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        LI-6800應用案例 | 【ATMOS MEAS TECH

        發布時間:2021/7/22 11:21:00      

        原文以 Simultaneous leaf-level measurement of trace gas emissions and photosynthesis with a portable photosynthesis system發表在Atmospheric Measurement Techniques(IF=4.176)上。
        作者 | Mj Riches, Daniel Lee, Delphine K. Farmer

        翻譯 | 子毅

        植物葉片會釋放揮發性有機化合物(VOCs)或其他痕量氣體,確認其化學成分、量化其釋放速率以及了解其釋放過程與環境因子的關系很有意義。

        LI-6800是一個同步測量葉片光合作用及痕量氣體釋放的有力工具。

        研究者們系統回顧了LI-6800高級光合-熒光測量系統的一系列實用功能,詳細介紹了如何將其與痕量氣體分析儀(Trace Gas Detectors)聯用,進而實現葉片尺度上光合氣體交換和痕量氣體釋放的同步測量。

        LI-6800高級光合-熒光測量系統在本研究中的作用

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        LI-6800高級光合-熒光測量系統

        LI-6800可執行多種環境因子的單一或同時控制,包括溫度、相對濕度、飽和水汽壓虧缺、光照強度(含波長比例)以及CO2濃度等。整個系統還可精確控制流速以及葉室混合風扇轉速,實現對葉片邊界層導度的定量控制。

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        LI-6800的環境因子控制能力一覽表

        聯合使用蘇打(LI-COR 9964-090)和CO2小鋼瓶(LI-COR 9968-227)控制進氣CO2濃度;

        聯合使用加濕顆粒(Stuttgarter Masse,LI-COR 9968-165)和干燥劑(LI-COR 622-4299)控制飽和水汽壓虧缺VPD/相對濕度RH。

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        LI-6800的飽和水汽壓虧缺VPD及CO2濃度控制

        (從右至左依次是蘇打管、加濕顆粒管、干燥劑管、CO2小鋼瓶)

        通過設置單一環境因子(如溫度、光照、CO2濃度、VPD等)的梯度變化,研究葉片的環境因子光合生理響應曲線。

        在每一個新的環境條件下,等待葉片生理狀態達到穩定,隨后采集氣體交換參數和痕量氣體釋放速率數據。 

        為確保葉片生理狀態已經達到穩定,研究者使用了LI-6800的“Stability”這一功能,選取參數包括氣孔導度gsw和凈光合速率A。對氣孔導度gsw而言,該閾值設置為0.01mol m-2 s-1 min-1(15s內);對凈光合速率A而言,該閾值設置為0.5 μmol m-2 s-1 min-1(15s內)。這種量化的標準很容易幫助研究者評判葉片生理狀態的穩定性。

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        LI-6800的“Stability”用戶自定義功能

        數據顯示,葉片大約需要30s到15min,就能達到新的穩定狀態。耗時長短主要取決于設置的數值和之前葉片所處環境條件的差距,差距越大,耗時越長。

        LI-6800使用紅外氣體分析器測量進、出葉室的CO2和H2O濃度,進而計算凈光合速率(Assimilation)和蒸騰速率(Transpiration)。

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        LI-6800的凈光合速率(Assimilation)和蒸騰速率(Transpiration)計算原理

        LI-6800預留了參比(REF)和樣品腔室(SAM)的氣體采集通道,為測量葉片表面的痕量氣體釋放提供了便利。

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        A為葉室,B1為SAM樣品腔室氣體采集通道,B2是Overflow通道,

        C1是REF參比腔室氣體采集通道,C2是Overflow通道;D是Sorbent tube,連接外置泵E

        來自REF通道的氣體可作為系統背景(System Background);來自SAM通道的氣體,代表了系統背景和葉片表面釋放兩者的加和。因此,SAM和REF的差值,就代表了源自葉片表面的痕量氣體釋放。

        LI-6800系統能實現Online或Offline痕量氣體釋放測量。使用化學電離質譜儀(CIMS)和外置CO2分析儀,進行Online采樣測量。研究者們同時發現,流速控制原理也同樣適用于其他痕量氣體的測量,如PTR-MS。使用熱解吸-氣相色譜質譜法進行Offline分析。

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        原文中的主要數據圖

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