光合速率的測定

植物進行光合作用形成有機物，而有機物的積累可使葉片單位面積的干物重增加，但是，葉片在光下積累光合產物的同時，還會通過輸導組織將同化物運出，從而使測得的干重積累值偏低。為了消除這一偏差，必須將待測葉片的一半遮黑，測量相同時間內葉片被遮黑的一側單位面積干重的減少值，作為同化物輸出量（和呼吸消耗量）的估測值。這就是經典的“半葉法”測定光合速率的基本原理。測定時須選擇對稱性良好、厚薄均勻一致的兩組葉片，一組葉片用于測量干重的初始值，另一組（半葉遮黑的）葉片用于測定干重的終了值，不但手續煩瑣，而且誤差較大。“改良半葉法”采用燙傷、環割或化學試劑處理等方法來損傷葉柄韌皮部活細胞，以防止光合產物從葉中輸出（這些處理幾乎不影響木質部中水和無機鹽分向葉片的輸送），僅用一組葉片，且無須將一半葉片遮黑，既簡化了手續，又提高了測定的準確性。

【儀器與用具】

分析天平（感量0.1mg）1臺；烘箱1臺；稱量皿（或鋁盒）2個（或者20個）；剪刀1把；刀片；金屬或有機玻璃模板1塊；打孔器1支；紗布2塊；熱水瓶或其他可攜帶的加熱設備；附有紗布的夾子2個；毛筆2支；有蓋搪瓷盤1個；紙牌20個；鉛筆1支等。

【試劑】

石蠟；

5%～10%三氯乙酸。

【方法】

1.選擇測定葉片 實驗可在晴天上午7～8點鐘開始。預先在田間選定有代表性的葉片（如葉片在植株上的部位、年齡、受光條件等應盡量一致）10張，掛牌編號。

2.葉片基部處理 根據材料的形態解剖特點可任選以下1種：

(1) 對于葉柄木質化較好且韌皮部和木質部易分開的雙子葉植物，可用刀片將葉柄的外皮環割0.5cm左右寬，切斷韌皮部運輸。

(2) 對于韌皮部和木質部難以分開的小麥、水稻等單子葉植物，可用剛在開水（水溫90℃以上）中浸過的用紗布包裹的試管夾，夾住葉鞘及其中的莖稈燙20秒左右，以傷害韌皮部。2個夾子可交替使用。如玉米等葉片中脈較粗壯，開水燙不徹底的，可用毛筆蘸燒至110～120℃的石蠟燙其葉基部。

(3) 對葉柄較細且維管束散生，環剝法不易掌握或環割后葉柄容易折斷的一些植物如棉花,可采用化學環割。即用毛筆蘸三氯乙酸（蛋白質沉淀劑）點涂葉柄，以殺傷篩管活細胞。

為了使經以上處理的葉片不致下垂，可用錫紙、橡皮管或塑料管包繞，使葉片保持原來的著生角度。

3. 剪取樣品 葉基部處理完畢后，即可剪取樣品，記錄時間，開始進行光合速率測定。一般按編號次序分別剪下對稱葉片的一半（中脈不剪下），并按編號順序將葉片夾于濕潤的紗布中，放入帶蓋的搪瓷盤內，保持黑暗，帶回室內。帶有中脈的另一半葉片則留在植株上進行光合作用。過4～5h后（光照好，葉片大的樣品，可縮短處理時間），再依次剪下另外半葉。同樣按編號包入濕潤紗布中帶回。兩次剪葉的次序與所化時間應盡量保持一致，使各葉片經歷相同的光照時數。

4. 稱重比較 將各同號葉片之兩半對應部位疊在一起，用適當大小的模板和單面刀片（或打孔器），在半葉的中部切（打）下同樣大小的葉面積，將光暗處理的葉塊分別放在兩個稱量皿（或鋁盒）中（必要時放在20個稱量皿中，每一樣品放入一個稱量皿）。先在105℃下殺青10min，然后在80℃下烘至恒重（約5h），在分析天平上分別稱重，將測定的數據填入表21-1中,并計算結果。

表21-1 用改良半葉法測定光合速率的記載表

測定日期： 月 日

地點：

植物材料：

生育期：

平均光照強度（klx）

平均氣溫（℃）：

第一次取樣時間：

第二次取樣時間：

取樣面積（cm2）：

光合作用時間（h）：

樣葉編號

暗處理葉的干重（mg）

光照葉的干重（mg）

（光—暗）干重增量（mg）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

∑X

平均值

光合速率 mg·dm－2·h－1（以干物質計）

mg·dm－2·h－1（以CO2同化量計）

1

5. 計算

（1）按干物質計算

光合速率(mg·dm－2·h－1)=〔(光－暗)干重增量(mg)〕÷〔葉片切塊面積(dm－2)×光合時間(h)〕

（2）按CO2同化量計算

由于葉片內光合產物主要為蔗糖與淀粉等碳水化合物，而1mol的CO2可形成1mol的碳水化物，故將干物質重量乘系數1.47（44/30=1.47），便得單位時間內單位葉面積的CO2同化量（mg·dm－2·h－1）。

上述是總光合速率的測定與計算，如果需要測定凈光合速率，只需將前半葉取回后，立即切塊，烘干即可，其他步驟和計算方法同上。

【注意事項】

1. 燙傷如不徹底，部分有機物仍可外運，測定結果偏低。凡具有明顯的水浸漬狀者，表明燙傷完全。這一步驟是該方法能否成功的關鍵之一。

2. 對于小麥、水稻等禾本科植物，燙傷部位以選在葉鞘上部靠近葉枕5mm處為好，既可避免光合產物向葉鞘中運輸，又可避免葉枕處燙傷而使葉片下垂。