在生態(tài)學(xué)與農(nóng)林科學(xué)研究領(lǐng)域, 測(cè)量植物光合速率是揭示生態(tài)系統(tǒng)功能和植物生長(zhǎng)機(jī)理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它不僅反映了植物的健康狀況，還是評(píng)估大氣碳循環(huán)與全球氣候變化的重要指標(biāo)。然而，如何精準(zhǔn)獲取一個(gè)可靠的光合速率值并非易事，涉及到眾多細(xì)節(jié)和變量的影響。本文將詳細(xì)探討選擇合適的研究對(duì)象、創(chuàng)建理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及有效執(zhí)行實(shí)驗(yàn)策略等方面的內(nèi)容，幫助讀者深入了解這一復(fù)雜的科學(xué)領(lǐng)域。

1. 選擇適宜的研究對(duì)象

   1.1 選定目標(biāo)物種：選擇具有代表性的植物種類是關(guān)鍵的第一步。為了獲取有普遍意義的數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以考慮使用一些廣泛分布且具有生態(tài)學(xué)重要性（例如固氮作用）的植物種類。不建議用常見(jiàn)的室內(nèi)觀葉植物，如萬(wàn)年青、綠蘿、發(fā)財(cái)樹(shù)、吊蘭等做試驗(yàn)材料，因?yàn)檫@些植物葉片在白天光照下往往測(cè)出的Pn值大多在0附近波動(dòng)。

   1.2 考慮植物生理特性：不同類型的植物（如C3/C4植物或CAM植物）在光合作用機(jī)制上存在差異，這會(huì)影響其對(duì)光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度反應(yīng)的能力，因此需要針對(duì)所選的特定類型調(diào)整相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件。C3植物通常在高CO?濃度下表現(xiàn)出更高光合效率;C4植物能在較強(qiáng)光照條件下維持較高光合成率;CAM植物則傾向于夜間開(kāi)放氣孔減少水分損失。

   1.3 選擇健康的植物：確保植物沒(méi)有受到病蟲害或其他脅迫的影響，通常選擇全部展開(kāi)、健康的葉片進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)檫@些葉片的光合能力相對(duì)穩(wěn)定。

   1.4 選擇合適的生長(zhǎng)階段：不同生長(zhǎng)階段的植物光合能力可能有所不同，因此需要根據(jù)研究目的選擇合適的生長(zhǎng)階段進(jìn)行測(cè)量。例如，苗期的植物可能還在適應(yīng)外界環(huán)境和內(nèi)部變化的階段，一般情況下，成熟的葉片光合速率較高，而幼葉或老葉的光合速率可能較低，因此需要選擇合適的時(shí)間窗口進(jìn)行測(cè)量。

   1.5 考慮葉片位置：葉片在植物上的位置也會(huì)影響光合速率，通常來(lái)說(shuō)，向陽(yáng)的葉片光合速率會(huì)高于背陰的葉片。因此，在選擇測(cè)量材料時(shí)，可以考慮選擇植物上不同位置的葉片進(jìn)行測(cè)量，以獲得更全面的數(shù)據(jù)。

2. 創(chuàng)造合適的環(huán)境條件

   2.1 光照強(qiáng)度：充足的光照對(duì)于啟動(dòng)光合作用至關(guān)重要，需確保研究對(duì)象受到足夠的日照輻射量。晴天中午的光強(qiáng)常超過(guò)植物的光飽和點(diǎn)，很多C3植物，如水稻、小麥、棉花、大豆、毛竹、茶花等都會(huì)出現(xiàn)光抑制，輕者使植物光合速率暫時(shí)降低，重者葉片變黃，光合活性喪失。

   光照時(shí)間：對(duì)放置于暗中一段時(shí)間的植物照光，起初光合速率很低或?yàn)樨?fù)值，要光照一段時(shí)間后，光合速率才逐漸上升并趨與穩(wěn)定。從照光開(kāi)始至光合速率達(dá)到穩(wěn)定水平的這段時(shí)間，稱為“光合滯后期"(lag phase of photosynthesis)或稱光合誘導(dǎo)期。一般整體葉片的光合滯后期約30～60min，因此如光照強(qiáng)度不足時(shí)，需要對(duì)植物進(jìn)行一段時(shí)間的紅藍(lán)光誘導(dǎo)：20-30min。

   2.2 溫度：光合作用有一定的溫度范圍和三基點(diǎn)，三基點(diǎn)包括光合作用的溫度min、溫度max和最適溫度。光合作用的溫度min和溫度max是指該溫度下表觀光合速率為零，而能使光合速率達(dá)到最高的溫度被稱為光合最適溫度。從表4-6中可以看出，光合作用的溫度三基點(diǎn)因植物種類不同而有很大的差異，C4植物的熱限較高，可達(dá)50～60℃，而C3植物較低，一般在40～50℃。耐低溫的萵苣在5℃就能明顯地測(cè)出光合速率，而喜溫的黃瓜則要到20℃時(shí)才能測(cè)到；耐寒植物的光合作用冷限與細(xì)胞結(jié)冰溫度相近；而起源于熱帶的植物，如玉米、高粱、橡膠樹(shù)等在溫度降至10～5℃時(shí)，光合作用已受到抑制。光合作用的最高溫度會(huì)造成：一是由于膜脂與酶蛋白的熱變性，使光合器官損傷，葉綠體中的酶鈍化；二是由于高溫刺激了光暗呼吸，使表觀光合速率迅速下降。

         2.3 水分：水為光合作用的原料，沒(méi)有水不能進(jìn)行光合作用，但是用于光合作用的水不到蒸騰失水的1%，因此缺水影響光合作用主要是間接的原因。

在相同光強(qiáng)時(shí)，通常下午的光合速率要低于上午的光合速率，這是由于經(jīng)上午光合后，葉片中的光合產(chǎn)物有積累而發(fā)生反饋抑制的緣故。當(dāng)光照強(qiáng)烈、氣溫過(guò)高時(shí)，光合速率日變化呈雙峰曲線，大峰在上午，小峰在下午，中午前后，光合速率下降，呈現(xiàn)“午睡"現(xiàn)象(midday depression of photo-synthesis)，且這種現(xiàn)象隨土壤含水量的降低而加劇。引起光合“午睡"的主要因素是大氣干旱和土壤干旱。在干熱的中午，葉片蒸騰失水加劇，如此時(shí)土壤水分也虧缺，那么植株的失水大于吸水，就會(huì)引起萎蔫與氣孔導(dǎo)度降低，進(jìn)而使 CO2吸收減少。另外，中午及午后的強(qiáng)光、高溫、低. CO2濃度等條件都會(huì)使光呼吸激增，光抑制產(chǎn)生，這些也都會(huì)使光合速率在中午或午后降低。

FS-3080H儀器測(cè)量功能

測(cè)量功能

進(jìn)氣、出氣CO₂濃度；進(jìn)氣、出氣濕度、空氣溫度、氣體流量、葉片溫度、葉室內(nèi)光合有效輻射強(qiáng)度（PARin）、環(huán)境光合有效輻射(PARout)、大氣壓力。

計(jì)算功能

光合速率、蒸騰速率、氣孔水汽導(dǎo)度，氣孔阻抗、胞間CO₂濃度、瞬時(shí)水分利用率、蒸騰比、基于葉室溫度的VPD、CO₂差值、RH差值等參數(shù)

控制功能

流量的自動(dòng)控制

測(cè)量時(shí)間的控制

開(kāi)路光合測(cè)量方式的選擇

閉路光合測(cè)量方式的選擇

曲線功能

光合曲線、蒸騰曲線

界面功能

參數(shù)、測(cè)量值、計(jì)算值、系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)顯示

參數(shù)輸入

試驗(yàn)名稱可輸入或自動(dòng)生成，氣孔比、測(cè)量時(shí)間、數(shù)據(jù)記錄次數(shù)、氣泵流量可手動(dòng)輸入。

輸出導(dǎo)出

通過(guò)USB線連接電腦導(dǎo)出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以excel格式顯示。