光合荧光测量系统使用说明

一、 光合测定基本原理

地球上的植物均是以光合作用为基本物质生产过程，人类 和大多数的动物都是以植物这种基本生产过程所产生的一定形式物质，如果实、种子为生存条件的。特别是人类赖以生存的粮食生产过程95%以上的物质均是通过作物将空气中CO2和根部吸收的水分，在太阳光所提供的能量和叶片的叶绿体中合成的有机物质，这种植物将CO2和水合成有机物质并放出氧气的过程称为光合作用。如何测出光合作用的速率，对广大农业科技者和从事植物类研究人员是十分重要的。

测定光合速率的方法很多，如根据有机物的积累有半叶法，群体净同化率测定，根据O2的释放有气相O2释放法，吉尔森呼吸仪法，液相O2释放的化学滴定，氧电极法，但应用最多是根据CO2的吸收测定光合速率。根据CO2的吸收测定光合速率有化学滴定法、PH法、同位素法，最常用的而且快速准确的方法是红外线CO2气体分析仪法。

ECA光合测定仪采用单片机的智能管理技术，除了监测光合作用过程中的CO2变化外，还同时监测蒸腾作用过程中的水分变化(RH)以及测定相应的光合有效辐射（PAR），温度（包括叶室温度（TC）和叶片温度（TL），并根据这些测定参数自动计算出相应的光合速率（Pn），蒸腾速率（Tr）水分利用效率（WE）、气孔导度(Cleaf)、胞间CO2浓度（CO2in）。

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１、CO2测定

红外线气体分析根据由异原子组成的具有偶极矩的气体分子如CO2，CO，H2O，SO2，CH3，NH4，NO等在2.5~25um的红外光区都有特异的吸收带，CO2在中段红外区的吸收带有４处，其中４.26um的吸收带最强，而且不与H2O相互干扰。红外线CO2分析就是通过检测CO2对４.26um光谱的吸收来测定光合作用过程中CO2的变化量。因为CO2吸收的４.26um红外光能与其吸收系数（Ｋ）、气体的浓度（Ｃ）和测定的气室长度（Ｌ）有关，并服从比尔一兰伯特定律：

Ｅ＝Eoe-KCL

因为测定仪在设计过程中将确定了Eo（初级始发能量）和Ｌ（气室长度），-Ｋ，e为常数，而Ｅ（测定未端的能量）就有了与C（被测气体浓度）的对应关系，通过测定E就可测定出CO2浓度。

红外线CO2分析的优点：①灵敏度高，可以测定到1.0、0.5甚至0.1uml.mlo（即ppm）的CO2浓度；②反应快速，响应时间短，可测定出光合速率瞬时变化；③易实现自动化，智能化的测定。

2、水分测定

植物在进行光合作用同时伴随着蒸腾过程发生。水分通过气孔向周围空气环境释放水分。通过监测湿度的变化计算出蒸腾速率。湿度测定是采用进口传感器。

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3、温度测定

温度是光合作用和蒸腾作用过程中的重要条件，同时是计算光合速率和蒸腾速率的参数之一，也是在计算气孔阻抗中叶片温度（TL）和周围空气温度（TC）是重要能数。温度测定原理为：

空气温度测量利用进口传感器，叶片温度测量利用热电偶元件，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路时，如果两连接端温度不同，则会在回路内产生热电流的物理现象。热电偶由两根不同导线(热电极)组成，它们的一端是互相焊接的，形成热电偶的测量端，(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中；而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差，则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。 ４、光合有效辐射测定

光合有效辐射（ＰＡＲ）是指植物吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成份。一般光谱范围欧美多采用400～760ｎｍ,俄、日等用380～710ｎｍ，ECA光合测定仪的ＰＡＲ是前者范围。该技术原理为：ＰＡＲ测定采用多层叠加滤光和光敏半导技术，即采用硅光电二极管，利用光生伏特效应将光能转化为电能，在光照照射下能在Ｐ区和Ｎ区之间形成光生电

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动势，把ＰＮ结连接起来，电路中就有电流流过，电流大小与光照强度成相关性。其优点是稳定性好和重现性好，动态范围宽，温湿度特性优良和几乎没有疲劳特性。

硅光电二极管的短路电流与光照强度有较好的线性关系，当选择适当的滤光片对光谱进行选择，则硅光电二极管输出电流即和所选光谱的光强呈线性关系。具体电路为：

Q1 D1 V0

图３ 光合有效辐射测定电路示意图

Ｄ１为硅光电二极管，Ｑ１为电流电压转换电路,将O-2742uEm.s微爱因斯坦的光强转换为0-5V输出电压，送到AD电路进行模数转换。

二、 ECA光合测定仪结构原理 1、工作原理

ECA光合测定仪是利用先进的单片机技术对相应的CO2浓度、湿度、温度和光合有效辐射传感器信号进行采集，经数据处理计算出光合速率，蒸腾速率，水分利用效率，气孔导度和胞间CO2浓度，同时可显示，数据存储并能与计算机

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通讯（见图4）。

光合过程 感器信号感测 数据采集与处理 CO2 H2O V LT CT 红外线CO2 分析（CO2） 湿度传感器（RH） 温度传感器（TL） 温度传感器（TC） 光合有效辐射传感器（PAR） 显 示 数据存贮 通讯 多路 A/D 转换 转 开关 换 C P U 4 ECA光合测定仪工作原理示意图

2、系统结构（见图5）

系统主要由二个部分构成，①叶室（或同化箱），其功能将被测叶片（或群体）夹（封）住，形成固定被测空间和取样，同时内装有叶片温度传感器（TL）和叶室温度传感器（TC），在叶室柄内装有湿度传感器（RH），在叶室柄上方有光合有效辐射传感器（PAR）。在测定光合作用和蒸腾作用过程中，叶室内的相对湿度变化量（0-100%）,光合有效辐射的变化量（0-2700uEems）和叶室、叶片温度变化量（0-50℃），各传感器相对应的均是标准电压（0-5V）供处理中心，叶室通过叶室信号电缆和气路管与主机相连，进行相应的开路或闭路测定；②主机，机箱内装有二氧化碳分析系统和处理中心，前者主要测定光合作用过程中CO2的浓度变化，并将CO2浓度变化量（O-1500ppm）转化为AD电路所需的标准电压讯号（0-5V）；处理中心将输入的5种模拟量

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（CO2、RH、PAR、TC、TL）进行多路选择、模数（A/D）转换、数据采集与滤波，计算并将测定结果显示和存贮并与计算机通讯。

三、 ECA光合荧光系统的性能及用途

ECA光合测定主要用于作物、果蔬、牧草等植物以光合为主的多种生理指标和生态因子的测定，该仪器具有以下特点：

a) 特殊配置：选用先进的单片机对测定过程中各路变化的信号进行自动采集和处理，配置全点阵液晶宽屏显示器，中英文菜单，可实现多信息的菜单式显示和光标引导下的简便操作，结果数据存储并与计算机通讯。使用方便：体积小，重量轻，可随身携带，单人操作，任意移动，自动弹启和锁紧方式，测定时装卸叶片十分方便。

b) 性能优良：所用的传感器为最新研制的产品，AD转换精度高，测量的稳定性、精度、重视性和时间响应同于和优于国外同类先进仪器；

c) 适用广泛：配有不同类型的叶室、能广泛用于大田作物、果树、蔬菜、森木、牧草等多种植物不同形状叶片的测定。配有标准化免维护电池，可进行交、直流两种方式供电，野外、室内均可使用。还可以根据用户的需要，设计和制做特用的同化箱和呼吸反应器，

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测定群体光合作用和土壤、种子、昆虫等呼吸作用。 d) 技术参数： 测定项目 CO2 RH T PAR 测定量程 0-1500PPm 0-100% 0-50℃ -2-1精度 <3PPm <1.8% <0.2% -2-10-2700umolm·S <5umolm·S ☆主机外形体积为：290×130×120（mm）; ☆复合叶室面积：

A（无挡片）：长：5cm、宽2cm（面积为：10.00cm²）； B（圆形挡片）：r：0.5cm（面积为：0.79cm²）； C（椭圆挡片）：长4.3cm、短0.5cm(面积：6.75cm²)； ☆荧光探头尺寸：直径：6.5cm 高：5.5cm

☆工作环境：温度0—50℃，相对湿度：0-100%（没有水汽凝结）；

☆电源： DC6V9AH可存电锂电池，可连续工作7—9小时；

☆数据存储：2G

☆显示：240×128点阵，中英文界面； ☆数据传输：SD卡；

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四、 面板示意图

上面板示意图

1气泵键，用于气泵开关，在数据测量状态使用； 2复位键，任何状态下按此键显示回到开机界面； 3关机键，按此键3秒钟关机； 4开机键，按此键3秒钟开机；

5数字键，按相应的数字（字母）键输入该数字（字母）；

6 △▽键，上翻和下翻界面或光标，同时按两个键可进行数字与字母的输入切 换；

7 ESC键，除菜单显示意义外，按此键退回上一级菜单；

8 ENT键，除菜单显示意义外，按此键确认当前操作，进入下一级菜单 9右下方的插槽为插卡处，上面为光合测量SD卡，下面为荧光测量TF卡

调 荧 进信出保六零 充

电光碱 气号气险通旋 电

池探石

口线口管 阀钮口

盒螺盖钉灰

1 2 3 7 头 9 4 10 5 6 11 8

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9

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右面板示意图

1进气口，主机进气管接口； 2信号线，主机的信号线接口； 3出气口，主机出气管接口；

4六通阀，仪器CO2调零用，逆时针旋转调零状态，顺时针旋转测量状态；

左面板示意图 5电池盒盖，打开电池仓；

6螺钉，开关电池盖，逆时针旋转开； 7充电口，与充电器连接给机内电池充电 8碱石灰，逆时针旋开可更换碱石灰； 9保险管，逆时针旋开可更换仪器保险 10调零旋钮，CO2调零时使用 11 荧光测量探头插头

叶片温度18 透光窗17

连接螺丝16

光量子15

14压柄 13手柄 12扳机 11连接轴 10气路接口

1叶室上盖 2密封圈

3叶室下盖 4密封圈

567叶风湿室扇 度温传度 感

器

8信号线

9光量子插头

叶室示意图

1叶室上盖，开启和关闭叶室，松紧程度可用连接螺丝和扳机上的螺丝调节； 2密封圈，保证叶室密封气体和保护叶片不受损坏； 3叶室下盖，安装传感器并与上盖合闭后形成密闭空间； 4密封圈，同2：

5叶室温度，铂电阻温度传感器，用于叶室温度测量； 6风扇，使叶室内空气均匀； 7湿度传感器，测量空气湿度；

- 9 - 8信号线，连接主机的信号线的插头；

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9光量子插头，叶室上光量子传感器的连接插头；

10气路接口，与主机的气路连接口，有两个，左面为进气口，右面为出气口； 11连接轴，叶室上盖与下部的连接件； 12扳机，往后扳动可开启叶室； 13手柄，叶室的手持部位； 14压柄，往下压可关闭叶室； 15光量子，测量光合有效辐射；

16连接螺丝，旋转螺母可以调节叶室的松紧程度，顺时针方向紧，逆时针方向松，打开叶室时顺时针方向旋转可拆卸上盖；

17透光窗，叶室的透光口，本机标配叶室的面积为11平方厘米； 18叶片温度，热点偶传感器，用于叶片温度的测量；

五、 ECA光合测定系统操作说明 1．仪器连接，

1-1随机所配的连接线是信号线与气路管一体线； 1-2将连接线的航空插头分别插到主机和叶室的信号线接

口；

1-3将连接线的气路管分别安在主机和叶室的进气口和出气

口；闭路测量和开路测量安装方法如图，

主机 叶室 用其中一条气管一端连叶室的进气口另一端连主

机的出气口，用另一条气管一端连叶室的出气口另一端连主机的进气口（气管两端标示一样的为一条气管）

闭路测量气路连接

叶室

主机 用其中一条气管一端连叶室的出气口另一端连主机的进气口，叶室进气口和主机出气口不连接

开路测量气路连接

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2电源启动 2-1接通电源

2-1-1 将随机配套的电池装入电池盒内，（一般新仪器电池已安在仪器内）

2-1-2 充电 每节电池可以连续工作8小时左右。当电压不足时，需及时充电。ECA光合测定仪主机所配备电源是由GP0108充电器经对其结构和功能改进后作为ECA主机充电电源。

常规充电：先接电池后接通220V电源，电源指示灯亮，电池指示灯闪烁，常亮充满。

电池维护：电池使用前或长时间不用时都需要充电，仪器使用完毕后电池应及时充电，带电保存，长时间不使用时一个月充电一次，每三个月电池放电到无电、再充满一次。 3.主机操作

1-1按下前面板开机键，屏上显示

产品名称和公司名称，5秒钟后

进入主菜单。

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08-01-01 09-45-23 ECA-光合测定仪 北京益康农科技发展有限公司 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

2-1此界面为主菜单，最上一行 第一组数为年-月-日， 中间一组 数为时-分-秒，后面图形为电池 电量，其它界面同此； 2-2★所在位置为该行功能选择， 按ENT键便可进入该菜单 ，按 △▽键可变更选择（其它界面此 类操作相同） 此界面为系统设置功能； 3-1五、仪器的维护和故障修理 3-2日期设定依次输入年月日，如 2008年1月10日依次输入数字 0-8-0-1-1-0便可； 08-01-02 09-45-23 请选择所需功能 ★ -----系统设置-------- -----模式选择--------- -----数据测量--------- -----环境监测--------- 08-01-03 09-45-23 系统设置 ★ ---日期：08-01-10 ---时间：09-45-00 ---用户名称：ab12 起始样品号：1 3-3时间设定操作同上，本仪器为24小时制； 3-4用户名称为使用者数据存储文件夹名，用户自己定义，

同时按△▽键可切换数字输入和字母输入，使用时用户名必须输入；

3-5起始样品号为当前用户名下的下一个测量样品号，如为1

时，该用户没有已测量的样品，为30时，该用户名下已保存了29个测量结果，下一个样品为30号。 3-6设置完成后按ESC键回到主菜单。

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4-1气路 此界面为模式选择功能，模式分为闭路和开路，测量模式

分单叶和群体；闭路和开路的气

路连接方式不同（参考气路连接

部分），单叶测量测量植物的单片

叶子，群体测量测量一株或几株

植物，需有同化箱配合使用。

4-2按△▽键选 进入气路模式后，

，按 择“◆闭路” “◆开路”闭路测量菜 ENT键确认选择，

开路测量菜单为 单为上界面， 下面界面；

4-3进入测量模式后，按△▽键选

择“◆单叶” “◆群体”，按 ENT键确认选择；

4-4系统容积为测量系统的空气容积，包括叶室、气管及内

部测量系统的容积，在使用本机 配置的标准叶室时，系统容积为 0.12L，为本机默认值；当群体测 量时需改变此值；

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08-01-04 09-45-23 模式选择 ★ ---气路模式：闭路 ---测量模式：单叶 ---系统容积：0.12升 ---测量面积：11.00平方厘米 ---间隔时间：2秒 闭路测量菜单 08-01-05 09-45-23 模式选择 ★ ---气路模式：开路 ---测量模式：单叶 ---空气流量：0.235升/分 ---测量面积：11.00平方厘米 开路测量菜单 08-01-06 09-45-23 模式选择 ---气路模式：闭路 ---测量模式：单叶 ★---系统容积：0.12升 ---测量面积：11.00平方厘米 ---间隔时间：2秒 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

4-5 测定面积为作物叶子在叶室夹 紧后见光部分的面积，本机的

标准叶室的透光口的面积为11 平方厘米,叶子夹满透光口的可 默认此值，未夹满的测量实际 值输入

4-6间隔时间为系统内部自动采集

时的间隔时间，一般C3作物设 3秒，

C4作物设2秒，也可根

据具体情况自行设定； 4-7界面各参数全部设定后，按

ESC键回到主菜单；

5-1此界面为数据测量功能菜单； 5-2样品号为当前测量样品的序

号，CO2为叶室二氧化碳浓度 值，Tc、TL分别为叶室和叶 片温度值，PH为空气相对湿 度值，PAR为光合有效辐射 值；

5-3按下前面板气泵键，打开气

泵，测量及调零均需要先打开气泵；

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08-01-07 09-45-23 模式选择 ---气路模式：闭路 ---测量模式：单叶 ---系统容积：0.12升 ★---测量面积：11.00平方厘米 ---间隔时间：2秒 08-01-08 09-45-23 模式选择 ---气路模式：闭路 ---测量模式：单叶 ---系统容积：0.12升 ---测量面积：11.00平方厘米

★ ---间隔时间：2秒 08-01-09 09-45-23 样品号1 测量状态 CO2=350ppm Tc=25.2℃ PH= 50.4% TL=25.2℃ PAR=1367 umolm-2·S-1 退出（ESC） 测量（ENT） 图形转换（同时按△▽） 测量菜单 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

5-4调零操作，调零之前先打开气泵，再将侧面板上六通阀

逆时针旋转到底进入调零状态，当CO2的值逐渐降到（1-10）之间，调零完毕（若CO2的值降到0或大于10时，再用旁边的调零旋钮调整）。随后将六通阀顺时针旋转到底进入监测状态（测量三个小时以上请再次调零）； 5-5测量：

5-5-1关闭叶室，手柄轻轻摆动，检测CO2 值稳定后准备下一步操作。

5-5-2选择要测量的叶片放到叶

室内夹紧，把透光口对准阳光

（屏幕上PAR值最大），CO2

值平稳下降时按ENT键进行测

量。

5-5-3测量状态，屏幕上部第二

行中间的采集时间显示0开始

自动走秒1、2、3一直到采集

完毕自动进入下一级菜单。 5-6面积确认操作，此界面为本次

测量的叶面积数，如果是原来

设定值，直接按ESC键进入下

一级菜单，如果需重新输入按

08-01-10 09-45-23 样品号1 3 流量235 闭路测量状态 CO2=350ppm Tc=25.2℃ PH= 50.4% TL=25.2℃ PAR=1367 umolm-2·S-1 退出（ESC） 测量（ENT） 图形转换（同时按△▽） 测量菜单 08-01-11 09-45-23 ☆---测量面积：11.00平方厘米 是否修改叶面积 否（ESC） 是（ENT） 面积确认 ENT键后进入下一级菜单；

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5-7面积修改操作，此界面在屏上■

出输入本次测量叶片面积数，按EN T键进入测量结果菜单

5-8 测量结果显示，Pn光合速率（u mol/m 2 .s），Tr蒸腾速率（ mmol/m2.s），Cleaf气孔导度（ mmol/m2.s），CO2in胞间CO2浓度(ppm), We

水分利用率（%）

5-9按ENT键此次数据存储于机

内，菜单进入测量状态，样

品号自动加1，按ESC键，

数据不存储，菜单进入测量

状态，样品号不变；

5-10依次重复可进行多个样品

的测量。

5-11在测量状态时可按ESC键

退出测量操作，屏内弹出提示界面，按ENT键返回主菜单；

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08-01-12 09-45-23 测量面积：■平方厘米 是否保存修改的叶面积 取消（ESC） 确认（ENT） 面积修改 08-01-13 09-45-23 测量结果 08-01-05 09-45-23 样品号1 模式：单叶闭路 Pn:25.5 Tr:12.4 Cleaf:0.98 CO2in:323 We:23 退出（ESC） 保存（ENT） 08-01-14 09-45-23 是否退出测量状态 取消（ESC） 确认（ENT） 08-01-15 09-45-23 样品号1 空 气 流量235 开路测量状态 CO开路空气测量菜单 Tc=25.2℃ 2=350ppm PH= 50.4% TL=25.2℃ PAR=1367 umolm-2·S-1 退出（ESC） 测量（ENT） 图形转换（同时按△▽） 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

5-12如果选择了开路测量方式， 先不夹叶片，打开叶室测量大 气的各项参数，按ENT键采集 ，而后夹紧叶片，按ENT键采 集叶室内各参数，进入面积修改 菜单，其它操作同闭路测量；

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08-01-16 09-45-23 样品号1 叶片 流量235 开路测量状态 CO2=350ppm Tc=25.2℃ PH= 50.4% TL=25.2℃ PAR=1367 umolm-2·S-1 退出（ESC） 测量（ENT） 图形转换（同时按△▽） 开路叶片测量菜单 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

荧光测量原理

调制法叶绿素荧光

调制叶绿素荧光全称脉冲-振幅-调制（Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）叶绿素荧光，我们国内一般简称调制叶绿素荧光。调制叶绿素荧光仪的工作原理： 植物吸收的光能只有3条去路：光合作用、叶绿素荧光和热。根据能量守恒：1＝光合作用＋叶绿素荧光＋热。可以得出：叶绿素荧光＝1－光合作用－热。也就是说，叶绿素荧光产量的下降（淬灭）有可能是由光合作用的增加或热耗散的增加引起的。由光合作用的引起的荧光淬灭称之为光化学淬灭（photochemical quenching, qP）；由热耗散引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭（non-photochemical quenching, qN或NPQ）。光化学淬灭反映了植物光合活性的高低；非光化学淬灭反映了植物耗散过剩光能为热的能力，也就是光保护能力。 用于激发荧光的测量光具有一定的调制频率，检测器只记录与测量光同频的荧光，因此调制荧光仪允许测量所有生理状态下的荧光，包括背景光很强时。正是由于调制技术的出现，才使得叶绿素荧光由传统的“黑匣子”（避免环境光）测量走向了野外环境光下测量，由生理学走向了生态学。 饱和脉冲法叶绿素荧光： 饱和脉冲（Saturation Pulse, SP）可被看作是光化光的一个特例。光化光越强，PS II释放的电子越多，PQ处累积的电子越多，光合电子传递被阻越多，荧光产量越高。当光化光达到使光合电子传递完全被阻（不能进行光合作用）的强度时，就称之为饱和脉冲。所谓饱和脉冲技术，就是打开一个持续时间很短（一般小于1 s）的强光关闭所有的电子门（光合作用被暂时抑制），从而使叶绿素荧光达到最大。

常用叶绿素荧光参数：

经过充分暗适应后，所有电子传递链均处于开放态，打开测量光得到最小荧光Fo，此时给出一个饱和脉冲，所有的电子门就都将该用于光合作用的能量转化为了荧光和热，此时得到的叶绿素荧光为最大荧光Fm。根据Fm和Fo可以计算出PS II的最大量子产量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm，它反映了植物的潜在最大光合能力。 在光照下光合作用进行时，只有部分电子传递链处于开放态。如果给出一个饱和脉冲，本来处于开放态的电子传递链将该用于光合作用的能量转化为了叶绿素荧光和热，此时得到的叶绿素荧光为Fm’。根据Fm’和F可以求出在当前的光照状态下PS II的实际量子产量Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’，它反映了植物目前的实际光合效率。

光照状态下打开饱和脉冲时，电子门被完全关闭，光合作用被暂时抑制，也就是说光化学淬灭被全部抑制，但此时荧光值还是比Fm低，也就是说还存在荧光淬灭，这些剩余的荧光淬灭即为非光化学淬灭。淬灭系数的计算公式为：qP=(Fm-Ft)/(Fm-Fo)；qN=(Fm-Fm)/(Fm-Fo)；NPQ=(Fm-Fm’)/Fm’。

最初定义 qP和 qN时，认为只有可变荧光（Fm－Fo）会发生荧光淬灭，最小荧光 Fo 不发生淬灭。但是，后来认为当 qN超过 0.4 时也会有明显的 Fo 淬灭。要正确计算 qP和 qN，就必须考虑 Fo 淬灭。此时qP=(Fm-Ft)/(Fm-Fo’)；qN=(Fm-Fm)/(Fm-Fo’)；

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当F达到稳态后关闭光化光，同时打开远红光（Far-red Light, FL）（约持续3－5 s），促进PS I迅速吸收累积在电子传递链中的电子，使电子传递链在很短的时间内回到开放态，F回到最小荧光Fo附近，此时得到的荧光为Fo’。由于在野外测量Fo’不方便，因此野外版的调制荧光仪（除PAM-2100和WATER-PAM外）多数不配置远红光。此时可以直接利用Fo代替Fo’来计算qP和qN，尽管得到的参数值有轻微差异，但qP和qN的变化趋势与利用Fo’计算时是一致的。由于NPQ的计算不需Fo’，近年来应用越来越广泛的。

根据PS II的实际量子产量ΔF/Fm’和光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation, PAR）还可计算出光合电子传递的相对速率rETR＝Yield × PAR × 0.5 × 0.84。单位是 µmol 电子•m-2•s-1。上式满足如下假设： - Yield 代表全部光合量子产量

- PAR 代表入射到样品的光合有效辐射强度，单位为µmol•m-2•s-1

- 传递一个电子需要吸收两个光子，因为光合电子传递需要两个光系统的参与（系数 0.5）

- 入射光强有 84％被叶片吸收（系数 0.84） 实际上，最后一个假设并不是永远都正确。尽管报道表明许多种植物叶子的吸光系数接近 0.84，但吸光系数还受许多其它因素的影响，如叶片的反射系数、叶绿素浓度和入射光的光谱组成等。在计算 ETR 时应考虑到这些因素的影响。

下列是测定和计算的参数：

参数 PAR Temp Fs Fm’ ФPSII qP qNP NPQ ETR 测定 光合有效辐射 温度 恒态荧光 光适应最大荧光 PSII量子效率 光化学猝灭系数 非光化学猝灭系数 非光化学猝灭系数另一种定义 电子传递速率 单位 μmol·m-2·S-1 ℃ Bits Bits No units No units No units No units No units 由来 （Fm’-Fs’）/Fm’ (Fm’-Fs)/(Fm’-Fo) (Fm’- Fm’)/(Fm’-Fo Fm’) (Fm’- Fm’)/Fm’ PAR*0.5ФPSII*0.84 注意：有一些计算的参数入猝灭系数的数据不包含在ФPSII测定功能之

内。因此可以进行非常有效的ФPSII的测定。同时计算无效的猝灭系数（需要参考暗反应下的测定Fo及Fm）。

ФPSIIR功能：

对强光的适应可以导致光合机构明显地变化，在能量到达作用中心前

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导致天线能量的非光化学耗散。不能正确解释这一效应就会导致对光化学和非光化学能量耗散相对贡献大小计算的误差。这一问题可以通过对样品瞬间遮光或者用远红光优先激发PSI来解决。使电子冲电子传递链中传递出来，有效地开放PSII作用中心，能够测定光适应下的Fo，通常标记为Fo’， ФPSIIR功能启动 参数 PAR Temp Fs Fm’ Fv’ Fv’/Fm ’ ФPSIIR qP qNP NPQ ETR 测定 光合有效辐射 温度 恒态荧光 光适应最大荧光 光适应可变荧光 PSII天线效率 PSII量子效率 光化学猝灭系数 非光化学猝灭系数 非光化学猝灭系数另一种定义 电子传递速率 单位 μmol·m·S ℃ Bits Bits Bits No units No units No units No units No units No units -2-1由来 （Fm’-Fs’）/Fm’ (Fm’-Fs)/(Fm’-Fo) (Fm’- Fm’)/(Fm’-Fo Fm’) (Fm’- Fm’)/Fm’ PAR*0.5ФPSII*0.84

荧光探头介绍

作用光 传感器 远红光 饱和、调制光

显示屏 上键 下键 确认键 退出键

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（探头反） （探头正）

荧光测量介绍

1、 在仪器的右下角插入TF小卡，此卡是用来储存荧光测

量数据。

2、 把荧光的探头插入到仪器右侧面相对应的插口内。 3、 打开仪器主机，这个时候探头上的液晶屏启动（下图）

4、 主菜单中包含用户设定和测量设定，用上下键移动黑色

光标可选择； 用户设定：

4-1时间设定：主要用于实时时间的设定，移动黑色光标按

ENT键进入到时间设定后按上下键设定，设定完成按ENT键保存，按ESC退出。

4-2光源设置：光源设置包含三种设置模式分别为：调制光

束、作用光源、饱和光源；

● 黑色光标移动到调制光束按ENT键进入，设定频率

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主菜单 用户设定 测量设定 时间设置 时间：10:04:51 日期：14-12-03 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

中有1-5Hz五种设定由客户自行设定。光强设定中1-100%用户可以自行设定。设定完成按ESC退出。 ● 黑色光标移动到作用光源设定按ENT键进入，光强设定中1-100%用户可以自行设定。设定完成按ESC退出。

● 黑色光标移动到饱和光源设定按ENT键进入，光强设定中1-100%用户可以自行设定。设定完成按ESC退出。

4-3测量间隔设定：设定操作同上，Re为测量次数，最大

可以自动测量10次。1-10之间用户可以自行设定。 T1为调制光开启时间 T2为饱和脉冲光开启时间 T3为作用光开启时间 T4为饱和脉冲光开启时间 T5作用光开启时间 T6远红外光开启时间

开始测量时调制光先开始启动重复闪烁T1时间后，饱和光开启T2时间后关闭，作用光开启T3时间，作用光关闭饱和光开启T4时间后关闭，作用光再开启T5时间，作用光关闭后远红外光开启T6时间。在开启饱和光和作用光同时，调制光一直闪烁。此时一组数据测量完成。

T1—T6的设定必须为采集时间的倍数。比如采集时间设定

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为30ms那么T1— T6的设定必须能整除30ms（即为采集时间的倍数）

4-4采集间隔时间：采集间隔主要指仪器在测量一组数据的

过程中每个数据保存的间隔时间。

4-5文件名称设定：当多个用户共同使用一台仪器时，用户

可以设定自己的用户名来区别。 测量设定：

测量设定中包含两种测量模式，当进入到这个页面后黑色的光标移动的诱导测量或调制测量上时按ENT键开始测量。测量时液晶屏上显示为[测量中……]，当测量完成后液晶屏显示测量数据，等待5秒后自动保存。保存后可以再数据浏览中直接看到上组测量的数据。

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测量模式选择 诱导测量 调制测量 数据浏览 测量中… Fo=0025 Fm=0152 Fo、=0350 Fm、=0056 Fs=0124 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

保存后数据测量完成。可以拿下TF卡直接读取数据。 4-6本仪器保存的数据为EXEL格式。下面我们来讲解一下如何把EXEL中测量的数据来作图分析 4-6-1这是我们得到的调制式荧光测量的数据图

4-6-2我们以样品号为001的一组为例，先选择第八行的数据点击复制（如下）

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然后再新建个空白工作薄，选择B列，点击右键找到选择性粘贴（如下）

点击选择性粘贴后选择“转置”

然后点击确定的到下面的列表

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然后将样品号001中的剩下第9和第10刚用同样的方式粘贴到此表格中。

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当把所有数值导过来以后，然后再此表格的A列点一下，就是把要开始编辑A列了。A列的第一行写个1（就是标记这B列第一行的数值为序列1），然后把鼠标移动到A列第一行的黑色框的右下角，让其鼠标变为加号，点住鼠标直接拉到B列复制过来数的最后一组数的地方，会出现

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这个时候我们需要点击下这个图标，选择这个图标中的

【以序列方式填充】点击一下就会呈现出下面的表格方式

这个时候我们把A和B列全部选择

选择完成后我们需要插入图表，点击插入选择里面的图表

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选择XY散点图中的无数据点平滑线散点图（就是我下图中的黑色部分）

然后点击完成，这个就会得到我们需要的数据曲线图了。

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上述为调制式荧光测量的部分。

下面我们来数下快速诱导式荧光部分任何建立曲线图。 首先我们要打开仪器测量数据，快速诱导荧光数据表文件名为ECAYD，打开后有如下显示：

我们还以样品号001为列子来作图，首先需要新建一个空白

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的工作薄，然后点击原表中的第7行全部选中，点击复制，然后打开新建的空白工作薄，在B列的第一行点击一下，然后点击右键，选择【选择性粘贴】，如下图

点击进去后，选择最下面的转置

选择完成后点击确定得到下面的图

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然后打开我公司配带的TF卡中带着EXEL文件测量时间表 （注：这个表很重要，请用户把它保存到电脑中）如下图

把这个表中的A列所有数值复制到我们新建的那个表格当中，我们会得到下图的表格

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然后把A和B列全选

点击工作栏中的插入，选择图表

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这个时候会出现

这个时候我们需要选择XY散点图，在XY散点图中我们需要选择无数据点平滑线散点图（就是下图中黑色框）

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下图为得到的曲线图

得到的这个曲线图我们还不能用于分析数据。这个时候需要我们进一步的操作，我们需要先把鼠标放置到在这个曲线图的X轴上双击。会出现下图:

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当进入到这一步时，我们需要在刻度页面上选择对齐刻度打上对勾点击确定了。确定后得到下图

然后这个时候我们再次双击X轴，再次进入到刻度这个界面。如下图

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这个时候我需要把界面上最小值后面方框中的数值复制粘贴到交叉于后面的方框中

这个时候点击确定得到下图曲线：

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这条曲线才是我们需要分析的曲线。 这个时候所有操作完成。 环境测量介绍

6-1 此为环境监测设置界面，在此 可以设置CO2的监测间隔时 间，和环境的容积。

6-2在设置完间隔时间和容积后，

按ESC键进入环境监测界面。

在此界面中可以做为CO2键测

记录仪使用，所有数据根据监

测间隔时间保存到SD卡。

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08-01-17 监测设置 ★ ---记录间隔：060秒 ---环境容积：0100立方米 09:14:24 样品号:006 监测状态 CO2=350ppm Tc=25.2℃ PH= 50.4% TL=25.2℃ PAR=1367 umolm-2·S-1 退出（ESC） 测量（ENT） 北京益康农科技发展有限公司 ECA-PC1401光合荧光测量系统

五、仪器的日常维护及注意事项

1、 仪器测量时当电压显示两格时，表明电池电能已不足，应该及时关机，给电池存足电以后再用，过放电极易造成电池损坏，这一点使用时要特别注意。

2、 仪器不用时，应将进气口和出气口用橡胶管短接上，形成闭环，以防止灰尘污染气室和减少碱石灰消耗。并将仪器存放在防潮、防晒处。

3、 仪器应避免安放在振动较大的环境中，携带现场使用过程中应避免强烈磕碰和跌撞，测量过程中应避免阳光长时间直射。

4、 长时间不用时，每三个月电池深放电一次，再充满电放置，以免损坏电池。 5、 本仪器是SD卡储存。 6、 仪器故障

现 象 故 障 原 排 除 方 法 因 开机屏幕无显示 单片机无复位 保险损坏 线路损坏 按复位键（Rest） 换保险 及时与经销商或制造商联系，更换或检修主机内线路板 - 39 -

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显示值不变、调零仪器内线路板 不起作用 及时与经销商或制造商联系，更换或检修主机内线路板 测量时数值偏大气室或气路漏检查叶室、气路管 或偏小 气 检查或更换信号线 屏幕测量数值不信号线短接 变或不显示 仪器数据不稳或电池电能不足 失常 回零滞后 碱石灰失效 给电池充电 可在当地化学试剂商店购买或与制造商联系

（二）仪器运输和保管

1、 仪器运输时要防雨淋、防爆晒、防强烈冲击。 2、 仪器应放在阴凉处及湿度小于85%R.H的室内。空气内无腐蚀气体。 （三） 制造厂保证

在用户遵守保管和使用规则的情况下，以制造厂发货给用户之日起，十四个月内产品因质量不良而发生损坏或不能正常工作，制造厂将无偿地为用户修理或更换产品零部件。

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