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 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 氧气的过程称为光合作用。 究人员是十分重要的。
如何测定出光合作用的速率，
C02和根部吸收的水分，在太阳光
C02和水合成有机物质放出
对广大农业科技者和从事植物类研
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
02
的释放有气相 02释放法，吉尔森呼吸仪法，液相02释放的化学滴定，氧电极法，但使用最 多是根据C02的吸收测定光合速率。根据 C02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
C02气体分析仪法。
1、 C02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
C02, C0 , H20, S02, C02在中段红外区的吸收带
C02的变化量。因为 C02吸收的
CH3, NH4, N0等在2.5~25um的红外光区都有特异的吸收带，
有4处，其中4 .26um的吸收带最强，而且不和 检测C02对4 .26um光谱的吸收来测定光合作用过程中
H20相互干扰。红外线 C02分析就是通过
4 .26um红外光能和其吸收系数（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 = E°e
-KCL
因为测定仪在设计过程中将确定了 E。（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）就有了和 就可测定出C02浓度。
红外线C02分析的优点：①灵敏度高，可以测定到1.0、0.5甚至O.luml.mlo -'（即ppm） 的C02浓度；
②反应快速，响应时间短，可测定出光合速率瞬时变化； 能化的测定。
③易实现自动化，智
C （被测气体浓度）的对应关系，通过测定 E
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 C02变化外， 还同时监测蒸腾作
用过程中的水分变化以及测定相应的光合有效辐射（
叶室温度（CT）和叶片温度（LT））,并根据这些测定参数自动计算出相应的光合速率 ,
蒸腾速率（Tr）水分利用效率（WUE ）、气孔阻抗Sr。
PAR）,温度（包括
（Pn）
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。湿度测定是采用高分子湿敏电容技术。
技术原理：高分子薄膜式湿敏元件使用的是平板电容器原理，在绝缘基片上依次形成 下电极感湿膜，上电极感
湿膜，膜是聚酰亚胺高分子聚合物，它吸收环境空气中的水分后， 其介电常数发生变化，从而引起电容量变化，达到反映湿度的目的。其中电容量和湿度的关 系，可用一线性方程近似表达：
c = a + b x c:湿敏电容电容值 a:常数
b:湿敏电容和湿度的相关系数 x:相对湿度值
由于湿敏电容的高分子薄膜可以做得极薄（微米级）
间歇振荡器，振荡频率为
，所以元件其中 BG1和BG2组成
800KH z, C2为固定电容，G湿敏电容，当 0发生变化时，振荡
Qi进行缓冲放大，输出和湿度相对应的电压
的频率和占容比将发生变化，将这种变化通过 值，送到A D电路进行模数转换。
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，同时是计算机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（ 度测定原理为：
采用半导体温度二极管，利用
LT）和周围空气温度（CT）是重要能数。温
PN结之间的电压随温度而变化特点，其温度系约为
2mv/C。其PN结端电压V随温度变化符合关系式：
Vo=VgO- （KT/q ） ? ln（aTr/lc）
Vgo为温度为0时PN结的端电压，K为波尔兹曼常数，q是电子电荷，T是绝对温度 a,r.为PN常数。lc
为流过PN结的电流，当 Ic 一定时，V。和T在-50C -150 C时有近似线性 关系。
本光合仪采用直径为 0.5 mm的半球形封装的半导体温度传感器，由于封装体积很小， 所以反应速度快，滞
后性小，能较好的反映叶面温度和环境温度，具体实现电路如图：
V CC
Qi
Io
+
温度测定电路示意图 流源，为
其中I 0为一， 100UZLQ i为缓冲放大器。通过缓冲放大，将o — 0 V的电压输出送到AD电路进行模数转换。 换为0— 5.0
50 C的温度变
4、光合有效辐射测定
光合有效辐射（P AR）是指植物吸收并参和光化学反应的太阳辐射光谱成份。
欧美多采用400?760 nm，俄、日等用380?710 nm, ECA光合测定仪的PAR是前者范围。 该技术原理为：
般光谱范围
PAR测定采用多层叠加滤光和光敏半导技术，
光生伏特效应将光能转化为电能，
即采用硅光电二极管， 利用
把P
在光照照射下能在P区和N区之间形成光生电动势，
N结连接起来，电路中就有电流流过， 电流大小和光照强度成相关性。
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和光照强度有较好的线性关系，
其优点是稳定性好和
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
V0
图3光合有效辐射测
定电路示意图
D1
D1为硅光电
极管,
1
Q 1为电流电压转换电路，将O-2742uEmIs -微爱因斯坦的光强转换为 AD电路进行模数转换。 二、 ECA光合测定仪结构原理
0-5V输出电压，送到 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（LT、CT）和
PB0402光合仪说明书
