LI-6400光合仪说明书.pdf

1、前 言 1996 年以来，在不同时期，公司多次组织技术支持工程师和维修工程师撰写过多个版本的 LI-6400 系列光合仪 的使用手册。这些使用手册为用户尽快掌握 LI-6400 系列光合仪的基本原理、操作过程、维护保养和常见问题等发 挥了积极的作用，但均存在不同程度的内容偏多、编排不够系统等缺点。因此，我们在多年培训工作的基础上，结 合用户的使用经验和实验需求，对这些使用手册进行了重新整合和优化，进一步提高了使用手册前后的连贯性和一 致性。该使用手册的主要内容包括光合作用测量的理论基础、LI-6400系列光合仪的发展、硬件介绍、使用方法、应 用实例、维护和保养等。对于初学者，该使用手册将缩短其

2、学习时间，达到事半功倍的效果；对于熟练掌握者，该 使用手册将进一步提高其应用水平。 第一章 光合作用测量的理论基础 绿色植物吸收阳光的能量，同化 CO 2 和水，制造有机物并释放氧的过程，称为光合作用。光合作用所产生的有 机物质主要是糖类，贮藏着能量。 一、光合作用的重要性 1、把无机物转变成有机物 绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类或全部动物界的食物（如粮、油、糖等和牧草饲料、鱼饵等） ， 也可以作为某些工业的原料（如棉、麻、橡胶、糖等） 。换句话说，今天人类所吃的食物和某些工业原料，都是直接 或间接地来自光合作用。 2、蓄积太阳能 光合作用形成的有机物所贮藏的化学能，除了供植物本

3、身和全部异养生物之用外，更重要的可供人类营养和活 动的能量来源。人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因 此，光合作用是今天能量的主要来源。 3、环境保护 从清除空气中过多的 CO 2 和补充消耗掉 O 2 的角度来衡量，绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。 光合作用的研究在理论上和实践上都具有重要的意义。光合作用是地球上普遍存在而又特有的一个过程，是其 它生物生存的基础，因此光合作用的研究有助于生物科学中其它课题的阐明。由此可见，光合作用是农业生产中技 术措施的核心，也是植物生理学中的主攻方向之一，又是自然科学中的一个重要研究项目。 二、光合作

4、用的测量方法 光合作用的整个过程可表示为： CO 2 + H 2 O （CH 2 O） + O 2可见，测定公式中任一反应物的消耗速率或产物的生成速率（包括物质的交换和能量的贮藏）都可以用来计算 净光合速率（Pn）。 相应净光合速率（Pn）的测定大致可分为：（1）根据有机物的积累速率，主要有半叶法、植物生长分析法； （2） 根据 CO 2 及 O 2 体积的变化，主要有微量定积检压法； （3）根据 O 2 浓度的变化，主要有氧电极法； （4）根据 CO 2 浓度的变化：酸度法、碱吸收法、 14 C标记法、红外气体分析法、微气象法。目前，最常见的方法是红外气体分析法。 三、便携式光合仪的发展历程

5、 简单配置阶段：20 世纪 50 年代初开始应用，其配置相对简单，只有叶室（或同化箱）及相应气路和气泵等配 置，采取人工直接读数和计算。 复杂配置阶段：为了增加测定速度，实现多点测定，CO 2 分析仪上配置了多路转换和相应的记录装置，以达到 一机多点多通道测定。此外，为了提高测定精度和能控制测定条件，有的光合仪配置了叶室的环境控制系统。 2 便携式多功能智能化阶段：这一阶段的产生是由于单片机、集成电路和传感技术发展的结果，在 20 世纪 80 年 代中期投放市场。单片机将光合测定过程中涉及的 CO 2 、温度、湿度、光照强度和流量等参数进行各种运算，大大 提高了测定效率。安装数据贮存卡，可贮存

6、大量的测试数据。通过附加叶室、温度、相对湿度、光照强度、CO 2 浓 度控制系统，来调控环境因素；仪器的制作特点为体积小、重量轻、测速快、功能多、操作方便，特别适合野外测 定。 第二章 LI-6400系列光合仪简介 一、 LI-COR便携式光合仪的发展 LI-6000是LI-COR公司的第一代气体交换测量系统。LI-6000的特点是体积小、重量轻，能耗低。通过将一个叶 片夹入相对较大的叶室中测量CO 2 浓度随时间的变化，LI-6000是一个闭路系统。 LI-6200是LI-COR公司在1986年研制成功的，它修正了LI-6000中存在的问题，并较大程度改进了软件。尽管 LI-6200也是闭路

7、测量系统，但其具有稳态蒸腾速率测量的功能。 目前大家所熟悉的LI-6400是美国LI-COR公司的第三代气体交换测量系统，是1995年研制成功的。多年以来， LI-COR公司对LI-6400进行了不断的改进和提高，包括6400-09土壤呼吸室和6400-40荧光叶室。2002年，LI-COR公 司更新了LI-6400的数字控制板(200 MHz处理器、LINUX操作系统、128 M内存和64 M文件存储系统)，同时将OPEN 操作系统软件升级到了5.3版本。 二、 LI-6400 系列光合仪的原理与结构 在LI-6200的基础上，LI-6400系列光合仪在两个方面做了明显改进：（1）气路为开放

8、式；（2）CO 2 /H 2 O分析 器位于传感器的头部，与叶室紧紧相连，缩短了气体流动过程中气路过长产生的误差。LI-6400系列光合仪的传感器 头部有两个完整的、双通道、非扩散的红外气体分析仪，能够同时测量叶室中的CO 2 和H 2 O的绝对浓度。 三、 LI-6400 系列光合仪的特点 LI-6400系列光合仪是目前国内外应用最多、稳定性最好的便携式光合作用测量系统，是您科学研究中的最佳选 择。它具有以下主要特点： （1）开路式系统，保证了叶室内外环境条件的一致与同步变化，同时保证了被测量叶片的环境因子的稳定； （2） CO 2 /H 2 O分析器位于传感器的头部， 消除了气体交换测量的

9、时滞； （3） 可自动或手动控制叶室内部的环境条件 （CO 2 浓度、光照强度、相对湿度、温度等）；（4）具有多个自动测量程序，如光响应曲线、CO 2 响应曲线、光诱导曲线、 光呼吸曲线、荧光 CO 2 响应曲线、荧光光响应曲线、荧光动力学曲线、荧光循环曲线等。多年的实践表明，即使在 野外恶劣的环境条件下，LI-6400系列光合仪的分析器和传感器依然能够保持强大的功能和高可靠性。 3 第三章 硬件介绍与连接 一、 硬件介绍 LI-6400硬件包括主机、连结电缆、叶室和分析器。详情请参照下图。 1、主机 2、叶室和分析器 3、电缆部分 4 4、主机操作面板介绍 二、硬件连接 1、加装干燥剂和苏打

10、 仪器出厂时，化学药品管中没有装入相应的药品，当使用者拿到新仪器后，首先要在管中装入相应的药品。取下药 品管，打开底部的盖帽，装入相应药品至管口 1cm左右，将盖帽旋紧。 2、化学药品管固定到主机的相应位置上，在主机上有相应标识，注意不要将苏打管和干燥剂管互换位置。 3、电池连接（图？） 将电池倾斜，以顶起电池槽上端的止脱销，然后平推到底，将插头如图？所示插入主机。 苏打装入标有 CO 2SCRUB的过滤管 干燥剂（蓝色）装入标有 DESICCANT的过滤管 5 4、主机和分析器的连接 4.1 连接主机端的气路 主机端的气路接口共有三个，分别连接到进气管、参比室、样本室。如图？ 所示。注意：其

11、中有黑色环状标志的管子接标识为 SAMPLE 的气路接口。 4.2 连接主机端的电缆 主机端的电缆插头为 D 型接头，一个为插针，一个为插孔，对应插入，将固 定螺丝旋上。注意：宽面(长边)朝上。 4.3 连接分析器端的管路和电缆。分析器端的管路接口和电缆的插头形状都不相同，一一对应插入即可。 注意：将圆形插头上的红色标识和分析器一端的红色标识对准，然后水平推入。插头 一定要推到底，不能留有空隙。 5、连接 CO 2 注入系统 将 CO 2 小钢瓶装入套筒，确认已安装图？中所示的 O形圈后将套筒旋紧。 6、 连接完成，如图？所示。 6 第四章 测量参数与计算参数 四、计算参数与测量参数 测定时，

12、LI-6400根据参比室与样品室 CO 2 浓度差、气体流量、叶面积、温度和压强等参数计算光合作用或呼吸作用 速率等；根据参比室与样品室 H2O浓度差、气体流量、叶面积、温度和压强等参数计算蒸腾速率；根据参比室与样 品室 H2O浓度与蒸腾速率计算叶面水分总导度；又据此以叶片两面的气孔密度比率计算水分气孔导度即气孔导度， 其倒数即为气孔阻力；根据气孔水分导度、叶片两面气孔密度比率、叶面边界层阻力计算气孔对 CO2的导度；最后 据气孔 CO2导度、蒸腾速率、参比室 CO2 浓度、光合速率计算胞间 CO2浓度（Ci） ；所有运算均由内部计算机系统 完成，可在仪器的荧光屏上直接读数。LI-6400能够

13、测定的植物光合与水分生理指标有：净光合速率、呼吸速率、蒸 腾速率、总气孔导度、气孔导度或气孔阻力、胞间 CO2 浓度等。另外，叶室内装有温度与湿度探头，外有光照强度 探头。在测定过程中能够自动记录的重要环境参数有大气 CO2浓度、大气湿度、叶面温度、大气温度、光照强度等。 上述植物生理指标与环境参数的测定可在数秒内完成，仪器自动保存。除此之外，其它参数如叶面水汽压降、叶面 相对湿度、叶面积、叶室 CO2浓度、叶室 H2O浓度等，以及仪器工作状态参数如电池寿命、记录时间、气体脉冲信 号等连同实测与计算的数据与参数共有 70 项一并记录于仪器中，供研究者分析数据时参考。 一、测量参数 缩写 参数

14、单位 行号 CO 2 R_ml 参比室 CO 2 浓度 mol CO 2mol -1 CO 2 S_ml 样本室 CO 2 浓度 mol CO 2mol -1 H 2 OR_mml 参比室 H 2 O浓度 mmol H 2 O mol -1 H 2 OS_mml 样本室 H 2 O浓度 mmol H 2 O mol -1A flow_ml 样本室气体流量 mol s -1B RH_S_% 样本室相对湿度 % B、f RH_R_% 参比室相对湿度 % Td_R_% 参比室露点温度 Td_S_% 样本室露点温度 f Prss_kPa 大气压 kPa ParIn_m 叶室内光照强度 mol m -2

15、 s -1ParOutm 叶室外光照强度 mol m -2 s -1G Tblock 冷却器温度 Ta i r 叶室空气温度 Tleaf 叶片温度 H HH:MM:SS 时钟 Battery 电池电压 V I 二、计算参数 缩写 参数 单位 行号 CO 2 _ml 参比室与样本室 的 CO 2 浓度差 mol CO 2mol -1 H 2 O_ml 参比室与样本室 的 H 2 O浓度差 mmol H 2 O mol -1B Photo 净光合速率 mol CO 2m -2s -1 Cond 气孔导度 mol H 2 O m -2s -1 Ci 胞间 CO 2 浓度 mol CO 2mol -1

16、 Trmmol 蒸腾速率 mmol H 2 O m -2s -1C Ci/Ca 胞间 CO 2 浓度与 空气 CO 2 浓度之比 VpdL 基于叶温的 蒸气压亏缺 kPa VpdA 基于气温的 蒸气压亏缺 kPa D BLC_mol 叶片边界层总导度 mol m -2s -1G 三、状态参数（加上行号） 缩写 参数 行号 缩写 参数 行号 Program 自动测量程序的状态 I 、K fwMxCrLp 流量、CO 2 控制器、冷却器、光源的稳定性 K CHPWMf 状态指示 I Stable 稳定性状态 K CO 2CO 2 分析器的状态 J CRagc_mv 参比室 CO 2 自动增益控制（

17、AGC）信号 L H 2 O H 2 O分析器的状态 J CSagc_mv 样本室 CO 2 自动增益控制（AGC）信号 L flow 流量控制器的状态 J HRagc_mv 参比室 H 2 O自动增益控制（AGC）信号 L fan 样本室风扇的速度 J HSagc_mv 样本室 H 2 O自动增益控制（AGC）信号 L 7 第五章 LI-6400光合仪的测量方法 LI-6400光合仪操作步骤一般分为硬件连接、启动机器、选择配置、仪器调零、测量、数据传输。其中硬件连接 参见第三章。 一、启动机器 仪器硬件连接后，在确认电池已连接好并且电 量充足的情况下， 打开主机右侧中部的黑色电源开 关。新机

18、器到货时，分析器上连接的是标准叶室， 机器启动后，主机的液晶显示屏上显示： Chamber（叶室）和 IRGA（红外气体分析仪）是 否连接好？（如左图所示） 确认连接好后，按主机键盘上的字母“Y”确认即可进入系统主菜单（见图？） 。 本手册基于最新的 OPEN 5.2操作系统， 不同版本略有差异， 但是不影响您的使用。 从图？看到， 第一行是 6400 光合仪的名称；第二行是系统版本；第三行是用户存储空间已经使用的百分比；第四行显示的是当前时间和电池电 压； 第五行显示的是操作系统主菜单， 包括欢迎菜单 Welcome Menu、 配置菜单 Config Menu、 校准菜单 Calib Me

19、nu、 测量菜单 New Msmnts和应用菜单 Utility Menu五个功能菜单。每个功能菜单下都有一个红色的功能键(F1-F5)，在 这里用于进入所对应的主菜单。欢迎菜单中主要介绍本机器的版本、配置等系统信息，普通用户可以不了解这方面 的详细内容，因此，本手册暂不介绍，感兴趣的读者可参考英文原版手册。 二、选择配置 LI-6400系列光合仪具有多种灵活的叶室类型（表？） ，新出厂的 LI-6400，没有激活标准叶室之外的配置程序。 如果您拥有其他叶室并需要连接使用，需要在配置菜单中激活这些程序方可使用。 表 1 LI-6400 的常用叶室类型 英文名称 中文名称 测量面积 用途 Sta

20、ndard Chamber 标准叶室 2 3 cm 用于自然光照下测量普通阔叶叶片 6400-02B LED Light Source 红蓝光源 2 3 cm 人工冷光源，模拟自然光。仅可配合标准叶室使用 6400-05 Conifer Chamber 簇状叶室 10cm 2适于冷杉、云杉等簇状叶片或一段枝条的测量 6400-07 Needle Chamber 针叶叶室 2 6 cm 适合长松针叶片和细长的草本植物叶片测量 6400-08 Standard Chamber Clear Bottom 标准叶室透明底 2 3 cm 用于直立叶片测量，配合标准叶室顶部使用 6400-09 Soil

21、Chamber 土壤测量室 71.6 cm 2用于测量土壤呼吸速率和土壤温度等指标 6400-11 Narrow Leaf Chamber 狭长叶室 2 6 cm 适合玉米、高粱、桉树、泡桐等大叶片的测量 6400-15 Aradopsis Chamber 小叶叶室 0.785 cm 2 适合细小叶片的测量 *如果机器安装了其它叶室， 那么启动界面将会在此之前出现一个选择叶室类型的窗口， 请根据实际连接的叶室， 选择对应的选项，再”Enter”确认（详见本章“二、选择配置”介绍的内容） 。 8 下面以 6400-02B LED 红蓝光源的配置程序激活为例进行说明。 第一步，在主菜单的界面下，按

22、 Config Menu对应的功能键 F2进入配置菜单。 第二步，如图？，利用主机面板上光标移动键选择菜单，选 择“Installation Menu”(安装菜单)并按“Enter”键确认。 第三步，如图？，选择其中 6400-02 or 6400-02B LED Source并按“Enter”键确认。 第四步，如图？，系统要求确认红蓝光源的序列号是否与屏 幕显示一致，若序列号不对，请按字母“N” ，并添加光源下 部显示的序列号和校准值(在随机携带的光源校准证明的黄 色纸中)。若一致，则按字母“Y”再按“Enter”键确认，接 着选择第一行“Std 23 Opque Bottom”(不透明的叶

23、室底 部)(图？)。 第五步，选择 6400-02B RedBlue #SI*, 并按“Enter”键 (图？)。 第六步，按字母 M 或 E 键（M 指通过叶温传感器来直接测 量，E 指通过能量平衡方式测量叶片温度）来选择叶室的温 度测量方式(图？)。 第七步，按字母 B 或 N 键（B为阔叶，N为针叶）来选择所 测量的是阔叶叶片，还是针叶叶片（图？） 。 第八步，按“save”下方对应的功能键 F2 以保存叶室配置 （图？） 。 第九步，在配置文件名称的框中输入文件名称，例如 “6400-02B LED light source” ，然后按”Enter”。再按 QUIT 下方对应的功能键

24、F5来退出。 9 第十步，按字母“N”来选择不再进行其他叶室程序安装。 按”Enter”键可以退出到叶室安装的子菜单状态下(图？)， 连续按两次“ESC 键” 退回主菜单(图？)(注意，在任何 一个菜单状态下都可以利用 “ESC键” 退回到上一级菜单)。 红蓝光源程序激活到此结束。 接下来可以进行叶室配置的选择。重新开机后系统会要求 用户选择不同的叶室配置，若连接的是标准叶室，应选择 “factory Default”进入标准叶室状态；若此时连接的是红 蓝光源，则应该选择 6400-02B LED light source，然 后”Enter”键进入主菜单。 三、仪器校准(如果使用 CO2 M

25、ixer 时一般需要) 在主菜单下按 F3，进入校准界面(右图)。 1、CO 2MIXER 校准 在校准主菜单界面下，安装钢瓶（见 3.6节）之后，需要等待十几分钟， 再进行以下操作。 第一步，选择“CO2 Mixer-Calibrate”并按“Enter”键。按字母 Y 进 入校准界面（需要补充界面图） ：等到几分钟之后，读数稳定，会显示 一个最大值信息。通常，最大值为 2200 ppm 左右，按 Y进入自动校准 界面。 第二步，仪器自动进行 8 点的校准，8点结束后，如图？所示。 第三步，按字母 Y 显示校准曲线，按字母 N 进入图？所示界面（需要补充界面图） 。 第四步，按字母 Y 保存

26、校准结果，返回校准主菜单界面。 四、数据采集（测量菜单 New MsMnts） 本菜单是 LI-6400 实现测量功能的主要菜单。在 主菜单界面下， 按 New MsMnts 菜单下对应的 f4 功能键进入测量菜单，界面显示如图？。屏幕可 同时显示三行参数和一行功能菜单。但 LI-6400 并非只有这三行参数和一行功能菜单。详细介绍 请参见图？。 1、功能菜单介绍 在图？中的功能菜单行中，共有 7行不同的功能菜 单，如图？所示，但每次只能显示其中的一行。在 图？的状态下， 通过连续按 Labels 键可以依次显示 这 7 行不同的功能菜单。您也可以通过按数字 1-7 直接跳转到所需的功能菜单行

27、。通过按图？下方的 f1-f5功能键，可进入对应的功能菜单。具体每个菜 单的功能，将在下面详细介绍。 10 2、参数介绍 详细内容请查看第四章 3、自然条件下的实验 首先介绍如何利用 LI-6400实现简单的测量功能。尽管简单，但却是最重要、最常用的功能。 3.1测量的稳定性处理 做实验时，偶而发现显示的 CO 2 浓度或净光合速率波动较大。这种现象是如何产生的呢？很多人认为是机器出现了 故障或者某处连接点出现了泄露，其实不尽然，更多情况下是由于对光合仪的开路设计原理不了解造成的。LI-6400 系列光合仪通过测量参比室和样本室的 CO 2 和 H 2 O 的浓度差来测量光合速率和蒸腾速率。空

28、气中 CO 2 浓度的自然 波动(尤其是人为干扰比较大的情况下)，常常是造成参比室和样本室的 CO 2 和 H 2 O 浓度差异的最主要原因。为了尽 可能降低这一波动所造成的误差，需要采取气体缓冲的方法。具体方法为：主机的进气口需要连接进气管和缓冲瓶。 在野外条件下，可以利用体积 2 升以上的无色可乐瓶。在瓶盖上钻两个与进气管直径相同的孔，并把进气管穿过其 中一个孔并插到近瓶子底部处。这种做法基本上可以保证进气口空气 CO 2 浓度的稳定性。 在室内或温室条件下，由于室内的 CO 2 浓度明显偏高，有时高达 5001000ppm（一般大气 CO 2 浓度在 390ppm 左 右） ，这是由于空

29、气流通不畅造成的，高的 CO 2 浓度伴随人为的影响，导致大的 CO 2 浓度波动，掩盖了实际的光合 速率的变化。这种情况下，需要更大的缓冲容器，例如大的箱体或空气袋。注意：不能采取把进气管放到室外而机 器在室内进行实验的方法，因为这样会导致叶室内 CO 2 浓度大大低于叶室外（房间内）的 CO 2 浓度，同时也会造成 温度的较大差异，引起比较明显的泄露和波动。 3.2植物叶片样品的准备 植物叶片的光合测量并非任何时间夹上叶片测量就可以了。经常看到许多用户的光合数据非常不正常，即使在光照 情况下，净光合速率也是负值。许多人可能会认为机器存在故障。 （下图需要重新粘贴） 光合仪的测量原理极为简单

30、，它只需要测量气体浓度就可以进一步计算许多参数，只要其红外分析仪不出现故障(这 一点可以从 J 行的分析仪状态参数中看到， OK为正常， ERR为不正常)，多数情况下出现不正常的数据与机器无关， 而是与测量前的叶片准备、环境条件有密切关系。 第一，并非所有的植物在白天均吸收 CO 2 ，一些特殊 同化方式的植物在白天吸收光能，而在夜晚才同化， 如 CAM 植物。如果属于这种类型的植物，则需慎重 考虑实验设计。 第二，测量时间和环境条件的选择。除非测量植物在 阴天或夜间的光合作用及日变化，否则最好选择风和日丽、天气晴朗的上午，在 9:0011:30 的时间进行实验。一般 而言，上午是植物生长的最

31、佳时间，在 9:0011:30 的时间光线比较强，这个时候做实验可以得到比较理想的结果。 而 9:00以前，由于光照比较弱，植物叶片没有完全活化，气孔没有完全开放，得到的测量值比较低。这个时候，即 使利用人工光源短时间照射，测量得到的光合速率也可能为负值。植物从弱光或黑暗条件下转入强光，需要的活化 时间一般在 20分钟左右，因此，如果您希望在室内做实验，那么最好在测量之前利用高光强对植物叶片进行活化处 理(当然，如果您就是想测量植物在弱光下的响应，那就另当别论了)。 11:30 以后，由于一些植物可能会有午休现象， 因此，最好避免在这个时间进行测量。 第三，室内或温室内许多植物的光合速率比较弱

32、，甚至有的在 1molm -2 s -1 以下。这种情况下，室内的气体浓度 波动很大，有时波动造成的误差可能会大于数值本身，从而造成测量值可能为零或负值。这种情况下需要准备更大 的缓冲容器，同时注意室内的通风，并最好控制 CO 2 浓度和光强等因子、降低流量（测量菜单的第 2行菜单中 flow， 一般是 500mols -1 ，此种情况下可以设定为 100200mols -1 ） ，以降低测量数据的波动性。 3.3 叶片面积的确定 由于净光合速率和蒸腾速率是单位叶面积下的测量值，因此确定测量面积是非常重要的。标准叶室的面积为 2 11 3=6cm 2 。6400-02B 红蓝光源也是同样的大小

33、。而 6400-07针叶叶室、6400-11狭叶叶室的面积都是 26=12 cm 2 。 6400-05 簇状叶室的测量面积是 10cm 2 (为什么默认值是 10，需要问厂家)。而 6400-15 拟南芥叶室的面积则为 0.785cm 2 。应根据植物叶片的大小选择所使用的叶室。 只要叶片的面积大于叶室的测量面积，就可以保证叶室被叶片完全充满，这种情况下不需要改变面积参数。 如果遇到不规则的叶片，或者过于狭小的叶片，处理方法有以下几种： 第一、如果叶片不规则或整体小于叶室，需要使用叶面积仪来测量叶片在叶室内的实际测量面积，并在测量菜单内 第三行功能菜单中 AREA下按 F1功能键输入实际的测

34、量面积后再进行测量。 第二、如果现场没有叶面积仪，可以暂时不改变面积进行测量，之后把实际测量的叶片部分利用剪刀剪下，带回实 验室，使用叶面积仪或其它方法确定叶面积的准确值，利用 Utility 菜单中的重新计算功能，得到回算后的数据(见？ 节)。 第三，对于如小麦、水稻等具有规则形状的植物叶片，一般选择旗叶进行测量。旗叶的中段一般比较规则，但其宽 度往往达不到 2cm。这种情况下，可以采用 6400-15拟南芥叶室测量（一般情况下可以充满叶室） ，或者利用两片叶 片拼接来充满叶室，也可以利用尺子来测量中段的宽度，并根据其占 2cm的比例来计算出实际的叶片测量面积，并 在测量菜单下第三行菜单中

35、AREA输入其实际面积，再进行测量。 3.4文件的建立、匹配与记录 在第一行功能菜单下，按“Open Log file”下边对应的功能键 F1 建立新文件，并利用向前删除的箭头 backspace 把文件名删除，输入自己定义的文件名，然后按“Enter”键，这时 LI-6400会提示“Remark” ，输入用于本文件的标 识，之后按“Enter”键，这时机器测量主界面中原显示“Open Log file”的地方变为显示“Log” 。 注意：在夹入叶片前，应该首先按手柄上的黑色部分以闭合叶室，顺时针旋转手柄和叶室中间的固定螺丝，直到叶 室紧密闭合，查看图？中 b 行中的参数CO2 是否为0.5

36、之内，否则说明此时分析仪的参比室和样本室的测量数 值不相同（因为两个分析室独立进行测量，有可能随着时间的推移而造成零点的漂移） ，这时需要按第 1行功能菜单 中的“Match”下边对应的 f5功能键来匹配两个分析室。如图？，继续按 MATCH IRGAs下边对应的 f5功能键，等 待匹配完成后，按 exit下边对应的 f1功能键退出匹配程序，返回测量主界面。 注：此时，如果图？中 b行中的参数CO2 仍然超出0.5，则需要检查叶室是否漏气。检查方法见第六章的常见的 故障现象。 以上工作完成后，就可以开始测量了。选取好叶片，夹入叶 室。等待 b行的参数CO2 和 C行的 Photo（净光合速率）

37、 值基本稳定的情况下，即可按图？菜单界面中的“LOG”下 边对应的 f1 功能键来记录数据，也可以按手柄左边的黑色按 钮来记录数据（需要按住两秒种） 。记录数据后打开叶室，换 上其它叶片继续测量即可。 4控制环境条件实验 以上介绍的是在自然条件下如何测量。实际研究工作中，我们经常会发现，由于环境条件始终处于变化之中， 做不同处理的对比实验或不同条件下植物的响应实验，实际上难以准确进行。这时我们需要控制环境条件，接下来 我们介绍如何进行控制实验。 12 4.1硬件安装： （包括光源和 CO2注入系统的安装） 4.1.1光源安装 LI-6400利用 6400-02B 光源来实现光强控制。 首先，进

38、行硬件安装。请注意，硬件的安装拆卸需要关机进行，以防止对机 器的损害。如图?，利用尖嘴镊子，把标准叶室上部内置光合有效辐射传感 器的插头从分析仪右侧底部拔出，并按图？，利用 LI-6400 随机带的内六角 工具，把固定标准叶室上部的两个螺丝取下，进而取下叶室。 第二步，把叶室的三个密封圈（用 于密封气体，以防泄露）从标准叶 室取下，放入光源相同的位置上， 并把光源的固定螺丝旋紧。把内置 光合有效辐射传感器插头插回右 侧底部的位置，注意：把插头上的 突起对准插槽上的缺口位置。并把 黑色的电源插头插在分析仪右侧黑色 的底座上，同样也要注意突起对准缺 口才能插入。 此时， 光源安装完毕 （光 源与标

39、准叶室共用相同的下部，所以 叶室下部不用更换） 。 硬件安装完毕后，重新开机，如图？ 显示界面中， 选择 6400-02B红蓝光源 配置，并”Enter”进入主菜单界面。 4.1.2 CO 2注入系统的安装 CO 2 浓度的控制非常重要。 第一步，把 CO2 注入系统固定在主机上 （注意：固定前检查与主机接口处的黑色 O形圈是否完好） 。 第二步，按照图？所示，更换注入系统上 刺针周围的黑色 O形圈，把小钢瓶放入保 护罩内，并把保护罩对准 CO2注入系统， 顺时针旋转，直到感觉保护罩接触到了小 钢瓶，稍微加力便导致钢瓶被刺穿，这时 需要快速旋紧， 防止 CO2泄露。 到此为止， CO 2 注入

40、系统的硬件安装完毕。 13 再次提醒注意的是：在安装之前仔细检查底部上的黑色 O形圈和底部与主机连接的黑色 O形圈是否安装并完好，否 则将造成 CO2 泄露。 安装好以上硬件后， 把苏打管 （CO2 SCRUB） 的过滤管顺时针旋转到 Scrub方向并旋紧。 利用校准菜单 （Calibration Menu） 中的 CO 2Mixer Calibrate进行 CO2 浓度的校准。 进入测量菜单(Msmnts Menu)即可控制叶室内的 CO 2 浓度。 4.2控制实验 进入测量菜单，建立文件，把功能菜单翻到第 2 行，可以见到环境控制菜单行。主要包括流量控 制(flow)、 CO 2 浓度控制

41、(Mixer)、 温度控制(Temp) 和光强控制(lamp)，分别由相对应的 F2、F3、 F4和 F5功能键控制。 4.2.1流量控制 一般情况下，流量默认为 500umols -1 ，不需要改 变。在光合比较弱的情况下，可以把流量设置小 一些，以降低波动造成的误差。 需要改变流量时，按功能键 F2 进入流量控制界 面，选择“Flow rate”菜单行后回车。 在弹出窗口中输入流量数值(LI-6400 的流量控制 范围是 0-700umols -1 )，回车确认。 4.2.2 CO 2 浓度控制 按 F3功能键进入 CO 2 浓度控制菜单。 选择其中 Ref CO 2400 mol/mol

42、 一行后， 按”Enter”。并在弹出窗口中输入需要控制的 CO 2 浓度值后，按”Enter”。在该控制菜单的左面出现 一个*号，直到控制的浓度完全达到后*号就会消 失。这时参比室的 CO 2 浓度与输入的浓度值相 同。 4.2.3 温度控制 按功能键 F4 进入温度控制菜单，选择 Block Temp 20.0 菜单行后，按“Enter”。输入所需 要控制的温度值后按”Enter”确认。 4.2.4光强控制 按 F5功能键进入光强控制菜单。选择 Quantum flux一行后按“Enter”，输入所需要设置的光强， 即可把光强控制到相应的光合有效辐射强度。 设定环境条件后，夹上植物叶片，等

43、待光合值稳 定后，即可记录数据。 5自动测量实验 以上我们介绍的是手动测量，接下来我们介绍如何进行自动测量。 5.1准备工作 考虑到自动曲线实验的时间比较长，需要准备一个照相机的三角架。先把 LI-6400 主机配件箱中分析仪的三角架的 接口安装到分析仪上，然后把分析仪连接到三角架上。 14 开机后，进入测量菜单，接着建立文件名，按数字 5进入第 5 行菜单。按 F1功能键，进入自动测量程序子菜单（Auto Program） 。根据需要，选择不同的自动测量程序。 5.2光响应曲线 光响应曲线是研究植物叶片在其它环境条件保持不变的情况下，净光合速率随光合有效辐射的强度的改变而发生变 化的情况。通

44、过分析光响应曲线，可进一步计算光补偿点、光饱和 点、最大净光合速率、表观量子效率和曲角等重要参数。 第一步，控制 CO2浓度，一般控制在大气 CO2浓度。将苏打管拧 到 Full Bypass，或加上 CO2 小钢瓶，按数字 2进入第 2 行菜单， 按 F3设定 CO2浓度 400mol mol。 第二步，选择“Light curve”进入光响应曲线的自动测量程序。 第三步，系统会要求输入光强变化梯度，并以空格相连。一 般情况下，我们应该按照从高到低的顺序设定这个梯度。 第四步， 系统会要求输入最小等待时间、 最大等待时间和匹配差值。 用户可以按照默认输入直接按“Enter”即可。如果您有足够

45、的经验 来确定这些配置，也可以自行进行相关的调节。这时菜单最左边会 出现一个*，说明目前自动测量程序状态正在运行。当*消失，说明 该自动测量程序结束。 第五步，按数字 1进入第 1 行菜单，按 F2功能键进入 View file 菜 单，继续按 F1功能键进入“QuickPik Config”菜单，选择其中的 “Light curve”查看测量得到的光响应曲线。 5.3 A-Ci 曲线 A-Ci曲线是研究植物叶片在不同 CO 2 浓度下净光合速率的响应。 第一步，控制光强。一般情况下，A-Ci曲线常采用饱和光强测量。 有时候，也许会需要做不同光强下的 A-Ci曲线实验进行分析。 第二步，在测量

46、菜单下选择第 5行菜单进入自动测量程序。选择如 图？所示， “A-Ci Curve” ，按“Enter”进入； 第三步，输入 CO 2 浓度变化梯度(从高浓度向低浓度设置， 最小 50)。直接按“Enter”确认就可以了。 第四步，输入最小等待时间和最大等待时间，如果您没有足 够的经验，直接按“Enter”确认。之后系统将自动进行 A-Ci 曲线测量。 五、应用菜单 Utility Menu LI-6400具有文件管理等应用功能，以下在应用菜单里介绍这些功能。 1、 数据传输 以下介绍如何从 LI-6400中把数据传输到计算机中。 第一步，在 LI-6400开机以前，利用随机带的数据线连接计算

47、机与 LI-6400。 第二步，开机，按 F5功能键进入应用菜单并选择“file Exchange Mode”后回车确认。如图？所示。 15第三步，启动随机光盘上的 SIMFX文件夹内的安装程序(安装光盘在使用手册的纸箱中)。安装后启动 LI-6400 file Ex 程序，显示如图？。 第四步，点击“Connect” ，显示屏的左边是计算机中的文件系统，右边是 LI-6400 系列光合仪内的文件系统，利用 鼠标左键在右边的窗口中选择需要复制的文件，拖动到左边窗口内准备放置这个文件的文件夹中。如果需要从 LI-6400中删除这个文件，先选定该文件，然后按右侧下边的回收站的图标，删除这个文件。

48、LI-6400光合仪的数据文件是.dat 格式。需要打开这个文件进行编辑时，可以首先打开 Excel程序，并把打开文件格 式的扩展名选择为“所有文件” ，然后选择逗号分隔符，这样就可以在 EXCEL中进一步处理实验数据了。 2、休眠模式 LI-6400光合仪具有休眠功能。 第一步，在应用菜单最后一行选择“Sleep mode” ，按“Enter”。 第二步，按字母“Y”确认，显示如图？。 这时机器处于休眠状态。需要唤醒时，按任意键后，再按 ESC键即可进入主界面。 16 第六章 LI-6400系列光合仪的应用实例 一、光合作用动态变化研究 光合作用是制约植物生长发育的最重要的生理过程，研究植物

49、光合特性与环境因子的关系具有重要意义；光合作用 动态研究主要包括日变化、季节变化和年变化。目前研究的重点多集中在光合作用的日变化动态。一般认为植物光 合作用的日变化模式主要分为单峰曲线型、双峰曲线型和不规则型。 1.1 日动态 一般而言，测量植物叶片的光合生理指标（净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2浓度等）在周围环境条件 下的变化规律。测量时间一般为一天中的 7：0017：00，测量的时间间隔一般为 2 小时，每次测量时每个处理一 般取 35 个叶片，每个叶片取 35 个测量数据。由于季节变化和一天中日出、日落的时间不同，一天中光合作用 测量的开始时间和结束时间有所不同。如果实验处理的数量不多，测量的时间间隔也可设为 1小时。 实例 1：实验于 2002 年 8 月 19 日20 日在中国农业科学院特产研究所的北五味子栽培园内进行。在 1.5m 高度的 架面上选择 4 个侧枝取 67 节位叶片，利用 LI-6400便携式光合作用测定系统从 6：0018：00每隔 1h测量光合 速率；在同一时间内，对新梢不同节位、不同类型枝蔓、不同品系进行光合速率测定。 实例2：在海南岛尖峰岭热带山地雨林中的原始林内，选择盘壳栎冠层的上、中、下部的样叶