为什么要研究植物冠层光合作用?
植物地上部分称为冠层,冠层光合作用是植物在群体尺度上的光合作用,是叶、鞘和穗等组织和器官在特定空间结构及微气候条件下进行的光合作用总和,能够表征植物群体的光合能力。提高冠层光合作用效率是增加植物碳汇能力、提高生物量及提高粮食产量潜力的重要途径。
CAPTS系统是测量植物群体尺度和整株尺度的冠层光合作用、呼吸作用和蒸腾作用速率的专用科研仪器。该系统可精确测量冠层光合速率Ac、呼吸速率Rc和蒸腾速率Ec,还同时记录环境温湿度、光合有效辐射、气压等环境数据,通过数据分析可获得光能利用效率LUE及能量转化效率ε
c等。
功能与特点:
1. 全天候、自动化连续测量,将光合测量从人工提升到自动化监测级别,大大提高测量效率
2. 单个小区测量仅需1-3分钟,降低不同样品数据测量差异配置专业数据分析软件,可进行一键式数据批量分析
3. 高精度环境因子同步监测,辅助光合生理参数的深入分析良好的防雨水性能
4. 配置远程监控模块,协助用户远程查看设备工作状态
CAPTS系列产品:
CAPTS系列包括CAPTS-100,CAPTS-101和CAPTS-50共3种型号。涵盖水田、旱田及盆栽试验等各类栽培条件。可进行大田自然光环境,LED可控光环境和人工气候室环境下的测量。
1. CAPTS-100型号:用于田间作物气体交换速率的原位自动监测,CAPTS-100是由1台主机与最多16个测量箱连接组成的多通道测量系统,具备24h自动测量功能,适合对3-5个不同植物样本进行田间原位测量。该型号包括1x1x1.5m和1x1x1.2m两种标准尺寸,以及旱田、水田和盆栽三种类型底座。
2. CAPTS-101型号:配有可调节的高光强LED光源,由1台主机和2个测量箱组成,可对盆栽植物进行较大规模的测量,测量过程光强可稳定控制并且仪器自动运行,仅需人工搬移更换盆栽植物至测量箱内,一般10分钟内可对2个植物样本各完成3次技术重复测量,每天可测量100个植物样本。CAPTS-101还可以通过调节光强测量植物冠层光响应曲线(Acr-Q曲线)。
3. CAPTS-50型号:用于测量在人工气候室培养的小型植物的冠层光合测量系统,包括1个主机和2个测量箱,由人工气候室提供稳定光照环境,可以测量拟南芥、小麦、大麦、水稻、烟草、大豆等植物的苗期植株的冠层光合速率、呼吸速率和蒸腾速率。
使用CAPTS可以开展的研究问题举例:
1. 处于不同生长时期的作物,高产品种与普通品种的瞬时光能利用率的差异?
2. 氮肥量不同时,植物冠层光合速率的区别?施肥后,植物冠层光合速率的增长过程。
3. 抗旱品种与普通品种之间的冠层蒸腾速率及水分利用率差异?
4. 筛选冠层高光效的优良种质资源。
5. 株型结构及叶面积如何影响冠层光合?
使用CAPTS测量的数据:
冠层CO2通量(Ac)日变化曲线
小麦田间冠层CO
2通量,即冠层光合速率和夜间呼吸速率的连续多天动态曲线,天气的波动变化导致CO
2通量在不同天之间存在较大变异。测量数据包括冠层光合速率正午最大值33.3μmol m
-2s
-1,夜晚呼吸速率平均值8.68μmol m
-2s
-1,全天净CO
2固定量为0.559mol m
-2 day
-1等 。[使用CAPTS-100测量]
冠层蒸腾速率(Ec)日变化曲线
小麦田间冠层蒸腾速率的连续多天动态曲线,天气的波动变化导致蒸腾速率在不同天之间存在较大变异。测量数据包括蒸腾速率正午前后达到最大值8.97μmol m
-2s
-1,全天净蒸腾H
2O量为264.6mol m2 day
-1等。 [使用CAPTS-100测量]
冠层光合速率(Ac)
人工气候室内盆栽小麦冠层光合速率,三个不同品种之间的冠层光合速率数据,平均值分别为4.29, 3.41和5.14μmol m-2 s-1。ANOVA分析差异显著(p<0.001)。[使用CAPTS-101或CAPTS-50测量]
环境参数测量
CAPTS主机配有光量子通量和温湿度等传感器,在测量过程中同时采集环境光合有效辐射PPFD、空气温度、CO
2浓度和H
2O浓度等环境数据。图中展示的是使用CAPTS-100测量CO
2通量日变化曲线时记录的环境变化曲线。其他型号也具有相同功能。
使用场景:

bio-equip.com