CN104897674B - 一种模拟测定林下阴生植物对光斑响应特征的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LI‑6400便携式光合荧光仪模拟测定林下阴生植物对光斑响应特征的方法，属于测量技术领域。光是植物进行光合作用的能量来源。在森林生态系统中，各种植物对光能的捕获能力和利用效率等方面都不尽相同，且不同高度的植物接受到的光照强度也有着很大的差异。林下植物经常会接受到短暂的高光即光斑的照射，并且光斑是林下植物进行光合作用的主要光能。本发明基于LI‑6400便携式光合荧光测定仪，发明了一套测量林下阴生植物对光斑响应特征的方法。本发明不仅能模拟林下阴生植物对光斑的响应，还能模拟测定遮阴栽培条件下作物叶片对光斑的响应特征，在科学研究及农业生产上都具有广泛的实际意义。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，涉及一种测量方法，特别涉及一种基于美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合荧光仪模拟测定林下阴生植物对光斑响应特征的方法。
背景技术
光是植物进行光合作用必不可少的重要环境因子之一。然而，光对植物来说是一种高度异质化的动态资源。在森林生态系统中，林下植物不但光照环境复杂多变而且光照强度相对较低。不过，林下植物经常也会接受到短暂的高光照即光斑的照射，并且光斑是林下植物进行光合作用的主要光能。探明林下阴生植物或间套作条件下的矮杆作物对光斑响应特征，对农业生产实际具有指导意义。
美国LI-COR公司生产的配备有荧光光源的LI-6400便携式光合荧光测定仪，既可以完成植物光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、光饱和点、补偿点、暗呼吸速率、表观量子效率、羧化效率、CO2饱和点、CO2补偿点等参数的测量，还可以同时测量初始荧光、最大荧光、最大潜在光化学效率、光下最小荧光、光下最大荧光、稳态荧光、开放的PSⅡ有效光能转化效率等参数。利用仪器自带的程序可测量植物叶片气体交换参数随着光照强度变化而变化的特征，还可测量植物叶片光合参数随着CO2浓度变化而变化的特征等，但缺少模拟植物对光斑响应特征的自动测量程序与方法。因此如何克服现有技术的不足是目前测量技术领域亟需解决的问题。
发明内容
为解决使用LI-6400便携式光合荧光仪不能实现植物对光斑响应特征测量的问题，本发明提供了一种基于LI-6400便携式光合荧光仪模拟测定林下阴生植物对光斑响应特征的方法，实现了林下阴生植物对光斑响应特征的测量。
本发明采用的技术方案如下：
一种模拟测定阴生植物对林下光斑响应特征的方法，包括以下步骤：
(1)黑暗或弱光处理植株叶片30分钟以上，得到待测叶片；
(2)开启LI-6400便携式光合荧光测定仪，新创建一个自动测量程序：
第一步，模拟遮阴环境，创建一个弱光条件下间隔不间断自动循环采集数据的程序；
第二步，建立一个由低光照强度到高光照强度转换的控制程序；
第三步，模拟阳光直射(光斑)，创建一个高光照条件下不间断自动循环采集数据的程序；
第四步，结束程序，将已创建的程序保存至主机存储；
(3)打开光源，设置一个弱光照强度；
(4)打开叶室，夹紧经步骤(1)处理得到的待测叶片，启动已创建的自动测量程序开始测量。
上述技术方案中，步骤(2)中新创建一个自动测量程序的第一步包含三个内容：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间(等待时间)；③选择LCF(发射控制设备)采集的参数。
上述技术方案中，步骤(2)中新创建一个自动测量程序的第二步包含三个内容：①设置一个高光照强度及蓝光占的比例，高光照强度一般为待测植物的光饱和点；②设置高光照强度下，记录一个数据需要等待的时间；③选择LCF采集的参数。
上述技术方案中，步骤(2)中新创建一个自动测量程序的第三步包含三个内容：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间(等待时间)；③选择LCF采集的参数。
上述技术方案中，步骤(3)中，在每次启动自动测量程序前，需先打开光源，且光照强度必需远小于该种植物的光饱和点。
上述技术方案中，步骤(4)中，经黑暗或低光照处理的待测叶片，避免强光直射。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明模拟测定阴生植物对林下光斑响应特征的方法适用于模拟任何植物从弱光照转入强光照下其各光合及荧光参数动态变化情况的测定。
本发明方法不仅能模拟林下阴生植物对光斑的响应，还能模拟测定遮阴栽培条件下植物叶片对光斑的响应特征，并且能够在测量光合参数的同时记录所对应的荧光参数，这对于研究植物的光合特征、叶绿素荧光特征及光能分配特征具有重要的科学意义，在农业生产上也具有广泛的实际意义。
附图说明
图1是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第一步进入主界面的示意图；图2是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二步选择系统文件的示意图；
图3是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三步选择创建新的自动测量程序的示意图；
图4是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四步启动程序创建的示意图；
图5是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第五步进入循环设置界面的示意图；
图6是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第六步选择用户输入的示意图；
图7是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第七步提示循环次数的示意图；
图8是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第八步输入循环次数回到循环设置界面的示意图；
图9是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第九步选择等待时间的示意图；
图10是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十步选择固定时间的示意图；
图11是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十一步选择时间单位的示意图；
图12是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十二步提示等待时间的示意图；
图13是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十三步输入等待时间的示意图；
图14是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十四步返回到循环设置界面的示意图；
图15是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十五步选择荧光光源记录方式的示意图；
图16是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十六步选择记录荧光参数并返回到循环设置界面的示意图；
图17是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十七步结束此次循环设置的示意图；
图18是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十八步设置改变光照强度的示意图；
图19是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第十九步选择荧光光源的示意图；
图20是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十步选择需要改变光照强度和蓝光比率的示意图；
图21是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十一步提示光照强度和蓝光比率的示意图；
图22是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十二步输入高光照强度和蓝光比例的示意图；
图23是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十三步选择等待时间的示意图；
图24是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十四步选择固定时间的示意图；
图25是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十五步选择时间单位的示意图；
图26是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十六步提示等待时间的示意图；
图27是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十七步输入等待时间的示意图；
图28是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十八步选择荧光光源记录方式的示意图；
图29是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第二十九步选择记录荧光参数的示意图；
图30是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十步创建新的循环设置的示意图；
图31是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十一步选择用户输入的示意图；
图32是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十二步提示循环次数的示意图；
图33是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十三步输入循环次数回到循环设置界面的示意图；
图34是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十四步选择等待时间的示意图；
图35是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十五步选择固定时间的示意图；
图36是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十六步选择时间单位的示意图；
图37是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十七步提示等待时间的示意图；
图38是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十八步输入等待时间的示意图；
图39是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第三十九步选择荧光光源记录方式的示意图；
图40是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十步选择记录荧光参数并返回到循环设置界面的示意图；
图41是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十一步结束此次循环设置的示意图；
图42是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十二步结束程序的示意图；
图43是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十三步选择不要提示的示意图；
图44是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十四步保存程序的示意图；
图45是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十五步输入程序名称的示意图；
图46是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十六步返回开机主界面的示意图；
图47是实施例1新创建一个自动测量程序及测量的第四十七步测量菜单调用程序进行测量的示意图；
图48是实施例2净光合速率随时间的变化特征图，其中，虚线右边代表模拟光斑；
图49是实施例2净光合速率随时间的变化特征图，其中，虚线右边代表模拟光斑；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
(1)黑暗或弱光处理植株叶片30分钟以上，得到待测叶片；
(2)开启LI-6400便携式光合荧光测定仪，新创建一个自动测量程序：
一、模拟遮阴环境，创建一个弱光条件下不间断自动循环采集数据的程序；具体包括：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间(等待时间)；③选择LCF采集的参数三项；
二、建立一个由低光照强度到高光照强度转换的控制程序；具体包括：①设置一个高光照强度及蓝光占的比例，高光照强度一般为待测植物的光饱和点；②设置高光照强度下，记录一个数据需要等待的时间；③选择LCF采集的参数三项；
三、模拟阳光直射，创建一个高光照条件下不间断自动循环采集数据的程序；具体包括：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间(等待时间)；③选择LCF采集的参数三项。
四、结束程序，将已创建的程序保存至主机存储。
(3)打开光源，设置一个弱光照强度；
(4)打开叶室，夹紧经步骤(1)处理得到的待测叶片，启动已创建的自动测量程序开始测量。
在每次启动调用该自动测量程序前，必需先打开活化光，且活化光照强度必需大于处理时的光照强度，但活化光照强度需远小于该种植物的光饱和点。
经黑暗或低光照处理的待测叶片，避免强光直射。
其中，新创建一个自动测量程序及测量时的具体步骤为：
第一步、组装LI-6400便携式光合荧光测定仪各部件，开启电源，进入主界面，点击F5(Utility Menu)，如图1所示。
第二步、选择<Files>，enter键展开，如图2所示。
第三步、选择<Create a new AutoProgram…>，enter键进入，如图3所示。
第四步、enter键，启动程序，如图4所示。
第五步、选择B)Begin Loop…，enter进入，如图5所示。
第六步、小键盘上数字“2”选择2)N＝user entered，如图6所示。
第七步、看到提示符“Loop N Times：”，不需要修改，直接点Enter进入，如图7所示。
第八步、输入Loop次数(如：10)，enter，回到Loop Event界面，如图8所示。
第九步、选择C)Wait…，enter键进入，如图9所示。
第十步、可选择A)Wait:Fixed Time，enter键进入，如图10所示。
第十一步、选择时间单位(分钟或秒，M/S)，可选择S(键盘输入S)，如图11所示。
第十二步、看到提示符“Wait Time(secs)：”，不需要修改，直接enter进入，如图12所示。
第十三步、输入一个循环或记录一个数据需要等待的时间，如30s一个循环，如图13所示。
第十四步、enter键，返回到Loop Event界面，如图14所示。
第十五步、选择F)LCF action…，enter键进入，如图15所示。
第十六步、可选择O)Do FsFm’Fo’，enter键，返回到Loop Event界面，如图16所示。
第十七步、选择A)End Loop，enter结束此次loop，如图17所示。
第十八步、改变光照强度。选择G)Set a control…，enter，如图18所示。
第十九步、选择E)LCF，enter，如图19所示。
第二十步、选择A)Quantum flux,％Blue，enter，如图20所示。
第二十一步、看到“Totalμmol，％Blue”提示，无需更改，enter进入，如图21所示。
第二十二步、输入高光照强度(一般值为光饱和点)，空格，输入蓝光占的比例(如：50010)，Enter，如图22所示。
第二十三步、选择C)Wait…，enter，如图23所示。
第二十四步、选择A)Wait:Fixed Time，enter键进入，如图24所示。
第二十五步、选择时间单位，可选择S，如图25所示。
第二十六步、看到提示符，不需要修改，直接enter进入，如图26所示。
第二十七步、输入记录一个数据需要等待的时间，如30s，如图27所示。
第二十八步、enter键，返回到Loop Event界面。选择F)LCF action…，enter键进入，如图28所示。
第二十九步、可选择O)Do FsFm’Fo’，enter键，如图29所示。
第三十步、选择B)Begin Loop，开始一个新的Loop，enter，如图30所示。
第三十一步、键盘上输入数字“2”选择2)N＝user entered，如图31所示。
第三十二步、看到提示符“Loop N Times：”，不需要修改，直接点Enter进入，如图32所示。
第三十三步、输入Loop次数(如：10)，enter，回到Loop Event界面，如图33所示。
第三十四步、选择C)Wait…，enter键进入，如图34所示。
第三十五步、可选择A)Wait:Fixed Time，enter键进入，如图35所示。
第三十六步、选择时间单位，键盘输入“S”，如图36所示。
第三十七步、提示符“Wait Time(secs)：”不需要修改，直接enter进入，如图37所示。
第三十八步、输入记录一个数据需要等待的时间(如30)，enter，如图38所示。
第三十九步、选择F)LCF action…，enter键进入，如图39所示。
第四十步、选择O)Do FsFm’Fo’，enter键，返回到Loop Event界面，如图40所示。
第四十一步、选择A)End Loop，enter结束此次loop，如图41所示。
第四十二步、选择A)End Program，enter，如图42所示。
第四十三步、不需要提示，键盘输入数字零(0)，如图43所示。
第四十四步、出现“Store this AutoProgram”提示是否保存程序，键盘输入“y”保存程序，如图44所示。
第四十五步、输入程序名称，enter保存程序，如图45所示。
第四十六步、escape键返回开机主界面，之后点击f4对应的New Msmnt s测量菜单，如图46所示。
第四十七步、于测量菜单第5功能行，AUTO PROG中调用，进行测量，如图47所示。
实施例2模拟橡胶林缘及林下阴生植物谢君魔芋叶片对光斑的响应特征
待测植株叶片提前1小时用黑色塑料袋遮光处理，开机日常检查后，按照上述具体操作步骤新创建一个自动测量程序，弱光照强度为20μmol/m2/s，Loop次数为6次，每隔30秒记录一个数据；高光照强度为800μmol/m2/s，蓝光占比10％，等待30s记录一个数据；高光照强度下Loop次数为40次，每隔30秒记录一个数据。测得净光合速率随时间的变化趋势见图48。
实施例3模拟阴生作物三七(二年生)叶片对光斑的响应特征
测量前用黑色塑料袋套住待测植株进行暗处理30分钟，组装仪器，开机后进行日常检查。按照上述具体操作步骤新创建一个自动测量程序，弱光照强度为0μmol/m2/s，Loop次数为3次，每隔30秒记录一个数据；高光照强度为1500μmol/m2/s，蓝光占比10％，等待30s记录一个数据；高光照强度下Loop记录数据30次，每隔30秒记录一个数据。测得净光合速率(Anet)随时间的变化趋势见图49。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种模拟测定阴生植物对林下光斑响应特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）黑暗或弱光处理植株叶片30分钟以上，得到待测叶片；
（2）开启LI-6400便携式光合荧光测定仪，新创建一个自动测量程序：
第一步，模拟遮阴环境，创建一个弱光条件下间隔不间断自动循环采集数据的程序，包括：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间；③选择发射控制设备采集的参数；
第二步，建立一个由低光照强度到高光照强度转换的控制程序，包括：①设置一个高光照强度及蓝光占的比例，高光照强度为待测植物的光饱和点；②设置高光照强度下，记录一个数据需要等待的时间；③选择LCF采集的参数；
第三步，模拟阳光直射，创建一个高光照条件下不间断自动循环采集数据的程序，包括：①循环测量的次数；②每个循环记录数据的间隔时间；③选择LCF采集的参数；
第四步，结束程序，将已创建的程序保存至主机存储；
（3）在每次启动自动测量程序前，打开光源，设置一个弱光照强度，且光照强度需远小于该种植物的光饱和点；
（4）打开叶室，夹紧经步骤（1）处理得到的待测叶片，启动已创建的自动测量程序开始测量。
2.根据权利要求1所述的模拟测定阴生植物对林下光斑响应特征的方法，其特征在于：步骤（4）中，在测量前，待测叶片需要避免被强光直射。
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