改良半叶法测定叶片光合速率

【原理】

植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干物重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低。为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量（和呼吸消耗量）的估测值。这就是经典的“半叶法”测定光合速率的基本原理。测定时须选择对称性良好、厚薄均匀一致的两组叶片，一组叶片用于测量干重的初始值，另一组（半叶遮黑的）叶片用于测定干重的终了值，不但手续烦琐，而且误差较大。“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞，以防止光合产物从叶中输出（这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐分向叶片的输送），仅用一组叶片，且无须将一半叶片遮黑，既简化了手续，又提高了测定的准确性。

【仪器与用具】

分析天平（感量0.1mg）1台；烘箱1台；称量皿（或铝盒）2个（或者20个）；剪刀1把；刀片；金属或有机玻璃模板1块；打孔器1支；纱布2块；热水瓶或其他可携带的加热设备；附有纱布的夹子2个；毛笔2支；有盖搪瓷盘1个；纸牌20个；铅笔1支等。

【试剂】

石蜡；

5%~10%三氯乙酸。

【方法】

1、选择测定叶片

实验可在晴天上午7~8点钟开始。预先在田间选定有代表性的叶片（如叶片在植株上的部位、年龄、受光条件等应尽量一致）10张，挂牌编号。

2、叶片基部处理

根据材料的形态解剖特点可任选以下1种：

（1） 对于叶柄木质化较好且韧皮部和木质部易分开的双子叶植物，可用刀片将叶柄的外皮环割0.5cm左右宽，切断韧皮部运输。

（2） 对于韧皮部和木质部难以分开的小麦、水稻等单子叶植物，可用刚在开水（水温90℃以上）中浸过的用纱布包裹的试管夹，夹住叶鞘及其中的茎秆烫20秒左右，以伤害韧皮部。2个夹子可交替使用。如玉米等叶片中脉较粗壮，开水烫不彻底的，可用毛笔蘸烧至110~120℃的石蜡烫其叶基部。

（3） 对叶柄较细且维管束散生，环剥法不易掌握或环割后叶柄容易折断的一些植物如棉花，可采用化学环割。即用毛笔蘸三氯乙酸（蛋白质沉淀剂）点涂叶柄，以杀伤筛管活细胞。

为了使经以上处理的叶片不致下垂，可用锡纸、橡皮管或塑料管包绕，使叶片保持原来的着生角度。

3、剪取样品

叶基部处理完毕后，即可剪取样品，记录时间，开始进行光合速率测定。一般按编号次序分别剪下对称叶片的一半（中脉不剪下），并按编号顺序将叶片夹于湿润的纱布中，放入带盖的搪瓷盘内，保持黑暗，带回室内。带有中脉的另一半叶片则留在植株上进行光合作用。过4~5h后（光照好，叶片大的样品，可缩短处理时间），再依次剪下另外半叶。同样按编号包入湿润纱布中带回。两次剪叶的次序与所化时间应尽量保持一致，使各叶片经历相同的光照时数。

4、称重比较 

将各同号叶片之两半对应部位叠在一起，用适当大小的模板和单面刀片（或打孔器），在半叶的中部切（打）下同样大小的叶面积，将光暗处理的叶块分别放在两个称量皿（或铝盒）中（必要时放在20个称量皿中，每一样品放入一个称量皿）。先在105℃下杀青10min,然后在80℃下烘至恒重（约5h），在分析天平上分别称重，将测定的数据填入表21-1中，并计算结果。

用改良半叶法测定光合速率的记载表
 

5、计算

（1）按干物质计算

光合速率（mg·dm^-2·h^-1）=〔（光-暗）干重增量（mg）〕÷〔叶片切块面积（dm^-2）×光合时间（h）〕

（2）按CO₂同化量计算

由于叶片内光合产物主要为蔗糖与淀粉等碳水化合物，而1mol的CO2可形成1mol的碳水化物，故将干物质重量乘系数1.47（44/30=1.47），便得单位时间内单位叶面积的CO₂同化量（mg·dm^-2·h^-1）。

上述是总光合速率的测定与计算，如果需要测定净光合速率，只需将前半叶取回后，立即切块，烘干即可，其他步骤和计算方法同上。

【注意事项】

1、烫伤如不彻底，部分有机物仍可外运，测定结果偏低。凡具有明显的水浸渍状者，表明烫伤完全。这一步骤是该方法能否成功的关键之一。

2、对于小麦、水稻等禾本科植物，烫伤部位以选在叶鞘上部靠近叶枕5mm处为好，既可避免光合产物向叶鞘中运输，又可避免叶枕处烫伤而使叶片下垂。