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日前,北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究順利安裝了6款便攜式植物表型設(shè)備,助力該環(huán)境技術(shù)研究室土壤重金屬植物吸附特性及機(jī)理的研究。
6款便攜手持植物表型設(shè)備可對(duì)植物的脅迫響應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的測(cè)量和研究,包括FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x、FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x、Monitoring Pen葉綠素?zé)晒庾詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀、LM510手持式光譜儀、PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x、全自動(dòng)便攜式光合儀。6款設(shè)備尤其可對(duì)植物光合生理和色素含量進(jìn)行方便快捷的測(cè)量:既可以在小型實(shí)驗(yàn)室或者小型植物培養(yǎng)室使用,也可以在溫室、大田、野外輕松使用。
售后工程師使用研究?jī)?nèi)種植的綠化樹火炬樹的葉片進(jìn)行了測(cè)試和演示。
1. 全自動(dòng)便攜式光合儀
將剛采摘的枝條帶回實(shí)驗(yàn)室,隨即使用全自動(dòng)便攜式光合儀分別對(duì)綠葉(上左圖)和紅葉(上右圖)進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量時(shí)設(shè)定溫度為25℃,光照為白光500μmol/(m2*s)??梢娋G葉的光合速率A(1.24μmol/(m2*s))、蒸騰速率E(0.28mmol/(m2*s))高于紅葉(A = 0.43μmol/(m2*s)、E = 0.18 mmol/(m2*s));紅葉的胞間CO2濃度(311μmol/mol)高于綠葉(Ci = 227μmol/mol));氣孔導(dǎo)度相同(均為0.01 mol/(m2*s))。
2. PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x
接著使用PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x對(duì)綠葉和紅葉的反射光譜進(jìn)行采集,并對(duì)植被反射指數(shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量前使用隨機(jī)的白板進(jìn)行了校準(zhǔn)。
由下圖可知:綠葉在550nm的綠色波段存在反射峰,在430nm的藍(lán)色波段、675nm的紅色波段存在吸收谷(葉綠素吸收帶),740nm-790nm近紅外波段為高反射率區(qū)。紅葉在640nm的紅光波段存在反射峰,同樣在675nm波段存在吸收谷。
PolyPen可自動(dòng)計(jì)算24個(gè)植被反射指數(shù)并在屏幕上顯示其中兩個(gè)參數(shù)。軟件支持自定義植被反射指數(shù)。由下表可知綠葉的NDVI(0.4467)、綠度指數(shù)G(3.301)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紅葉(NDVI = 0.0622,G = 0.3573)、而歸一化脫鎂作用指數(shù)NPCI(0.3039)遠(yuǎn)低于紅葉(0.6951)。
3. FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x
隨后用暗適應(yīng)葉夾分別將上述兩片葉片夾住進(jìn)行5min的暗處理,之后使用FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x選擇OJIP快速熒光誘導(dǎo)曲線進(jìn)行測(cè)量。
由下圖表可見,綠葉的*光化學(xué)效率Fv/Fm(0.734)明顯高于紅葉(0.307);紅葉單位反應(yīng)中心吸收、耗散的能量(ABS/RC、DIo/RC)明顯高于綠葉,單位反應(yīng)中心捕獲的能量(TRo/RC)略高于綠葉,而用于電子傳遞的能量(ETo/RC = 0.463)明顯低于綠葉(1.227),基于吸收的表現(xiàn)系數(shù)(Pi_Abs = 0.010)也明顯低于綠葉(0.598)。
4. FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x
*將綠葉和紅葉從枝條上摘下,一并放入FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x的葉夾中進(jìn)行5min的暗處理。運(yùn)行葉綠素?zé)晒獯銣绯绦颍≦uenching),得到各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的成像圖。
隨機(jī)在綠葉和紅葉上選取相同面積的區(qū)域進(jìn)行分析:綠葉的*光化學(xué)效率Fv/Fm(0.72)、熒光衰減率Rfd(2.12)、熱耗散NPQ(1.95)均高于紅葉(Fv/Fm = 0.58,Rfd = 1.67,NPQ = 1.23)。
因時(shí)間關(guān)系,測(cè)試演示現(xiàn)場(chǎng)沒有進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。但結(jié)合以上測(cè)量結(jié)果,可以看出由于火炬樹綠葉和紅葉中色素組成的差異(尤其是葉綠素含量),兩者無論是光合作用的結(jié)果——有機(jī)物的積累,還是光合作用光反應(yīng)過程中對(duì)光能的吸收、耗散、分配都有明顯的差異。
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