光合作用測定儀的原理、發(fā)展歷史、特點

        光合作用計又稱光合作用計，它測量氣體CO2濃度、空氣溫濕度、植物葉片溫度、光照強度、氣體流量等元素，并計算光合作用（呼吸）速率、蒸騰速率、細胞間CO2濃度和氣孔導度是衡量光合作用四大指標的儀器。
        光合作用的重要性
        1. 無機物轉化為有機物
        綠色植物合成的有機物可直接或間接用作人類或所有動物的食物（如糧、油、糖等和飼草飼料、魚餌等），也可用作某些用途的原料。工業(yè)（如棉花、橡膠、糖等）。也就是說，今天人類所吃的食物和某些工業(yè)原料，都是直接或間接來源于光合作用。
         2、積累太陽能
        光合作用形成的有機質中儲存的化學能，不僅被植物本身和所有異養(yǎng)生物利用，而且還是人類營養(yǎng)和活動更重要的能源。人類所使用的能源，如煤炭、天然氣、木材等，都是現在或過去的植物通過光合作用形成的。因此，光合作用是當今能源的主要來源。
         3. 環(huán)保
        從去除空氣中過多的CO2，補充O2消耗的角度來看，綠色植物被認為是一種自動空氣凈化器。
        光合作用的研究具有重要的理論和實踐意義。光合作用是地球上普遍存在的*過程，是其他生物生存的基礎。光合作用儀有助于深化光合作用的研究。
        光合作用儀原理
        測定光合速率的方法很多，但大多是根據對CO2的吸收來測定光合速率的。光合作用儀采用紅外CO2氣體分析儀方法測量光合速率。
         1、CO2測量
        紅外氣體分析是基于由不同原子組成的具有偶極矩的氣體分子，如CO2、CO、H2O、SO2、CH3、NH4、NO等，它們特異于2.5~25um的紅外光區(qū)吸收帶， CO2在中紅外區(qū)有4個吸收帶，其中4.26um的吸收帶較強，不干擾H2O。紅外 CO2 分析是通過檢測 CO2 在 4.26um 光譜上的吸收來測量光合作用過程中 CO2 的變化。因為CO2吸收的4.26um紅外光能量與其吸收系數（K）、氣體濃度（C）和被測氣室長度（L）有關，服從比爾-朗伯定律：E=Eoe-KCL
        由于測量儀器在設計過程中會確定Eo（一次初始能量）和L（氣室長度），-K、e為常數，E（測量結束時的能量）與C具有相同的值（被測氣體濃度的對應關系），CO2濃度可以通過測量E來測量。
        紅外CO2分析的優(yōu)點： ①靈敏度高，可測量1.0、0.5甚至0.1uml·mol-1（即ppm）的CO2濃度； ②反應快，反應時間短，可測光合速率的瞬時變化； ③ 易于實現自動化、智能化測量。
        光合作用分析儀采用單片機智能化管理技術。除了監(jiān)測光合作用過程中CO2的變化外，還測量相應的光合有效輻射和溫度，并根據這些測量參數自動計算出相應的光合速率（Pn）。水分利用效率，氣孔導度。
         2、測溫原理
        溫度傳感器采用高精度傳感器，測溫電路采用三線經典恒流源測溫電路。
         3. 光合有效輻射的測定
        光合有效輻射（PAR）是指植物吸收并參與光化學反應的太陽輻射光譜成分。一般光譜范圍為400～760nm。該技術的原理是：PAR測量采用多層疊加濾光片和光敏半導體技術，即利用硅光電二極管利用光電響應將光能轉化為電能。 P區(qū)和N區(qū)之間形成光電動勢，連接PN結，電路中有電流流過，電流的大小與光強有關。
        光合作用分析儀的優(yōu)點是穩(wěn)定性和重現性好，動態(tài)范圍寬，溫濕度特性優(yōu)良，幾乎沒有疲勞特性。硅光電二極管的短路電流與光強具有良好的線性關系。
        光合作用分析儀的發(fā)展歷程
        簡單配置階段：
        光合作用分析儀在1950年代初開始使用，其配置比較簡單，只有葉室（或同化箱）及相應的氣路和氣泵等配置，采取人工直讀和計算。
        復雜配置階段：
        為提高測量速度，實現多點測量，光合作用分析儀配備了多個轉換及相應的記錄裝置，實現一機多點多通道測量。另外，為了提高測量精度和控制測量條件，一些光合作用儀配備了葉室環(huán)境控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。
        便攜式多功能智能舞臺：
        這一階段是80年代中期上市的單片機、集成電路和傳感器技術發(fā)展的結果。單片機對光合作用測量過程中涉及的CO2、溫度、濕度、光強、流量等參數進行各種計算，大大提高了測量效率。
        同時光合作用儀配有數據存儲卡，可存儲大量測試數據。環(huán)境因素通過附加葉室、溫度、相對濕度、光照強度、CO2濃度控制系統(tǒng)進行調節(jié)；光合作用分析儀的生產特點是體積小、重量輕、測量速度快、功能多、操作方便，特別適合野外測量。
        光合作用儀的特點
        1、光合儀利用數據采集儀與二氧化碳分析儀、葉室通訊，接收傳感器采集的實時數據。數據采樣周期快，計算準確。它可以測量植物的光合作用（呼吸）速率、蒸騰速率和氣孔導度。
         2、光合儀軟件界面友好，各種傳感器實時曲線顯示，操作簡單。
         3、光合作用儀交直流兩用，使用時間長。并且可以配備太陽能電池板，方便在現場充電。
         4、光合作用儀功能多，可根據您的需要進行閉路光合作用、閉路呼吸、開路呼吸和環(huán)境因子連溪采集記錄。
         5、光合作用葉室設計小巧玲瓏，葉室配件適合各種葉片。
         6.光合作用器使用方便。體積小，重量輕，可以隨身攜帶。氣路與電路清晰連接，運行方式、測量計算結果一目了然。