LCpro T 全自動便攜式光合儀

前言

LCpro-T便攜式光合儀為新一代智能型便攜式光合作用測定儀，用以測量植物葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度等與植物光合作用相關的參數。儀器應用時間差分IRGA（紅外氣體分析）CO₂分析模塊和雙激光調諧快速響應水蒸氣傳感器精密測量葉片表面CO₂濃度及水分的變化情況來考察葉片與植物光合作用相關的參數。通過人工光源、CO₂控制單元和溫度控制單元可以同時精確調控環境條件，從而測定光強、CO₂濃度和溫度對植物光合系統的影響。本儀器可在高濕度、多塵等惡劣環境中使用，具有廣泛的適用性。

上圖左為全套光合儀主機配件及便攜箱等，上圖中為光合儀主機和手柄，上圖右為操作人員進行野外實驗

應用領域

l 植物光合生理研究

l 植物抗脅迫研究

l 碳源碳匯研究

l 植物對氣候變化的相應及其機理

l 作物新品種篩選

技術特點

l 配備手持式葉綠素熒光儀，內置了所有通用葉綠素熒光分析實驗程序，包括兩套熒光淬滅分析程序、3套光響應曲線程序、OJIP-test等

l

彩色LCD觸摸屏，屏幕和控制單元均采用膜封技術，可在高濕和多塵環境下使用

l 白光和RGB（Red Gree Blue）光源任選其一

l 內置GPS模塊，精確獲取經緯度及海拔數據

l 自動、獨立控制環境參數（空氣濕度，CO₂濃度，溫度，光照強度）

l 精確測量CO₂和水汽數據

l便攜式設計，體積輕小，僅重4.1Kg

l 人體工程學設計，舒適型肩帶，攜帶操作簡便

l 手柄內置微型IRGA，有效縮短CO₂測量時間

l 可在惡劣環境下操作，堅固耐用

l 可方便互換不同種類的葉室、葉夾

l 葉室材料精心選擇，確保CO₂及水分測量精度

l 數據存儲量大，使用即插即拔SD卡

l 維護方便，葉室所有區域都很容易清潔

l 采用低能耗技術，野外單電池持續工作時間長，可達16小時

l 實時圖形顯示功能

上圖為英國劍橋大學植物科學系M. Davey博士在南極洲對藻類光合作用研究時的工作圖片，因LC系列光合儀輕便小巧，堅固耐用，續航持久等特點被列為。

技術指標

l 測量參數：光合速率、蒸騰速率、胞間CO₂濃度、氣孔導度、葉片溫度、葉室溫度、光合有效輻射、氣壓、GPS數據等，可進行光響應曲線和CO₂響應曲線測量。

l 手持葉綠素熒光儀（選配）

1. 測量參數包括F₀、Ft、Fm、Fm’、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、RAR、Area、M₀、Sm、PI、ABS/RC等50多個葉綠素熒光參數，及3種給光程序的光響應曲線、2種熒光淬滅曲線、OJIP曲線等

2. 高時間分辨率，可達10萬次每秒，自動繪出OJIP曲線并給出26個OJIP-test測量參數包括F₀、Fj、Fi、Fm、Fv、Vj、Vi、Fm/F₀、Fv/F₀、Fv/Fm、M₀、Area、Fix Area、Sm、Ss、N、Phi_P₀、Psi_₀、Phi_E₀、Phi-D₀、Phi_Pav、PI_Abs、ABS/RC、TR₀/RC、ET₀/RC、DI₀/RC等

l CO₂測量范圍：0-3000ppm

l CO₂測量分辨率：1ppm

l CO₂采用紅外分析，差分開路測量系統，自動置零，自動氣壓和溫度補償

l H₂O測量范圍：0-75mbar

l H₂O測量分辨率：0.1mbar

l PAR測量范圍：0-3000 μmol m^-2 s^-1，余弦校正

l 葉室溫度：-5 - 50℃ 精度：±0.2℃

l 葉片溫度：-5 - 50℃

l 空氣泵流速：100 - 500ml / min

l CO₂控制：由內部CO₂供應系統提供，達2000ppm

l H₂O控制：可高于或低于環境條件

l 溫度控制：由微型peltier元件控制，環境溫度-10℃到+15℃，所有葉室自動調節

l PAR控制：RGB光源2400μmol m^-2 s^-1，LED白色光源2500μmol m^-2 s^-1

l 可選配多種帶有光源的可控溫葉室、葉夾

1. 寬葉葉室：長×寬為2.5×2.5cm，適用于闊葉及大多數葉片類型

2. 窄葉葉室：長×寬為5.8×1cm，適用寬度小于1cm的條形葉

3. 針葉葉室：長約69mm，直徑47mm，適用于簇狀針葉（白光光源）

4. 小型葉葉室：葉室直徑為16.5mm，測量面積2.16cm²

5. 土壤呼吸/小型植物室：測量測量土壤呼吸，或者高度低于55mm的整株草本植物光合作用，底面直徑為11cm

6. 多功能測量室：長×寬×高為15×15×7cm，分為上下兩部分，上部測量小型植物光合作用，下部分測量土壤呼吸

7. 果實測量室：上下兩部分組成，上部透明，下部為金屬，可測量果實直徑為11cm，高度為10.5cm

8. 冠層測量室：底面直徑12.7cm，高12.2cm，適用于地表冠層

9. 熒光儀聯用適配器：適用于連接多種葉綠素熒光儀

上圖從左到右依次為寬葉室、窄葉室、LED光源、熒光儀聯用葉室、小型葉室

上圖從左到右依次為針葉室、果實測量室、土壤呼吸室、多功能測量室、冠層室

l 顯示：彩色WQVGA LCD觸摸屏，480 x 272像素，尺寸95 x 53.9 mm，對角線長109mm

l 數據存儲：SD卡，兼容32G容量

l 數據輸出：Mini-B型USB接口，RS232九針D型接口，230400波特率PC通訊

l 供電系統：內置12V 7.5AH鋰離子電池，可持續工作至16小時，智能充電器

l 尺寸：主機230×110×170mm，測量手柄300×80×75mm

l 重量：主機4.1Kg，測量手柄0.8Kg

l 操作環境：5到45℃

典型應用一

Glyphosate reduces shoot concentrations of mineral nutrients in glyphosate-resistant soybeans, Zobiole L. et al. 2010, Plant and Soil, 328(1): 57-69

本研究對不同類型的抗草甘膦大豆進行草甘膦處理，發現大豆的各項光合參數，包括葉綠素含量、氣孔導度、光合速率和蒸騰速率都有所降低。

典型應用二

Methanol as a signal triggering isoprenoid emissions and photosynthetic performance in Quercus ilex, Seco R. et al. 2011, Acta Physiologiae Plantarum, 33(6): 2413-2422

上圖左為本研究設計的氣室裝置，用以研究常青櫟（Quercus ilex）在剪去部分葉片（模擬啃食）和加入甲醇（模擬附近其他植物被啃食時釋放的信號）時的生理變化，上圖右表明兩種處理都提高了植物的凈光合速率。

產地

英國

選配技術方案

1) 與葉綠素熒光儀組成光合作用與葉綠素熒光測量系統

2) 與FluorCam聯用組成光合作用與葉綠素熒光成像測量系統

3) 可選配高光譜成像實現從單葉片到復合冠層的光合作用時空變化研究

4) 可選配O₂測量單元

5) 可選配紅外熱成像單元以分析氣孔導度動態

6) 可選配PSI智能LED光源

7) 可選配FluorPen、SpectraPen、PlantPen等手持式植物（葉片）測量儀器，全面分析植物葉片生理生態

8) 可選配ECODRONE®無人機平臺搭載高光譜和紅外熱成像傳感器進行時空格局調查研究

參考文獻（僅列出部分代表性文獻）

1. Al Kharusi L., Assaha D.V.M, Al-Yahyai R. and Yaish W.M. (2017). Screening of Date Palm (PhoenixdactyliferaL.) Crs for Salinity Tolerance. Forests 2017,8, 136; doi:10.3390/f8040136.

2. Alsanius, B.W., Bergstrand, K-J., Hartmann, R., Gharaie, S., Wohanka, W., Dorais, M., Rosberg, A.K. (2017). Ornamental flowers in new light: Artificial lighting shapes the microbial phyllosphere community structure of greenhouse grown sunflowers (Helianthus annuus L.) Scientia Horticulturae, Volume 216, Pages 234–247.

3. Alvarado-Sanabria,O., Garcés-Varón, G. and Restrepo-Díaz, H. (2017). Physiological Response of Rice Seedlings (Oryza sativa L.) Subjected to Different Periods of Two Night Temperatures. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 13, No. 1, 2017, pp. 35-43. ISSN 1997-0838.

4. Barros, R.E., Fari R.M., Tuffi Santos L.D., Azevedo A.M., Governici J.L. (2017). Physiological Response of Maize and Weeds in Coexistence. Plants Daninha 2017; v35: e017158134.

5. Berenguer, H.D.P., Alves, A., Amaral, J. et al. (2017). Differential physiological performance of two Eucalyptus species and one hybrid under different imposed water availability scenarios. Trees https://doi.org/10.1007/s00468-017-1639-y.

6. Borja, D., Gonzalez-Gonzalez Nerea Oliveira Isabel Gonzalez Isabel Canellas Hortensia Sixto (2017). Poplar biomass production in short rotation under irrigation: A case study in the Mediterranean. Biomass and Bioenergy, 107, Dec 2017, 198-206.

7. WF Dutra, YL Guerra, JPC Ramos, PD Fernandes 2018. Introgression of wild alleles into the tetraploid peanut crop to improve water use efficiency, earliness and yield (2018)- journals.plos.org

8. Can Bradyrhizobium strains inoculation reduce water deficit effects on peanuts? (2018). DD Barbosa, SL Brito, PD Fernandes" – World Journal of", 2018 ?C Springer

9. EG de Sousa, TI da Silva, TJ Dias, DV Ribeiro (2018). Biological Fertilization as an Attenuation of Salinity Water on Beetroot (Beta vulgaris) (2018)- Journal of Agricultural, 2018 – ccsenet.org

10. TC Alves, JPAR da Cunha, EM Lemes (2018). Physiological changes in sugarcane in function of air and ground application of fungicide for orange rust control. 2018- Bioscience Journal – seer.ufu.br

11. FRM Abreu, B Dedicova, RP Vianello, AC Lanna (2018). Overexpression of a phospholipase (OsPLD|?1) for drought tolerance in uplａnd rice (Oryza sativa L.) (2018) Protoplasma, 2018 ?C Springer

12. B Correia, RD Hancock, J Amaral (2018). Combined drought and heat activates protective responses in Eucalyptus globulus that are not activated when subjected to drought or heat stress alone(2018) Frontiers in plant ", 2018 – frontiersin.org

13. C Ma, H Hu, L Jia, C Zhang, F Li (2018). Effects of Brackish Water Salinity on the Soil Salt and Water Movements and the Cotton Seedling Growth Under Film Hole Irrigation. 2018 Sustainable Development of Water", ?C Springer

14. P Zou, X Lu, C Jing, Y Yuan, Y Lu, C Zhang (2018). Low-Molecular-Weightt Polysaccharides From Pyropia yezoensis Enhance Tolerance of Wheat Seedlings (Triticum aestivum L.) to Salt Stress (2018 Frontiers in plant", 2018 – frontiersin.org

15. MEB Brito, LAA Soares, WS Soares Filho (2018). Emergence and morphophysiology of Sunki mandarin and other citrus genotypes seedlings under saline stress (2018)- Spanish Journal 2018 – revistas.inia.es

16. LAA Soares, PD Fernandes, GS Lima (2018). Gas exchanges and production of coloured cotton irrigated with saline water at different phenological stages (2018)- Revista Ci??ncia", 2018 – SciELO Brasil

17. X Zhang, Y Fan, Y Jia, N Cui, L Zhao (2018). Effect of water deficit on photosynthetic characteristics, yield and water use efficiency in Shiranui citrus under drip irrigation (2018- Transactions of the, 2018 –

18. JES Ribeiro, AJS Barbosa, SF Lopes (2018). Seasonal variation in gas exchange by plants of Erythroxylum simonis Plowman (2018)- Acta Botanica", 2018 – SciELO Brasil

19. TB de Oliveira, L de Azevedo Peixoto, PE Teodoro (2018). The number of measurements needed to obtain high reliability for traits related to enzymatic activities and photosynthetic compounds in soybean plants (2018)- PloS one, 2018 – journals.plos.org

20. A Muthalagu, SJ Ankegowda, MF Peeran (2018). Effect of Natural Growth Enhancer on Growth, Physiological and Biochemical Attributes in Black Pepper (Piper nigrum L.) (2018)-

21. W Zhang, XX Chen, YM Liu, DY Liu, YF Du (2018). The role of phosphorus supply in maximizing the leaf area, photosynthetic rate, coordinated to grain yield of summer maize (2018)- Field Crops ", 2018 ?C Elsevier

22. Carla Barradas, Glória Pinto, Barbara Correia, Cláudia Jesus, Artur Alves. (2019). Impact of Botryosphaeria, Diplodia and Neofusicoccum species on two Eucalyptus species and a hybrid: From pathogenicity to physiological performance. https://doi.org/10.1111/efp.12493

23. Valéria F. de O. Sousa, Caciana C. Costa, Genilson L. Diniz, Jo?o B. dos Santos, Marinês P. Bomfim, Kilson P. Lopes. (2019). Growth and gas changes of melon seedlings submitted to water salinity. /10.1590/1807-1929/agriambi.v23n2p90-96

24. T.Chatzistathis, I.E.Papadakis, A.Papaioannou, O.Dichala, A.Giannakoula S.Kostas, P.Tziachris (2019). Genotypic tolerance of two Punica granatum L. crs (‘Wonderful’ and ‘Acco’) to serpentine stress. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.12.027

25. Cícero F. de Sousa Alvarenga, Evandro M. da Silva, Reginaldo G. Nobre, Hans R. Gheyi, Geovani S. de Lima, Luderlandio de A. Silva. (2019). Morfofisiologia de aceroleira irrigada com águas salinas sob combina??es de doses de nitrogênio e potássio. https://doi.org/10.19084/RCA18215