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前言1996年以来，在不同时期，公司多次组织技术支持工程师和维修工程师撰写过多个版本的LI-6400系列光合仪的使用手册。这些使用手册为用户尽快掌握LI-6400系列光合仪的基本原理、操作过程、维护保养和常见问题等发挥了积极的作用，但均存在不同程度的内容偏多、编排不够系统等缺点。因此，我们在多年培训工作的基础上，结合用户的使用经验和实验需求，对这些使用手册进行了重新整合和优化，进一步提高了使用手册前后的连贯性和一致性。该使用手册的主要内容包括光合作用测量的理论基础、LI-6400系列光合仪的发展、硬件介绍、使用方法、应用实例、维护和保养等。对于初学者，该使用手册将缩短其学习时间，达到事半功倍的效果；对于熟练掌握者，该使用手册将进一步提高其应用水平。第一章光合作用测量的理论基础绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和水，制造有机物并释放氧的过程，称为光合作用。光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。一、光合作用的重要性1、把无机物转变成有机物绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类或全部动物界的食物（如粮、油、糖等和牧草饲料、鱼饵等），也可以作为某些工业的原料（如棉、麻、橡胶、糖等）。换句话说，今天人类所吃的食物和某些工业原料，都是直接或间接地来自光合作用。2、蓄积太阳能光合作用形成的有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用外，更重要的可供人类营养和活动的能量来源。人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因此，光合作用是今天能量的主要来源。3、环境保护从清除空气中过多的CO2和补充消耗掉O2的角度来衡量，绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。光合作用的研究在理论上和实践上都具有重要的意义。光合作用是地球上普遍存在而又特有的一个过程，是其它生物生存的基础，因此光合作用的研究有助于生物科学中其它课题的阐明。由此可见，光合作用是农业生产中技术措施的核心，也是植物生理学中的主攻方向之一，又是自然科学中的一个重要研究项目。二、光合作用的测量方法光合作用的整个过程可表示为：CO2+H2O→（CH2O）+O2可见，测定公式中任一反应物的消耗速率或产物的生成速率（包括物质的交换和能量的贮藏）都可以用来计算净光合速率（Pn）。相应净光合速率（Pn）的测定大致可分为：（1）根据有机物的积累速率，主要有半叶法、植物生长分析法；（2）根据CO2及O2体积的变化，主要有微量定积检压法；（3）根据O2浓度的变化，主要有氧电极法；（4）根据CO2浓度的变化：酸度法、碱吸收法、14C标记法、红外气体分析法、微气象法。目前，昀常见的方法是红外气体分析法。三、便携式光合仪的发展历程简单配置阶段：20世纪50年代初开始应用，其配置相对简单，只有叶室（或同化箱）及相应气路和气泵等配置，采取人工直接读数和计算。复杂配置阶段：为了增加测定速度，实现多点测定，CO2分析仪上配置了多路转换和相应的记录装置，以达到一机多点多通道测定。此外，为了提高测定精度和能控制测定条件，有的光合仪配置了叶室的环境控制系统。2便携式多功能智能化阶段：这一阶段的产生是由于单片机、集成电路和传感技术发展的结果，在20世纪80年代中期投放市场。单片机将光合测定过程中涉及的CO2、温度、湿度、光照强度和流量等参数进行各种运算，大大提高了测定效率。安装数据贮存卡，可贮存大量的测试数据。通过附加叶室、温度、相对湿度、光照强度、CO2浓度控制系统，来调控环境因素；仪器的制作特点为体积小、重量轻、测速快、功能多、操作方便，特别适合野外测定。第二章LI-6400系列光合仪简介一、LI-COR便携式光合仪的发展LI-6000是LI-COR公司的第一代气体交换测量系统。LI-6000的特点是体积小、重量轻，能耗低。通过将一个叶片夹入相对较大的叶室中测量CO2浓度随时间的变化，LI-6000是一个闭路系统。LI-6200是LI-COR公司在1986年研制成功的，它修正了LI-6000中存在的问题，并较大程度改进了软件。尽管LI-6200也是闭路测量系统，但其具有稳态蒸腾速率测量的功能。目前大家所熟悉的LI-6400是美国LI-COR公司的第三代气体交换测量系统，是1995年研制成功的。多年以来，LI-COR公司对LI-6400进行了不断的改进和提高，包括6400-09土壤呼吸室和6400-40荧光叶室。2002年，LI-COR公司更新了LI-6400的数字控制板(200MHz处理器、LINUX操作系统、128M内存和64M文件存储系统)，同时将OPEN操作系统软件升级到了5.3版本。二、LI-6400系列光合仪的原理与结构在LI-6200的基础上，LI-6400系列光合仪在两个方面做了明显改进：（1）气路为开放式；（2）CO2/H2O分析器位于传感器的头部，与叶室紧紧相连，缩短了气体流动过程中气路过长产生的误差。LI-6400系列光合仪的传感器头部有两个完整的、双通道、非扩散的红外气体分析仪，能够同时测量叶室中的CO2和H2O的绝对浓度。三、LI-6400系列光合仪的特点LI-6400系列光合仪是目前国内外应用昀多、稳定性昀好的便携式光合作用测量系统，是您科学研究中的昀佳选择。它具有以下主要特点：（1）开路式系统，保证了叶室内外环境条件的一致与同步变化，同时保证了被测量叶片的环境因子的稳定；（2）CO2/H2O分析器位于传感器的头部，消除了气体交换测量的时滞；（3）可自动或手动控制叶室内部的环境条件（CO2浓度、光照强度、相对湿度、温度等）；（4）具有多个自动测量程序，如光响应曲线、CO2响应曲线、光诱导曲线、光呼吸曲线、荧光CO2响应曲线、荧光光响应曲线、荧光动力学曲线、荧光循环曲线等。多年的实践表明，即使在野外恶劣的环境条件下，LI-6400系列光合仪的分析器和传感器依然能够保持强大的功能和高可靠性。3第三章硬件介绍与连接一、硬件介绍LI-6400硬件包括主机、连结电缆、叶室和分析器。详情请参照下图。1、主机2、叶室和分析器3、电缆部分44、主机操作面板介绍二、硬件连接1、加装干燥剂和苏打仪器出厂时，化学药品管中没有装入相应的药品，当使用者拿到新仪器后，首先要在管中装入相应的药品。取下药品管，打开底部的盖帽，装入相应药品至管口1cm左右，将盖帽旋紧。2、化学药品管固定到主机的相应位置上，在主机上有相应标识，注意不要将苏打管和干燥剂管互换位置。3、电池连接（图？）将电池倾斜，以顶起电池槽上端的止脱销，然后平推到底，将插头如图？所示插入主机。苏打装入标有CO2SCRUB的过滤管干燥剂（蓝色）装入标有DESICCANT的过滤管54、主机和分析器的连接4.1连接主机端的气路主机端的气路接口共有三个，分别连接到进气管、参比室、样本室。如图？所示。注意：其中有黑色环状标志的管子接标识为SAMPLE的气路接口。4.2连接主机端的电缆主机端的电缆插头为D型接头，一个为插针，一个为插孔，对应插入，将固定螺丝旋上。注意：宽面(长边)朝上。4.3连接分析器端的管路和电缆。分析器端的管路接口和电缆的插头形状都不相同，一一对应插入即可。注意：将圆形插头上的红色标识和分析器一端的红色标识对准，然后水平推入。插头一定要推到底，不能留有空隙。5、连接CO2注入系统将CO2小钢瓶装入套筒，确认已安装图？中所示的O形圈后将套筒旋紧。6、连接完成，如图？所示。6第四章测量参数与计算参数四、计算参数与测量参数测定时，LI-6400根据参比室与样品室CO2浓度差、气体流量、叶面积、温度和压强等参数计算光合作用或呼吸作用速率等；根据参比室与样品室H2O浓度差、气体流量、叶面积、温度和压强等参数计算蒸腾速率；根据参比室与样品室H2O浓度与蒸腾速率计算叶面水分总导度；又据此以叶片两面的气孔密度比率计算水分气孔导度即气孔导度，其倒数即为气孔阻力；根据气孔水分导度、叶片两面气孔密度比率、叶面边界层阻力计算气孔对CO2的导度；昀后据气孔CO2导度、蒸腾速率、参比室CO2浓度、光合速率计算胞间CO2浓度（Ci）；所有运算均由内部计算机系统完成，可在仪器的荧光屏上直接读数。LI-6400能够测定的植物光合与水分生理指标有：净光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、总气孔导度、气孔导度或气孔阻力、胞间CO2浓度等。另外，叶室内装有温度与湿度探头，外有光照强度探头。在测定过程中能够自动记录的重要环境参数有大气CO2浓度、大气湿度、叶面温度、大气温度、光照强度等。上述植物生理指标与环境参数的测定可在数秒内完成，仪器自动保存。除此之外，其它参数如叶面水汽压降、叶面相对湿度、叶面积、叶室CO2浓度、叶室H2O浓度等，以及仪器工作状态参数如电池寿命、记录时间、气体脉冲信号等连同实测与计算的数据与参数共有70项一并记录于仪器中，供研究者分析数据时参考。一、测量参数缩写参数单位行号CO2R_µml参比室CO2浓度µmolCO2mol-1CO2S_µml样本室CO2浓度µmolCO2mol-1H2OR_mml参比室H2O浓度mmolH2Omol-1H2OS_mml样本室H2O浓度mmolH2Omol-1Aflow_µml样本室气体流量µmols-1BRH_S_%样本室相对湿度%B、fRH_R_%参比室相对湿度%Td_R_%参比室露点温度℃Td_S_%样本室露点温度℃fPrss_kPa大气压kPaParIn_µm叶室内光照强度µmolm-2s-1ParOutµm叶室外光照强度µmolm-2s-1GTblock℃冷却器温度℃Tair℃叶室空气温度℃Tleaf℃叶片温度℃HHH:MM:SS时钟Battery电池电压VI二、计算参数缩写参数单位行号△CO2_µml参比室与样本室的CO2浓度差µmolCO2mol-1△H2O_µml参比室与样本室的H2O浓度差mmolH2Omol-1BPhoto净光合速率µmolCO2m-2s-1Cond气孔导度molH2Om-2s-1Ci胞间CO2浓度µmolCO2mol-1Trmmol蒸腾速率mmolH2Om-2s-1CCi/Ca胞间CO2浓度与空气CO2浓度之比VpdL基于叶温的蒸气压亏缺kPaVpdA基于气温的蒸气压亏缺kPaDBLC_mol叶片边界层总导度molm-2s-1G三、状态参数（加上行号）缩写参数行号缩写参数行号Program自动测量程序的状态I、KfwMxCrLp流量、CO2控制器、冷却器、光源的稳定性KCHPWMf状态指示IStable稳定性状态KCO2CO2分析器的状态JCRagc_mv参比室CO2自动增益控制（AGC）信号LH2OH2O分析器的状态JCSagc_mv样本室CO2自动增益控制（AGC）信号Lflow流量控制器的状态JHRagc_mv参比室H2O自动增益控制（AGC）信号Lfan样本室风扇的速度JHSagc_mv样本室H2O自动增益控制（AGC）信号L7第五章LI-6400光合仪的测量方法LI-6400光合仪操作步骤一般分为硬件连接、启动机器、选择配置、仪器调零、测量、数据传输。其中硬件连接参见第三章。一、启动机器仪器硬件连接后，在确认电池已连接好并且电量充足的情况下，打开主机右侧中部的黑色电源开关。新机器到货时，分析器上连接的是标准叶室，机器启动后，主机的液晶显示屏上显示：Chamber（叶室）和IRGA（红外气体分析仪）是否连接好？（如左图所示）确认连接好后，按主机键盘上的字母“Y”确认即可进入系统主菜单（见图？）。本手册基于昀新的OPEN5.2操作系统，不同版本略有差异，但是不影响您的使用。从图？看到，第一行是6400光合仪的名称；第二行是系统版本；第三行是用户存储空间已经使用的百分比；第四行显示的是当前时间和电池电压；第五行显示的是操作系统主菜单，包括欢迎菜单WelcomeMenu、配置菜单ConfigMenu、校准菜单CalibMenu、测量菜单NewMsmnts和应用菜单UtilityMenu五个功能菜单。每个功能菜单下都有一个红色的功能键(F1-F5)，在这里用于进入所对应的主菜单。欢迎菜单中主要介绍本机器的版本、配置等系统信息，普通用户