. 光合有效輻射的測(cè)定
        光合有效輻射（PAR）是指植物吸收并參與光化學(xué)反應(yīng)的太陽(yáng)輻射光譜成分。一般光譜范圍為400～760nm。該技術(shù)的原理是：PAR測(cè)量采用多層疊加濾光片和光敏半導(dǎo)體技術(shù)，即利用硅光電二極管利用光電響應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能。 P區(qū)和N區(qū)之間形成光電動(dòng)勢(shì)，連接PN結(jié)，電路中有電流流過(guò)，電流的大小與光強(qiáng)有關(guān)。
        光合作用分析儀的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，動(dòng)態(tài)范圍寬，溫濕度特性?xún)?yōu)良，幾乎沒(méi)有疲勞特性。硅光電二極管的短路電流與光強(qiáng)具有良好的線性關(guān)系。
        光合作用分析儀的發(fā)展歷程
        簡(jiǎn)單配置階段：
        光合作用分析儀在1950年代初開(kāi)始使用，其配置比較簡(jiǎn)單，只有葉室（或同化箱）及相應(yīng)的氣路和氣泵等配置，采取人工直讀和計(jì)算。
        復(fù)雜配置階段：
        為提高測(cè)量速度，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，光合作用分析儀配備了多個(gè)轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的記錄裝置，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多點(diǎn)多通道測(cè)量。另外，為了提高測(cè)量精度和控制測(cè)量條件，一些光合作用儀配備了葉室環(huán)境控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。
        便攜式多功能智能舞臺(tái)：
        這一階段是80年代中期上市的單片機(jī)、集成電路和傳感器技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。單片機(jī)對(duì)光合作用測(cè)量過(guò)程中涉及的CO2、溫度、濕度、光強(qiáng)、流量等參數(shù)進(jìn)行各種計(jì)算，大大提高了測(cè)量效率。
        同時(shí)光合作用儀配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，可存儲(chǔ)大量測(cè)試數(shù)據(jù)。環(huán)境因素通過(guò)附加葉室、溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；光合作用分析儀的生產(chǎn)特點(diǎn)是體積小、重量輕、測(cè)量速度快、功能多、操作方便，特別適合野外測(cè)量。
        光合作用儀的特點(diǎn)
        1、光合儀利用數(shù)據(jù)采集儀與二氧化碳分析儀、葉室通訊，接收傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采樣周期快，計(jì)算準(zhǔn)確。它可以測(cè)量植物的光合作用（呼吸）速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度。
         2、光合儀軟件界面友好，各種傳感器實(shí)時(shí)曲線顯示，操作簡(jiǎn)單。
         3、光合作用儀交直流兩用，使用時(shí)間長(zhǎng)。并且可以配備太陽(yáng)能電池板，方便在現(xiàn)場(chǎng)充電。
         4、光合作用儀功能多，可根據(jù)您的需要進(jìn)行閉路光合作用、閉路呼吸、開(kāi)路呼吸和環(huán)境因子連溪采集記錄。
         5、光合作用葉室設(shè)計(jì)小巧玲瓏，葉室配件適合各種葉片。
         6.光合作用器使用方便。體積小，重量輕，可以隨身攜帶。氣路與電路清晰連接，運(yùn)行方式、測(cè)量計(jì)算結(jié)果一目了然。