光合作用分析仪计算公式

光合作用分析仪计算公式

净光合速率、蒸腾速率等公式事实上来源于von Caemmerer 和 Farquhar1模型.注意：方程式中参数代表仪器默认值，需根据实际测量值修改。

蒸腾速率

在开路系统中，水蒸气总量是平衡的(如下图所示)：

sE=u o w o-u i w i(1-1)

s 叶面积(m-2)

E 蒸腾速率(mol m-2 s-1)

u o出室空气流量(mol s-1)

u i入室空气流量(mol s-1)

w o出室空气中水的摩尔比(mol H2O mol air-1)

w i入室空气中水的摩尔比(molH2O mol air-1)

由于

uo = ui + s E (1-2)

可得

s E = (ui + s E) wo - uiwi (1-3)

重新组合得

u i (w o –w i)

Ｅ= (1-4)

s (1 - w o )

公式(１-４)中的参数与LI-6400测量值的关系如下：

u i = F / 106

w i = W r /103

w o = W s /103 (1-5)

s = S /104

F ：空气流量(μmol s -1)

Wr ：参比水摩尔比(mmol H 2O mol air -1)

Ws ：样品水摩尔比(mmol H 2O mol air -1)

S ：叶面积(cm -2)

故公式(1－4)可写为：

F ( Ws - Wr)

E = (1-6)

100S (1000 – Ws )

水蒸气总导度

叶片总导度(包括气孔导度和边界层导度) g tw (mol H 2O m -2s -1)为：

g tw =s

l s l w w w w E -+-

)21000( (1-7) W l 是指叶内水分的摩尔浓度(mmol H 2O mol -1空气)，由叶面温度T l (℃)和大气压强P (kPa)求得： e ( T l )

W l = ×1000 (1-8)

P

函数e (T)是在T 温度时的饱和水蒸气压，计算见公式(14-21)。

LI-6400光合作用分析仪中使用的饱和水蒸气压函数e()来自Buck (1981)3:

17.502T

240.97+ T e ( T ) = 0.61365e (14-21)

这里讨论的T 是温度(℃). LPL 程序执行的函数e() 被命名为SatVap ，(见表15-3)

水蒸汽的气孔导度

水蒸汽的气孔导度g sw由总导度减去边界层导度而得：

(1-9)

k f是个参数，是基于系数K叶片两侧气孔导度(手册中命名气孔比率)换算得出。

(1-10)

g bw是单侧叶面水蒸气的边界层导度。这样边界层导度的准确性就在于叶片是一面或两面具有气孔。

净光合速率

在开放系统中存在下列等式：

sa = u i c i– u o c o(1-11)

其中a是同化率(mol CO2 m-2 s-1)，c i和c o是进出二氧化碳的摩尔比，利用公式(1－2)，可写为：

sa = u ici – (u i + s E)c o(1-12)

重新组合为：

(1-13)

对于LI-6400测量值，使用公式(1－5)和下列参数：

c i = Cr / 106

c o = Cs / 106(1-14)

a = A /106

其中Cr和Cs是参比室和样品室的CO2浓度(μmolCO2 mol air-1)，A是叶的CO2净同化速率(μmol co2 m-2s-1)，置换结果为：

(1-15)

胞间二氧化碳浓度

胞间二氧化碳浓度Ci (μmolCO2 mol air-1)，由下式给出：

(1-16)

这里g tc是CO2总导度，由下式给出：

(1-17)

1.6是空气中CO2和H2O的扩散比率，1.37是边界层中CO2和H2O的扩散比率。

其它参数

LI-6400有许多其他相关条件(传感器标定方程，露点温度，相对湿度等等)，见14章。

符号摘要

a = 净同化率mol CO2m-2s-1

A = 净同化率μmol CO2m-2s-1

c i = 入室CO2浓度mol CO2mol air-1

c o = 出室CO2浓度mol CO2mol air-1

Cs =样品室IRGA中CO2的摩尔比μmol CO2mol-1air

Cr = 参比室IRGA中CO2的摩尔比μmol CO2mol-1air

Ci =胞间CO2浓度μmol CO2mol-1air

E = 蒸腾速率molH2O m-2s-1

F =入室气体的摩尔流量μmol s-1

g bw=界面水汽导度mol H2Om-2s-1

g sw= 气孔水汽导度mol H2Om-2s-1

g tc=CO2 总导度mol CO2m-2s-1

g tw= 水汽总导度mol H2Om-2s-1

k f =(K2+1) / (K+1)2

K =气孔比率：从叶一面到另一面的气孔导度速率估计值

s=叶面积m2

S=叶面积cm2

u i=入室气体流量mol air s-1

u o=出室气体流量mol air s-1

w i=入室水汽摩尔比mol H2O mol air-1

w o= 出室水汽摩尔比mol H2O mol air-1

Ws=样品IRGA中水汽摩尔比mmol H2O mol air –1

Wr= 参比IRGA中水汽摩尔比mmol H2O mol air –1

Wl = 叶内水汽的摩尔比mmol H2O mol air –1