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便携式光合作用测定系统仪器误差有多少?

时间:2020-06-10 11:18:24

早在20世纪30年代已普遍应用CO2气流法测定植物光合作用,80年代初曾对老式光合仪器的设计、材料进行改进研究。便携式光合作用测定系统问世后CoombsJ.和HallD.D.等对仪器设计原理及其不足进行了研究分析。90年代初伴随新技术的应用带来一系列新问题如分析器转为便携式后其精度及稳定性的变化、电子流量计的应用等。本研究系统量化分析了当前技术水平下便携式光合作用测定系统的仪器误差,为合理使用该仪器提供参考依据。

仪器综合误差。F=015L/min,A=615cm2,Ta=25℃,P=1011325kPa时不同光合强度下各误差源产生的误差及其对综合误差的贡献,低光合强度时仪器误差为20%左右,主要误差源为CO2分析器误差,误差贡献约为70%;中等光合强度下仪器误差为10%左右,主要误差源为流量计误差,误差贡献约为65%;高光合强度下仪器误差为8%左右,主要误差源仍为流量计误差,误差贡献约为75%;而温度和气压造成的仪器误差较小。

不同光合强度下各误差源的测量误差与仪器综合误差

红外CO2分析器精度导致的仪器误差。CO2分别器误差因产品质量和使用保养条件等不同而差异较大。CO2分析器导致的仪器误差随误差增大而迅速增大,随光合作用增加而迅速减小。目前技术水平下提高CO2分析器的精度较困难,最好在高光合强度时使用以减小误差。

流量计误差和流量、光合面积测量导致的仪器误差。实际观测中根据叶片光合强弱选择的流量范围为012~018L/min。仪器误差随流量计测量误差增大和测量流量的减小而迅速增加(尤其在光合较弱时)。目前技术水平下电子流量计测量误差平均为±0103L/min,流量由018L/min减至012L/min时仪器误差由318%增至15%,其测量在允许范围内应选择较大流量。测量光合面积方法不同产生的误差亦不同,仪器误差随光合面积测量误差的增大而增大。当光合面积测量误差一定时光合面积越大对光合测定造成的影响越小。

不同光合强度下仪器误差的贡献

为V=0.25L,A=34132cm2,Ta=25℃,P=1011325kPa,Δt=10s时不同光合强度下仪器综合误差和各误差源的贡献,闭路CO2分析器、温度和气压的测量误差与开路时相同,由光合面积测量和容积测量产生的误差均较小可忽略不计。仪器误差低光合强度下约为15%,中等光合强度下约为415%,高光合强度下约为215%,误差源均以CO2测量误差为主,其误差贡献达90%左右。仪器误差随容积测量误差的增大而增大,当容积测量误差一定时仪器误差随容积的增大而减小,但容积过大则所需测量时间越长。

开路系统测量低光合强度下仪器误差为20%左右,主要误差源为CO2分析器误差,误差贡献约为70%;中等光合强度下仪器误差为10%左右,误差源为流量计误差,误差贡献约为65%;高光合强度下仪器误差为8%左右,误差源为流量计误差,误差贡献约为75%。闭路系统测量低光合强度下仪器误差约为15%,中等光合强度下约为415%,高光合强度下约为215%。误差源均以CO2测量误差为主,误差贡献约为90%。开路系统较适合高光合强度下作用,此时仪器误差较小,较真实反映了光合作用,但对流量和CO2分析器精度要求较高;而闭路系统较适合低光合强度下使用,在允许范围内应选择较大的流量和光合面积。仪器误差仅是误差因素之一,观测中需考虑由于时间变化而改变环境因子所造成的影响。生物源误差也是造成综合误差的重要且复杂因子之一,这有待于进一步研究。

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