現(xiàn)代光合作用測量系統(tǒng)普遍采用差分式方法測量葉片凈光合速率A和蒸騰速率E,參比和樣品測量室的CO2和H2O濃度差值是否準確,是決定數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)單點匹配(Point Matching),是在某一氣體濃度條件下,讓兩個腔室測量同樣的氣體,讀值以參比測量室讀值為準,消除了特定氣體濃度下的系統(tǒng)誤差。
然而,單點匹配(Point Matching)存在兩個問題,第一,會暫時中斷測量過程,耗時較長,表現(xiàn)為數(shù)據(jù)的短時波動;第二,由于匹配修正值是一個氣體濃度依賴函數(shù),當氣體濃度發(fā)生改變后,需要再次做單點匹配(Point Matching)。
針對上述情況,LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng),近期推出全量程預先匹配功能(Range Matching),這項功能讓研究者在測量前可預先在氣體(CO2&H2O)全量程范圍內(nèi)提前執(zhí)行匹配操作,確定修正函數(shù),使得在后續(xù)測量過程中無需頻繁執(zhí)行單點匹配(Point Matching)。
這樣,正常測量過程不會被打斷,提高了測量效率;而且,全量程預先匹配功能(Range Matching)消除了匹配修正的濃度依賴效應,提升了數(shù)據(jù)的精準度。
下面是具體操步驟和注意事項。
Part1:LI-6800—如何正確做CO2的全量程預先匹配(Range Matching)
儀器完成自檢后,有時會出現(xiàn)這種Warning:檢測△CO2時,應該小于2ppm,但是檢測值約為4.5ppm。儀器給出的建議是檢查CO2的跨度,或是重新獲取一條CO2 Range Match 曲線。
自檢Warnings提示
出現(xiàn)這種情況的可能原因如下。第一,儀器長時間不使用,之前做的CO2 Range Matching 曲線并不適用于當前的測量環(huán)境;第二,調(diào)整過儀器的零點/跨度。
應對這種情況,解決的辦法之一是重新做一次Range Matching。下面是操作注意事項和具體步驟。
首先,要確保儀器上安裝有小鋼瓶,蘇打藥品新鮮有效;其次,儀器最好預熱了2h以上;另外,系統(tǒng)本身不能存在漏氣現(xiàn)象。我們可以在Flow界面去查看,下圖顯示了Leak的數(shù)值,0代表不漏氣。
確保葉室不漏氣
接下來,我們來看看如何獲取這條曲線。首先,點開Measurement界面,點擊右下角Match IRGAs,之后,我們能看到,左邊是Point Matching,也就是之前的 “點匹配”功能。右邊是新增的Range Matching:分別是CO2的Range Matching曲線(上)和H2O的Range Matching曲線(下)。
Match IRGAs界面顯示
我們選擇View CO2。點開之后,我們可以看到,有兩個選項,一個是Manage,一個是Acquire。Manage是刪除最近的點匹配,Acquire是獲取一條新的Range Matching,點擊Acquire。
點開之后,我們能看到,有5min和3min模式,在流速比(IRGA Sample與IRGA Reference腔室流入速度的比值)不確定是否適合的情況下,建議您使用3min的模式,找到合適的流速比。最后再使用5min的模式,獲取精確的CO2 Range Match曲線。
嘗試設置流速比Fs:Fr,推薦值為1.1-1.2之間
流速比一般設置為1.10到1.20,我們可以在這個區(qū)間內(nèi),輸入某一個值,如1.13,跑一條3min Mode的CO2 Range Match曲線看看。點Continue,就開始了。
能夠看到,CO2濃度從0ppm升至2000ppm,再由2000ppm降回0ppm,兩條線(由淺綠色點組成)的重合度比較高的情況下,流速比是適合的;反之,就需要調(diào)整流速比。
兩條線(由圖中淺綠色點組成的)的重合度有待提高
我們可以看到,“上升”的曲線(即CO2濃度從低到高時測得的△CO2的值)明顯高于“返回”的曲線(即CO2濃度從高到低時測得的△CO2的值)。這種情況需要調(diào)高流速比,以使兩曲線盡可能重疊。類似的,若“上升”曲線低于“返回“曲線,則應降低流速比。
我們不需要等全部做完,點Cancel,試一下1.18。可以看到,流速比是1.18的時候,兩條曲線重合度提高,我們可以繼續(xù)試試其他的流速。當流速比設置為1.23時,兩條曲線重合度最高。之后,我們選取5min的模式,使CO2 Range Matching曲線更加的精確,做完后點擊Retain,保存退出。
兩條線(由圖中淺綠色點組成的)的重合度高
點一下Auto,匹配一下當前的CO2R和CO2S。可以看到,當前的CO2匹配點,剛好落到這條線上面。點擊Close Matching。
接下來我們測試一下自檢能否通過。點擊Start Up里的Warmup/System Tests,選擇CO2 Limit& Match,做一下單項自檢,點擊Start,看看△CO2是否達到了<2ppm的要求。我們看到,自檢完成4項,失敗0項。當前的CO2 Range Matching曲線是合理的。
自檢測試通過
Part 2:LI-6800-如何正確做H2O的全量程預先匹配(Range Match)
儀器自檢完成后,出現(xiàn)如下 Warning:△H2O應該小于0.2mmol/mol,但是檢測到的值約為0.45mmol/mol,給出的建議是檢查水的Span跨度,或者重新做一條H2O的Range Matching曲線。
自檢Warning提示
出現(xiàn)這種情況,是由于使用當前的Range Match數(shù)據(jù)修正方法計算得到的H2OR與H2OS的差值超過了預期,如0.2mmol/mol。這與測量環(huán)境發(fā)生變化或人為調(diào)整過分析儀的零點/跨度有關(guān)。
解決辦法之一是:重新做一次Range Matching。下面是注意事項和具體操作步驟。
最好等儀器開機2h以后,確保測量系統(tǒng)不漏氣,空葉室且閉合。
點開Measurement,點開Match IRGAs,點擊View H2O, 就可以看到當前曲線方程(深藍色)和最近一次Range Matching曲線(淺藍色點)之間的差距較大。因此我們需要重新獲取一個曲線方程。
Match IRGAs所在位置
Match IRGAs界面顯示
點擊Acquire,設定一個流速比,對于H2O來說,比較合適的流速比(Fs:Fr)是1.30~1.40。先從1.30開始,能看到,這里有兩個模式,5min和3min。
嘗試設置流速比Fs:Fr,推薦值為1.1-1.2之間
在合適的流速比沒有確定之前,推薦先用3min模式。等流速比確定之后,再用5min模式做精準的曲線。
點擊Continue,儀器會自動執(zhí)行程序,先從H2O的零點升到最高點,再從最高點降回到零。若流速比合適,數(shù)據(jù)會表現(xiàn)為,H2O在濃度升高過程中生成的點,與濃度降低過程中生成的點重合度好。
若“上升”的曲線(即H2O濃度從低到高時測得的△H2O的值)明顯高于“返回”的曲線(即H2O濃度從高到低時測得的△H2O的值)。這種情況需要調(diào)高流速比,以使兩曲線盡可能重疊。類似的,若“上升”曲線低于“返回“曲線,則應降低流速比。
我們能夠看到,H2O濃度升高過程中生成的點高于下降過程中生成的點,可適當調(diào)高流速比。
兩條線(由圖中淺藍色點組成的)的重合度有待提高
將流速比修改為1.38,選擇3min模式,我們能夠看到,兩條曲線的重合度好,應用這條曲線方程,點擊Retain。點退出Exit H2O,點擊Close Matching。
兩條線(由圖中淺藍色點組成的)的重合度高
同樣的,我們確認一下自檢能否通過。在Warmup/ System Tests界面,點擊H2O Limit &Match。點擊Start,完成自檢后我們看到5項測試全部通過。這樣,這條曲線方程就可以用于后續(xù)的數(shù)據(jù)修正了。
自檢測試通過
全量程預先匹配功能(Range Matching)執(zhí)行完畢后,記得要勾選上“Range”以及“Use latest point match”(如下圖所示)。
應用Range Matching功能