便攜式光合儀使用說明

一、光合測定基本原理

地球上的植物均是以光合作用為基本物質生產過程，特別是人類賴以生存的糧食生產過程95%以上的物質均是通過作物將空氣中CO2和根部吸收的水分，在太陽光所提供的能量和葉片的葉綠體中合成的有機物質，這種植物將CO2和水合成有機物質放出氧氣的過程稱為光合作用。如何測定出光合作用的速率，對廣大農業科技者和從事植物類研究人員是十分重要的。

測定光合速率的方法很多，但應用zui多是根據CO2的吸收測定光合速率。本機利用快速準確的紅外線CO2氣體分析儀法。

１、CO2測定

紅外線氣體分析根據由異原子組成的具有偶極矩的氣體分子如CO2，CO，H2O，SO2，CH3，NH4，NO等在2.5~25um的紅外光區都有特異的吸收帶，CO2在中段紅外區的吸收帶有４處，其中４.26um的吸收帶zui強，而且不與H2O相互干擾。紅外線CO2分析就是通過檢測CO2對４.26um光譜的吸收來測定光合作用過程中CO2的變化量。因為CO2吸收的４.26um紅外光能與其吸收系數（Ｋ）、氣體的濃度（Ｃ）和測定的氣室長度（Ｌ）有關，并服從比爾一蘭伯特定律：Ｅ＝Eoe-KCL      

因為測定儀在設計過程中將確定了Eo（初級始發能量）和Ｌ（氣室長度），-Ｋ，e為常數，而Ｅ（測定未端的能量）就有了與C（被測氣體濃度）的對應關系，通過測定E就可測定出CO2濃度。

紅外線CO2分析的優點：①靈敏度高，可以測定到1.0、0.5甚至0.1uml.mlo-l（即ppm）的CO2濃度；②反應快速，響應時間短，可測定出光合速率瞬時變化；③易實現自動化，智能化的測定。

光合測定儀采用單片機的智能管理技術，除了監測光合作用過程中的CO2變化外，還測定相應的光合有效輻射（PAR）、溫度，并根據這些測定參數自動計算出相應的光合速率（Pn），水分利用率（We），氣孔導度（Cleaf）。

2、溫度測定原理

溫度傳感器采用德國賀氏高精度PT100傳感器，測溫電路采用三線制經典恒流源測溫電路。

３、光合有效輻射測定

　光合有效輻射（ＰＡＲ）是指植物吸收并參與光化學反應的太陽輻射光譜成份。一般光譜范圍多采用400～760ｎｍ,該技術原理為：ＰＡＲ測定采用多層疊加濾光和光敏半導技術，即采用硅光電二極管，利用光生伏應將光能轉化為電能，在光照照射下能在Ｐ區和Ｎ區之間形成光生電動勢，把ＰＮ結連接起，電路中就有電流流過，電流大小與光照強度成相關性。其優點是穩定性好和重現性好，動態范圍寬，溫濕度特性優良和幾乎沒有疲勞特性。硅光電二極管的短路電流與光照強度有較好的線性關系，當選擇適當的濾光片對光譜進行選擇，則硅光電二極管輸出電流即和所選光譜的光強呈線性關系。具體電路為：

二、光合儀工作原理及系統結構

1、工作原理

 光合測定儀是利用先進的單片機技術對相應的CO2濃度、溫度和光合有效輻射（PAR）傳感器信號進行采集，經數據處理計算出光合速率（Pn）同時可顯示、數據存儲的（見圖4）。

2、系統結構

系統主要由二個部分構成，①葉室；其功能將被測葉片夾住，形成固定被測空間和取樣，同時內裝有溫度傳感器，在葉室柄上方有光合有效輻射傳感器（PAR）。在測定光合作用光合有效輻射的變化量（0-2500uEem-2s-1）和溫度變化量（0-50℃），各傳感器相對應的均是標準電壓（0-5V）供處理中心，葉室通過葉室信號電纜和氣路管與主機相連，進行相應的開路或閉路測定；②主機機箱內裝有二氧化碳分析系統和處理中心，前者主要測定光合作用過程中CO2的濃度變化，并將CO2濃度變化量（O-1500ppm）轉化為AD電路所需的標準電壓訊號（0-8.4V）；處理中心將輸入的３種模擬量（CO2、PAR、T）進行多路選擇、模數（A/D）轉換、數據采集與濾波，計算并將測定結果顯示和存貯。

三、光合測定儀的性能及用途

光合測定儀主要用于農作物、果蔬、牧草等植物的光合速率的測定，該儀器具有以下特點：

特殊配置：選用先進的單片機對測定過程中各路變化的信號進行自動采集和處理，配置全點陣液晶寬屏顯示器，可實現多信息的菜單式顯示和光標引導下的簡便操作；可進行數據存儲。

使用方便：體積小，重量輕，可隨身攜帶，單人操作，任意移動，氣路和電路連接明確，操

作方式及測定，測定時裝卸葉片十分方便。

性能優良：測量的穩定性、精度、重視性和時間響應都非常好，同時測定光合速率（PN）、二氧化碳濃度（CO2）、光合有效輻射（PAR）和溫度（T）等項指標。

適用廣泛：配有不同類型的葉室、能廣泛用于大田作物、果樹、蔬菜、森木、牧草等多種植物不同形狀葉片的測定。配有標準化免維護鋰電池，可進行交、直流兩種方式供電。