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1、便携式光合作用测定系统仪器误差探析摘要：使用各种便携式光合仪测定植物单叶平均光合速率的总谋羌是由仪器谋差、观测谋差和叶片本身产牛的某些光合反应综合而成。简析了因C02、流量、温度、气压等参数测量所用传感器的精度引起的仪器误差，门该误差因测量方式(开路或闭路)及叶片光合速率水平而异，光合强度越强其谋差越小，谋差变幅为8%〜2()%(开路)或215%〜15%(闭路)。并分析了各测量参数误差对光合速率综合谋差的贡献，指出仪器误差主要是由C02分析器和流量计误差所致。早在20世纪30年代已普遍应用CO2气流法测定植物光合作用,桂宝华,B
2、loomA.等于80年代初曾对老式光合仪器的设计、材料进行改进研究。LICOR公司和ADC公司研制的便携式光合作用测定系统问世后CoombsJ•和HallD.D.等对仪器设计原理及其不足进行了研究分析。90年代初伴随新技术的应用带来一系列新问题如分析器转为便携式后其精度及稳定性的变化、电子流最计的应用等。木研究系统最化分析了当前技术水平下便携式光合作用测定系统的仪器误差,为合理使用该仪器提供参考依据。1研究方法便携式光合作用测定系统(含开路和闭路)依据流经叶片表血空气屮CO2的变化计算,其开放系统净光合速率计算式为：PnF..2
3、73ISP..1.,10000、/Ta60%rX101325X22.41X‘(开_开丿(1)式小，Pn为净光合速率(Pmol/m2•s),F为体积流速(L/min),Ta为空气温度(K),P为大气压力(Pa),A为光合面积(cm2),Co开为开放系统叶室出气口CO2浓度(mg/kg),Ci开为开放系统叶室进气口CO2浓度(mg/kg)。闭路系统净光合速率计算式为：P—十x込上X」一x皿xy闭・G闭丿77AtTa10132522.41A射沏(2)式中,V为容积(L),At为间隔时间(s),C°闭为终止时闭路系统CO2浓度(mg/k
4、g),Ci»为初始时闭路系统CO2浓度(mg/kg)o根据泰勒公式和光合计算式可得开路系统净光合速率的绝对课差为：(3)闭路系统净光合速率的绝对误差为:式(3)和式(4)中标3项为各参数测虽值，未标3项为各参数实际值。II前使用的光合作用测定系统主耍有LCA24、CI2301PS.CI2310和L126400。本试验采用的传感器绝对误差CO2分析器为±lmg/kg，流量计为土0103L/min,光合面积测量误差为土0101cm2(叶室完全被叶片覆盖)，容积测量误差为土0l001cm3(规则部分)，温度测量谋差为±015°C,气压
5、测最谋差为±100Pao1结果与分析2.1开路系统仪器的误差仪器综合误差。表1和表2为F=01517min,A=615cm2,Ta=25°C,P=1011325kPa时不同光合强度下各误差源产生的谋差及其对综合误差的贡献，表1和表2表明低光合强度吋仪器误差为20%左右，主耍误差源为CO2分析器误差，误差贡献约为70%;屮等光合强度下仪器误差为10%左右，主要误差源为流量计误差，误差贡献约为65%;高光合强度下仪器误差为8%左右，主要误差源仍为流量计误差,误差贡献约为75%;阳温度和气压造成的仪器误差较小。红外CO2分析器精度导致
6、的仪器谋差。CO2分别器谋差因产品质量和使川保养条件等不同而差界较大。表3表明CO2分析器导致的仪辭误差随误差增大而迅速增大,随光合作用增加而迅速减小。冃前技术水平下提高CO2分析器的精度较困难，蝕好在高光合强度时使用以减小谋差。表1开路系统不同光合强度F各谋差源的测晟误差与仪器综合误差Tab・1Theinstnimentalerrorofopensystemindifferentpl)otosynthesis光合速Mmolm2s*1CO2测量淇差/%流tttra差％光合面枳误差/%沮度误差%气压误差/%综合误差/%Photos
7、ynthesisrateErrorofCO>ErrorofErrorofphoto*ErroroftenTErrorofairInstrumentalanalyzerairflowsynthesisareaperaturepressureerror2.6220.006.000.150.170.1026.425.2410.006.000.150.170.1016.4210.485.006.000.150.170.1011.4220.962.506.000.150.170.108.9231.441.676.000.150.170.1
8、0&0941.931.256.000.150.170.107.67表2开路系统不同光合强度下仪器误差的贡献Tab.2Errorpercentofopensystemindifferentpl)otosynthesis光合速率/yndin"2s'1Photosyn
