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LI-6800應(yīng)用案例 | 【ATMOS MEAS TECH

發(fā)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(fā)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(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)或其他痕量氣體,確認(rèn)其化學(xué)成分、量化其釋放速率以及了解其釋放過程與環(huán)境因子的關(guān)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(tǒng)回顧了LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)的一系列實用功能,詳細(xì)介紹了如何將其與痕量氣體分析儀(Trace Gas Detectors)聯(lián)用,進(jìn)而實現(xiàn)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(tǒng)在本研究中的作用

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LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)

LI-6800可執(zhí)行多種環(huán)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(qiáng)度(含波長比例)以及CO2濃度等。整個系統(tǒng)還可精確控制流速以及葉室混合風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)對葉片邊界層導(dǎo)度的定量控制。

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LI-6800的環(huán)境因子控制能力一覽表

聯(lián)合使用蘇打(LI-COR 9964-090)和CO2小鋼瓶(LI-COR 9968-227)控制進(jìn)氣CO2濃度;

聯(lián)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(shè)置單一環(huán)境因子(如溫度、光照、CO2濃度、VPD等)的梯度變化,研究葉片的環(huán)境因子光合生理響應(yīng)曲線。

在每一個新的環(huán)境條件下,等待葉片生理狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定,隨后采集氣體交換參數(shù)和痕量氣體釋放速率數(shù)據(jù)。 

為確保葉片生理狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定,研究者使用了LI-6800的“Stability”這一功能,選取參數(shù)包括氣孔導(dǎo)度gsw和凈光合速率A。對氣孔導(dǎo)度gsw而言,該閾值設(shè)置為0.01mol m-2 s-1 min-1(15s內(nèi));對凈光合速率A而言,該閾值設(shè)置為0.5 μmol m-2 s-1 min-1(15s內(nèi))。這種量化的標(biāo)準(zhǔn)很容易幫助研究者評判葉片生理狀態(tài)的穩(wěn)定性。

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LI-6800的“Stability”用戶自定義功能

數(shù)據(jù)顯示,葉片大約需要30s到15min,就能達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。耗時長短主要取決于設(shè)置的數(shù)值和之前葉片所處環(huán)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(jìn)、出葉室的CO2和H2O濃度,進(jìn)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(yù)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(tǒng)背景(System Background);來自SAM通道的氣體,代表了系統(tǒng)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(tǒng)能實現(xiàn)Online或Offline痕量氣體釋放測量。使用化學(xué)電離質(zhì)譜儀(CIMS)和外置CO2分析儀,進(jìn)行Online采樣測量。研究者們同時發(fā)現(xiàn),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(zhì)譜法進(jìn)行Offline分析。

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原文中的主要數(shù)據(jù)圖

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