TP gázcsere IRGA módszertan mérése - PDF ingyenes letöltés
TP A gázcsere mérése: IRGA módszertan
Mielőtt belekezdenénk a technikai szempontokba, tekintsük át a nettó széncsere fogalmát: CO 2 A szójabab növényeinek ezeken a levelein, amelyeket a fotón látunk, a CO 2 fotoszintézissel asszimilálódik (piros nyíl), másrészt: CO 2 -kibocsátás olyan folyamatokkal, mint a sötét lélegeztetés és a fényelégzés (világoskék nyíl). A két szénfluxus között (asszimiláció mínusz emisszió) a CO 2 nettó cseréje jön létre
Ez a nettó CO 2 (INC) cseréje ekkor lesz: INC (= An) = A bruttó (Rd + FR) Ahol: - A nettó asszimilációs CO 2 - A bruttó bruttó asszimiláció vagy teljes fotoszintézis (a vörös nyíl a diagram) - Rd sötét vagy mitokondriális légzés - FR fotoreszpiráció - (Rd + FR) a CO 2 -kibocsátó folyamatok összege (a kék nyíl a diagramon)
An (= INC) = A bruttó (Rd + FR) CO 2 A fehér nyíl a nettó szén-fluxust, ebben az esetben a nettó asszimilációs sebességet jelenti.
Ez a megközelítés alkalmazható más helyzetek szénfluxusára is INC (= An) = A bruttó (Rd + FR) CO 2 INC (= An) = A bruttó Rd növényi levél C 4 Ebben az esetben az FR kifejezés eltűnik ( fotorezerváció C növényekben 4)
CO 2 INC = Rd heterotróf szervek (gyümölcs, gyökér, törzs, gumó stb.) Ezekben a példákban nincs asszimiláció, és csak nettó fluxusként használjuk a CO 2 légzéssel történő kibocsátását
A fotoszintetikus szervek esetében az INC (An) általában a levél területe és ideje alapján fejeződik ki. Például: μmol CO 2 m -2 s -1 (azt mutatja, hogy mennyi CO 2 asszimilálódik nettó formában egy adott fotoszintetikus területen és időegységenként) CO 2 CO 2
Heterotróf szervek esetében az INC (Rd) kifejezhető tömeg alapján (ideális esetben száraz tömeg vagy friss tömeg), pl. Mol CO 2 g -1 h -1 (vagy olyan egységek, mint μl CO 2 Kg -1 PF min -1) CO 2 INC = Rd heterotróf szervek (gyümölcs, gyökér, törzs, gumó stb.) Megállapodás szerint a légzésszám pozitív jelet mutat (bár tudjuk, hogy ez a szerv szénvesztesége)
Hogyan mérhetjük meg a széncserét? (vagy asszimilációs sebessége, vagy légzési sebessége az esettől függően) A CO 2 -cserék mérésére a legszélesebb körben alkalmazott módszer az IRGA néven ismert technika. Az IRGA rövidítése: Infra Red Gas Analyzer Vagyis infravörös gázelemző
Gázcsere-mérési módszertan az IRGA segítségével Mi az indoklás: A heteroatomos molekulák (például a CO 2 és a H 2 O) elnyelik az infravörös hullámhosszait (800 nm = 0,8 μm). A CO 2 és H 2 O molekulák ezt a tulajdonságát használják számszerűsítse ezen gázok szintjét egy levegőmintában
A CO 2 abszorpciós csúcsa a = 4,25 μm H 2 O = 2,59 μm (µm)
A megfelelő IRGA vázlata - Tegyük fel, hogy egy CO 2 -tartalmú gáz kering egy csőben (amely átlátszó az IR-nek) - A cső egyik oldalán van egy IR-sugárzó (pl. Egy izzó volfrámszál). - Van egy infravörös detektor a csatorna másik oldalán - Minél magasabb a CO 2 szintje kering a csövön, annál kevesebb jelet fog regisztrálni az IR CO 2 detektor. A kvantifikálás módja analóg a spektrofotométerrel (csak a a látható sugárzás abszorbanciája, ezt az IR-ben végzi) IR-sugárzó IR-detektor Valójában az IR-sugárzás abszorpciója a Lambert-Beer törvényt követi Abszorbancia = C . L
1. Most képzelje el, hogy az IRGA egy gázkeringési körbe tartozik (egy szivattyú hajtja). 2. Ebben a rendszerben van egy vízzáró kamra is (kívülről izolált, átlátszó felülettel, amely lehetővé teszi a világítást) amelyben egy lap vagy egy laprész van elhelyezve 3. Tegyük fel, hogy a levegő a kamrába CO 2 = 380 ppm (normál légköri szint) koncentrációval kerül be (módosítva: Varela et al., 2000) 4. Ha a lap asszimilálja a CO 2 fotoszintézissel, milyen lesz a CO 2 szintje, amikor elhagyja a lezárt kamrát? Ugyanaz, magasabb vagy alacsonyabb? 5. A bejáratnál mért CO 2 ppm különbségétől a kamra kijáratánál, valamint a kitett levélfelület és az eltelt idő ismeretében megismerhetjük a levél nettó asszimilációs sebességét
Zárt konfigurációs rendszer Ez a most leírt zárt típusú rendszer: a levegő áramkör formájában kering a szivattyú, a kamra, az IRGA és így tovább. Így voltak a régebbi IRGA rendszerek. Milyen hátrányaik vannak?: - Amint a levegő újra és újra kering a kamrán, a CO 2 szintje csökken, és ez megváltoztatja a mérési feltételeket. - Ugyanakkor a kamra belsejében a páratartalom növekszik, ahogy a lap izzad. (Kivonat: Varela et al., 2000) - Emelheti a kamrában lévő levegő és levél Tº-ját is (az alkalmazott fényforrás típusától függően)
A nyílt konfigurációnak (egyirányú áramlásnak) nevezett másik típusú rendszerben két áramkör van párhuzamosan, mindegyiknek megvan a maga IRGA-ja: - egy referencia áramkör, amely NEM megy át azon a kamrán, ahol a lap van - egy áramkör a mintával, amely átmegy azon a kamrán keresztül, ahol fotoszintetizálja a levelet (vagy csak akkor lélegzik, ha sötétségben van, vagy ha heterotróf szerv) A referencia áramkör és a minta közötti rögzített CO 2 koncentráció különbsége arányos lesz a levél fotoszintetikus sebessége (a levél területére és a figyelembe vett időre). Ezért ezeket a rendszereket differenciálnak nevezzük
A nyitott rendszerek előnyei (a zárt típusokhoz képest): - A CO 2 szint állandóan tartható, redukciók (ha fotoszintetizáló levél) vagy emelkedések (ha heterotróf szervi légzés) nélkül - A modern rendszerek különböző változókat vezérelnek a mérőkamra: - Hőmérséklet (Peltier rendszerrel és diszipátorokkal rendelkeznek) - Szabályozhatják a kamra nedvességtartalmát (szárítószerrel), a lap által kapott besugárzást (LED-ek), a CO 2 szintjét (injektor tömörített CO 2 -val patronok), és néha az oxigénszint (ehhez hozzá kell adni egy olyan eszközt, amely a levegőt N 2-vel keveri és ezáltal hígítja a légköri O 2 -et)
A TP-ben használt INFRA VÖRÖS GÁZELEMZŐ (IRGA): CIRAS 2 (PP Systems)
A TP-ben a CIRAS-2 (PP Systems) nyílt rendszert fogjuk használni. A gázáram egyirányú Differenciál üzemmód. Egy referencia rendszer (lap nélküli) CO 2 -jét összehasonlítjuk egy elemző rendszerrel (levegő, amely áthaladt a kamrán, ahol van) a lap)
CIRAS-2 konzol noteszgéppel Az IRGA-k, szivattyúk, szűrők, akkumulátorok, szárítószerek, áramlásmérők stb. Ez egy hordozható rendszer: alkalmazható terepen természetes környezetben vagy növényekben. Ennek a hálónak a belsején keresztül haladnak át a bilincset (kamerát) a konzollal összekötő tömlők, valamint elektromos és információs csatlakozás. Csipesz, az a kamera, ahová a lap vagy annak egy része kerül (további részletek a következő dián találhatók)