LI1600稳态气孔计测量原理稳态气孔气孔计
气孔是CO2及水气进出叶片的门户,气孔的开闭对于调节光合与蒸腾速率,使水分利用效率达到最优化具有至关重要的作用。因此在植物生理生态研究中,需要经常对蒸腾速率和气孔扩散阻力进行定量化描述。原理蒸腾作用是水气分子从叶肉细胞间隙通过气孔向空气中扩散的过程,其结果是使叶片周围的空气湿度增加。原则上,只要测得叶片周围一定体积的空气中在一定时间内相对湿度的变化,即可求得叶片蒸腾速率。这种测定方式称作“非稳态测定”,其主要缺点是在测定过程中,叶片周围空气中不断增大的相对湿度会使蒸腾速率持续下降,很难测得蒸腾速率在某种稳稳条件下的稳定值。LI1600稳态气孔计则在测定过程中不断向叶室补充干空气,利用湿度传感器反馈给流量自动控制器的信号,使干空气的流量恰好能使叶室中的湿度维持开始测定时的设定值,从而实现了稳态测定;仪器借助于其中的微处理器和温度、湿度、流量等传感器,自动测出进入叶室的干、湿空气和流出叶室的空气温度、湿度、流量,以及叶片温度等参数,并对测得的各个参数进行运算,即可显示出蒸腾速率、气孔阻力(或气孔导度,即气孔阻力的倒数)等结果。对于蒸腾速率E(mgcms),有:E=
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ρcρdF
A
式中
ρc(mgcm)为:叶室内空气的水气密度,可由当时空气温度下的饱和水气密度(有关数据已贮存在仪器中)
3
乘以测得的相对湿度求出;ρd补充干空气的水气密度(一般固定在相对湿度为2);F干空气的容积流量(cms);A叶面积(cm)。既然蒸腾作用是水气分子的扩散,其过程应符合费克扩散定律,即水气的扩散通量与扩散途径两端的水气密度梯度成正比,而与扩散途径的阻力成反比。因此,蒸腾速率还可用下式表示:E=
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1
ρiρc
R
式中
ρi叶肉细胞间隙中的水气密度;R叶片对水气的扩散阻力。
此式与欧姆定律十分相似,可以按照类比方法进行处理。在实际测量时,可把ρi视为被测叶片叶温下的饱和水气密度,只要测得叶片温度,即可按现成公式计算或查表求得(已贮存在仪器的微处理器中);如前所述,ρc、E均可由仪器测得。获得这些参数后,便可按上式计算出叶片扩散阻力R,或叶片导度G。R=
ρiρc
E
G=
1ERρiρc
叶片的扩散阻力还可细分为气孔阻力(rs)、角质层阻力(rc)和界面层阻力(rb)三部分。由于气孔在调节蒸腾作用方面具有特殊的重要性,因而成为研究的重点。角质层虽然具有一定的透水性,但除r