测量

在叶片同一位置同步测量叶绿素荧光和气体交换参数具有非常重要的意义，能够揭示更多的光合生理信息。测量期间，LI-6800控制环境条件以避免多环境因子扰动干扰植物的响应，确保测量结果有更好的重复性和更高的可信度。

本页内容

气体交换

LI-6800在测量叶片水平 CO2 和 H2O的气体交换,以及藻类和水生生物的 CO2 交换时具有无与伦比的优势，可直接测量 CO2 吸收速率以表征样品的光合同化速率。

特点与优势

  • 经久耐用的先进聚合物叶室垫片可确保在不规则的叶片表面周围形成良好的密封，同时在测量间隙能非常迅速地恢复形变。
  • 高流量设计使系统能够测量大叶叶片光合速率，而精准的气体分析仪能够测量非常低的光合速率。
  • 红外气体分析仪(IRGA)位于分析器头部、样品气体充分混匀以及通过样品室和IRGA的气体流速高等特点，使LI-6800能够快速准确的捕捉叶片的响应。
    reference vs sample chambers
  • IRGA匹配可消除测量偏差，得到样品室和参比室的真实浓度差异。匹配可手动进行，也可自动进行，或者在一定的 CO2 和 H2O浓度变化范围内进行(全量程预先匹配功能)，以节省时间并满足多种实验需求。

动态同化测量技术DAT

LI-6800是具备已发表论证过具有成熟动态同化测量技术的仪器。该技术测量完整的响应曲线仅需很短的时间，与稳态测量法相比大大的节约了时间成本。与传统RACiR相比，动态同化测量技术从气体交换测量的基本原理出发，不依赖任何经验性修正，即测即用。

动态同化测量技术基于稳态方程的改进也同样可以获得光合响应曲线，且与传统方式测得的光合响应曲线吻合，但动态同化技术获的是数量级倍数的数据点，不论是后期使用模型计算相关参数还是去除数据变异性方面都比传统方式获取的有限数据点相比更具有优势。

A-Q curve using the Dynamic Assimilation Technigue on the LI-6800
基于动态和稳态方法测量大豆(Glycine max)的A-Q曲线。对于动态方法，活化光(actinic light)的强度在40分钟内从2,000 µmol m m-2 s-1到0 µmol m m-1 s-1匀速下降，同时每个几秒记录一个数据，全程可记录上千条数据。而稳态方法是每2分钟改变一次活化光的强度，从2000到0一共设置十几个梯度，每个梯度记录一次数据，全程记录十几条数据。
A-Ci curve using the Dynamic Assimilation Technigue on the LI-6800
基于动态和稳态方法测量大豆(Glycine max)的A-Ci曲线。选择400 ppm/min，曲线测量时间为4分钟，选择200 ppm/min，曲线测量时间为8分钟。相比之下，稳态方法的数据在理想情况下测量时间至少长达35分钟，且只能获取十几条数据。

LI-6800是具备已发表论证过具有成熟动态同化测量技术的仪器，这是其他同类设备所没有的。

For details, see
Saathoff, A. J., & Welles, J. (2021). Gas exchange measurements in the unsteady state. Plant, Cell & Environment, 44(11), 3509–3523. https://doi.org/10.1111/pce.14178

叶绿素 a 荧光

叶绿素a荧光测量是Ll-6800又一个功能 应用。叶绿素a荧光测量为解析光合过程中产生和消耗能量的反应提供数据支持。

6800-081A fluorometer ready to meadure a tree leaf

6800-01A荧光叶室可同时测量叶片、藻类和水生生物的气体交换和叶绿素荧光参数。该叶室配备了脉冲调制式荧光仪(PAM)，可在叶片的同一位置同步测量叶绿素a荧光和气体交换参数。同时搭配易更换的叶室适配器( 2cm2 or 6 cm2)以满足不同大小叶片的测量需求

为什么选择6800-01A荧光叶室？

  • 在叶片的同一位置同步测量叶绿素荧光和气体交换，以同时观察光合作用过程中产生和消耗能量的反应
  • 高均质性的光源覆盖整个测量区域，使得测量更加地可控
  • 自定义调制频率和饱和闪光强度，以满足多种测量需求
  • 搭载矩形和多相饱和闪光两种技术在测量最大荧光产量的同时节约时间
  • 频率检测和记录荧光发射信息，可用于荧光诱导动力学方面的研究
chart showing spectra for the 6800-01A fluorometer
6800-01A荧光叶室蓝光、红光和远红光的峰值波长分别为475nm、625nm 和735 nm。
LI-6800 OJIP plot
暗适应叶片OJIP曲线测量---使用对数时间坐标绘制瞬时荧光诱导过程

阔叶、针叶、藻类和水生生物，以及土壤

LI-6800多种气室和光源可测量从小到大的阔叶、针叶、枝条(shoots)、小枝(sprigs)、藻类和水生生物以及土壤 CO2 通量，帮助科研人员拓展新的研究命题

包括苔藓和昆虫测量室的所有测量室相关信息， 请参阅测量室和光源介绍.

小叶测量

6800-12A clear-top chamber measuring a blade of grass

6800-12A透明叶室用于测量环境光或控制光下中小尺寸叶片的气体交换。大小不同的适配器横向(side to side)或纵向(front to back)安装可将取样面积限制在1x3、2x3或3x3 cm的范围内，以适应不同形状和大小的叶片。

  • 无法铺满适配器的叶片，适配器孔径四周有mm刻度可快速确定叶片面积
  • 搭配6800-02红蓝光源，可控制叶室红蓝光
  • 无论是稳态还是自定义程序的测量，用户均可独立控制光强和红蓝光光质比例
spectra for the 6800-02 small light source
6800-02红蓝光源红光和蓝光的峰值波长分别为660 nm和453 nm。
diagram showing different configurations of the 3x3 cm chamber and light source
光源选项包括单侧环境光(顶部)、双侧环境光、单侧红蓝光源(顶部)以及带有光源延长电缆(9968-243)的双侧红蓝光源。

大叶和针叶测量

LI-6800 with Large Leaf and Needle chamber and Large Light Source measuring conifer needles

6800-13大叶和针叶叶室用于测量大叶片、枝条(shoots)、小枝(sprigs)的气体交换。叶室取样范围可达6 cm x6 cm，孔径四周有mm刻度可快速确定未铺满叶室的叶片面积

  • 选配小枝模块(9968-271)可扩大叶室的体积，以满足枝条(shoots)、小枝(sprigs)的测量需求
  • 选配6800-03红绿蓝白 4 色大光源(后续简称大光源)可进行控光测量
  • 6800-03大光源支持自定义配置红光、绿光、蓝光和白光的强度，最大控光强度分别可达2400、1000、2000和1500 μmol m-1 s-1
  • 无论是稳态还是自定义程序的测量，用户均可独立控制光强和红绿蓝白4色光的光质比
spectra for the 6800-03 large light source
6800-03大光源的红光、绿光和蓝光峰值波长分别为660 nm、 523 nm、 453 nm，白光色温4000 K。
diagram showing different configurations of the 6x6 cm chamber and light source
光源选项包括单侧环境光(顶部)、双侧环境光、单侧大光源(顶部)以及带有光源延长电缆(9968-243)的双侧大光源。双侧大光源仅支持使用小枝模块(9968-271)的6800-13叶室

藻类和水生生物光合测量

6800-18 aquatic chamber

由于测量的复杂性，直接对水生生物进行光合作用测量的系统非常罕见。6800-18藻类和水生生物测量室可以直接测量水体中 (如藻类悬浮液)或高湿度环境中 (如苔藓)样品的叶绿素a荧光参数和气体交换参数。

有了6800-18藻类和水生生物测量室，可以测量控制条件下样品对光照、 CO2 、pH或温度等参数的光合响应。该测量室配备水生生物适配器 (9968-338)，可测量对湿度条件要求高的非液态样品，例如珊瑚、大型藻类、海草和根系。

特点与优势

  • 测量室水气间 CO2 快速平衡
  • 优化Δ CO2 的计算—水气平衡装置很大限度地减小样品室和参比室IRGA之间的水气差异
  • 冷凝保护—实时测量温度和湿度并调整设定值来防止系统出现冷凝
  • 控温拓展—兼容外置水浴装置拓宽控温范围
  • 兼容pH计—pH数据可直接通过仪器采集
  • 隔膜端口—测量过程中允许辅助传感器和探针直接接触样品。
  • 对于水体中的样品，可通过计算透光率来计算光合吸收光的强度
chart of assimilation measurements with the LI-COR 6800-18 aquatic chamber
正常氧浓度(21%)和低氧浓度(0.5%)下，小球藻 (Chlorella)光合同化速率对光强的响应。LI-6800控制测量室的 CO2 浓度为400 μmol mol mol-1,水浴装置控制叶室温度为25℃。藻类细胞置于盐度为17 ppm的海水培养基中进行测量。

For more details, read the recent publication by Hupp, et al.
Hupp, J., McCoy, J., Millgan, A., & Peers, G. (2021). Simultaneously measuring carbon uptake capacity and chlorophyll a fluorescence dynamics in algae. Algal Research, (58). https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102399.

土壤 CO2 通量测量

6800-09 soil CO2 flux chamber

6800-09土壤呼吸室采用闭路测量的方式获取土壤表面 CO2 扩散速率。

为什么使用LI-6800进行土壤呼吸测量？

  • LI-COR土壤温室气体通量测量系统的独特设计确保测得土壤 CO2 通量的真实性
  • 专有设计的压强平衡口，防止外界风产生的压强波动对测量的影响
  • 气室内部充分的气体混匀避免出现死区(dead volumes)的同时保证数据的准确性
  • 基于波纹管的设计，避免手动控制气室开合引起的人为误差
  • 测量过程同步记录土壤温度和土壤湿度数据帮助解析土壤呼吸数据
  • 使用SoiFluxPro土壤温室气体通量专业分析软件进行数据质量控制

环境控制

在测量过程中，LI-6800通过控制叶室内的环境条件，避免多个环境因子变量对植物响应产生干扰，确保结果的可重复性和可信度。

CO2响应曲线

通过控制叶室的条件，确保光合作用对胞间 CO2浓度变化的响应不受其他环境变量的干扰。LI-6800控制环境条件，环境设定值的方差非常低(n=3,±均值标准误)

LI-6800 graph showing flow rate
精准控制气体流速，减少流速瞬时变化对计算光合速率产生的影响
LI-6800 graph showing light-dependent biochemical reaction rates

恒定的光照条件下，确保光依赖生化反应速率的一致性

LI-6800 graph showing CO2 assimilation
作为暗反应的底物，光合作用对 CO2 浓度的响应提供了有关生化限制的信息。在C3植物中，这些数据用于计算 Amax (最大光合速率)、 Vc,max (Rubisco最大羧化速率)、 Jmax (用于RuBP再生的最大电子传递速率)和磷酸丙糖利用(TPU)限制。

日动态测量

LI-6800 graph showing Diurnal carbon assimilation
在日变化或调查测量期间， LI-6800通过控制叶室环境条件来维持测量环境或生长条件。对于田间种植的小白菜(Brassica rapa)，其光合速率在中午时略有下降(n = 24~28；±均值标准误)。
LI-6800 graph showing leaf illumination
6800-02红蓝光源跟踪外界光照条件，为叶片提供与外界环境光强一致光照
LI-6800 graph showing chlorophyll fluorescence
ΦPSII,(叶绿素荧光参数)反映叶片中光合机构电子传递对外界光强变化的响应

均匀照射下的光响应

叶室的光源均匀照射在叶片上。叶室内90%以上区域的光强变异小于±10%，确保光照在整个叶室范围内具有均质性。当叶片受到均匀照射时，平均光合同化速率反映了密闭叶片面积上真实点对点速率(n = 2；±均值标准误)

LI-6800 graph showing light intensity distribution
伪彩色图(左)显示了LI-6800荧光叶室的光强分布。在Multiphase Flash荧光计中线上，光强度的横断面(右)显示光照在整个叶室内非常均匀。
LI-6800 histogram showing heat map of light uniformity distribution
热力直方图显示，超过90%区域的光强变异性小于10%。
LI-6800 graph showing Light response of Nicotiana tabacum
烟草的光响应曲线。误差线是均值的标准误(n = 3)。 .

量子效率

LI-6800 graph showing steady leaf
光强从0到100 µmol m-2 s-1, 1的变化过程中，叶温始终保持稳定，避免温度变化对光合测量的干扰
LI-6800 graph showing changing carbon assimilation rate
精准控制叶室内 CO2 浓度，防止由于 CO2 浓度变化导致同化速率的变化
LI-6800 graph showing constant leaf vapor pressure difference
在光驱动气孔导度变化的过程中，持续控制叶片饱和蒸汽压亏缺(VPD)，从而避免了气室 H2O 浓度变化所引起的干扰效应。
LI-6800 graph showing steady flow rate

精准控制流速，以防止流速对计算的同化速率产生干扰

LI-6800 graph showing photosynthesis quantum efficiency
在低光下，碳同化速率受到光捕获的限制，以驱动捕光复合体中的线性电子传递。通过评估碳同化速率对吸收光的( Qabs)响应，可衡量光合作用的量子效率。对于非光呼吸条件下(0.5% O2 空气)的烟草(Nicotiana tabacum)，其量子效率与理论以及经验测量值一致(n = 2，±均值标准误)。

与LI-600的互补测量

LI-6800 光合荧光测量系统在控制叶室环境条件下测量碳同化等多种光合参数。相比之下，LI-600荧光/气孔计在环境条件下快速测量叶片气孔导度。将二者结合起来可在更短的时间内得到大量丰富的数据。

例如，使用LI-600快速筛选大量样品，然后使用LI-6800对选定的个体进行更详细的测量。使用LI-600来测量叶片上下表面的气孔比，并在LI-6800中使用这些测量结果来改善与气孔比相关重要参数的计算。

LI-600 LI-600 LI-6800 LI-6800
LI-600 每小时快速筛选多达200个样品，以筛选出详细测量的样品 测量详细的光合生理参数，包括光响应曲线和A-Ci曲线
测量环境条件下的参数 控制环境条件下的测量，能够独立控制包括光 CO2, H2O 和温度在内的多种环境因子
使用简单，具备基础的配置选项 直观的图形界面中提供了多种的配置选项
测量环境光下的叶绿素 a 荧光参数 控光条件下的叶绿素a参数；能够测量荧光诱导动力学参数

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为了提供更多关于补充LI-6800和LI-600测量的信息，我们创建了一个带有案例研究的应用说明，并录制了一个网络研讨会。

基础理论—气体交换与叶绿素荧光相结合

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