植物光合速率.土壤呼吸速率等因子的测定

植物光合速率、土壤呼吸速率等因子的测定

姓名 班级 学号

一、 实验目的

1、 熟悉便携式光合作用测定系统和土壤呼吸测定仪的使用,并掌握植物个体叶片净光合速

率、蒸腾速率测定和土壤呼吸率测定的基本方法。

2、 了解植物效能的意义；熟悉植物效能仪、气孔计等仪器的使用。 3、 学习通过植物比叶面积（Specific Leaf Area, SLA）测定，植物群落叶面积指数（Leaf Area

Index, LAI）测定，分析不同植物群落特征变化，认识不同植被群落的空间结构特征。 4、 掌握测定与分析植物群落叶面积指数与比叶面积的基本原理，熟悉实验方法与程序，了

解仪器的工作原理并正确操作。

二、 实验原理

土壤呼吸速率及植物光合速率的测定，实验采用LCi 便携式光合仪。该仪器应用红外气体分析原理，通过精密测量输入和排除的CO2浓度差，可获得土壤呼吸作用速率和植物光合作用速率。根据叶片表面的水分的变化可获得植物蒸腾作用速率。

植物的效能可通过PEA植物效能仪对叶绿素荧光感应现象的测定而测定。该仪器工作原理是当叶子处在黑暗中一段时间后，突然受到光线照射时，叶绿素立即发生荧光感应。荧光感应强度与光合作用效率密切相关。 PEA植物效能仪可以检测到微弱的荧光感应，并且通过微电脑计算出各种生理参数。

对于植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定，可采用LI－3000叶面积仪和LAI－2000冠层仪。它们的工作原理是LI－3000叶面积仪采用电子扫描方法，测量计算叶面积大小。LAI－2000冠层仪利用一个“鱼眼”光学传感器进行辐射测量来计算叶面积指数和其它冠层结构。冠层以上和冠层以下的测量用于决定5个角度范围内的光线透射，LAI是通过植被冠层的辐射转移模型来计算的。

三、 测量地点及仪器

测量地点：中山大学南校区竹园

实验仪器：LCi 便携式光合仪、PEA植物效能仪、LI－3000叶面积仪、

LAI－2000冠层仪等

四、 实验操作

1、 土壤呼吸速率的测定

（1） 在竹园中选取测定地点，将不锈钢底座插入待测土壤中 （2） 将有机玻璃呼吸罩套住底座

（3） 调节仪器，待其内外气体平衡后，选定“soil pot” ，再次调节达到内外气体平衡 （4） 按确定键，测定土壤呼吸速率

（5） 待示数稳定后，开始读数，并记录。 2、 植物光合作用速率的测定

（1） 选取竹园中龟背竹芋、苎麻两种植物进行光合速率的测定 （2） 调节仪器，待其内外气体平衡，平衡后，选定“broad”，再次调剂平衡 （3） 按确定键，分别测定两种植物的光合速率 （4） 待示数稳定后，开始读数，并记录。

3、 植物效能的测定

（1） 选取龟背竹芋、假臭草、苎麻三种植物作为测定对象

（2） 调节PEA植物效能仪，完毕后，对植物的一个叶片进行15min暗处理

（3） 测定。电极插入待测液中，读取电导率数值。同样将酸度计插入水中，测定水体pH （4） 记录。记录好各水样的电导率和pH。

4、 植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定

1、 在竹园中选取两个植物群落，分别为竹园群落和苎麻群落

2、 利用AI－2000冠层仪分别测定竹园群落和苎麻群落的LAI、SEL、DIFN

3、 采集鸡蛋花、竹叶和合果芋三种植物的叶子，利用LI－3000叶面积仪分别测定三种植

物的叶面积指数 4、 详细记录所测的数据

五、 实验结果与分析

5.1竹园中土壤呼吸强度测定

表1 竹园中土壤呼吸强度测定

指标 ACER-2·-1重复1 5.03

重复2 5.20

重复3 4.80

2与土壤温度、水分有关，在一定的范围内，土壤呼吸强度随土壤温度、土壤水分的升高而增大。且土壤呼吸也表现出规律性的日变化和季节性变化。在一天中土壤呼吸强度在白天较大，在夜晚较低：在一年中，土壤呼吸强度在夏季较高，在其他季节较低。

5.2植物光合作用速率的测定

表2植物光合作用速率的测定

指标

A（光合速率： μmolCO2·m-2·s-1） E（蒸腾速率 μmolH2O·m-2·s-1）

龟背竹芋 1.20

0.50

苎麻 3.45

10.23

结果分析：两种植物的光合速率和蒸腾速率均是在同一时间测定，结果显示龟背竹芋的光合速率、蒸腾速率均显著低于苎麻。这说明在同一群落中苎麻的初级生产率要大于龟背竹芋，相应的也会有更多的生物量。

另外发现两种植物的光合速率和蒸腾速率表现出相同趋势的升降关系，因此推测植物的光合速率的增大有助于蒸腾速率的增大，而蒸腾速率的增大同样也有助于光合速率的增大，两者之间有相互促进的关系。

5.3植物效能的测定

表3 不同植物效能的测定

序号 龟背竹芋

假臭草 FoFmFv/Fm

合果芋 FoFmFv/Fm

Fo Fm Fv/Fm

重复1 702 3512 0.800 774 3689 0.792 757 3964 0.809

716 3719 0.806 586 3422 0.829 重复2 788 4077 0.807

3704 0.799 671 3693 0.819 平均值 745 3794 0.804 745 结果分析：各植物的三个主要荧光参数值如上表所示。Fo表示植物初始荧光产量，Fm

表示植物最大荧光产量，当植物本身的生理变化如衰老和缺素、高温、低温及干旱等逆境胁迫如都能够直接或间接地降低植物的Fo和Fm。

Fv/Fm表示PSⅡ量子产量，反映PSⅡ反应中心最大光能转换效率，Fv/Fm正比于光化学反应的产量，并且与净光合作用的产量密切相关，通过Fv/Fm可反映出植物对光照利用的效率。

5.4植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定

结果分析：经测定，竹树群落的LAI为 1.50，苎麻群落的LAI为2.36，两者的叶面积标准误（SEL）分别为0.20和0.18，测定误差在可接受范围内。

两个群落的LAI数值表明苎麻群落的叶面积指数较大，有更多的“挡光物体”，这反映苎麻群落中树木生长排列较为密集，竹园群落树木排列较为稀疏。另外，通过实际观察到的群落特征也与由数据分析出的相符。

竹树群落的DIFN为0.268，苎麻群落的DIFN为0.129，表明竹树群落有更多的未被叶片遮挡的天空部分，即说明竹树群落比苎麻群落更空旷，这一结果与上面分析SEL时的结果相一致。

表5反映不同植物的叶片特征。通过LI－3000叶面积仪可直接测定出各种叶片的面积大小，若再称量叶片的重量，则可计算出叶片的比叶面积SLA。SLA是衡量叶片光合作用性能的一个参数。是指单位叶片重量（干重或鲜重）的叶面积，但通常用干重来表示，表示叶片的厚薄。