检测方案免费咨询电话
18863626387
光合作用测定仪、光合仪、植物光合速率测定仪——这些设备名称背后，是一套完整的气体分析、光学检测、数据处理系统。今天这篇文章不谈品牌推荐，只讲技术原理，把光合作用测定仪的测量原理、15 项参数的计算逻辑、影响测量精度的关键因素拆解清楚，帮你成为懂技术的采购者。
1. 开路式气体分析法
目前主流的光合作用测定仪采用"开路式气体分析法"，其核心原理是：让外界空气流经一个密闭的叶室，通过测量流经叶室前后空气中 CO₂ 浓度、水汽浓度的变化，结合温度、光照、流量等参数，计算出植物的光合速率、蒸腾速率等生理指标。
测量流程：
2. 核心计算公式
净光合速率（Pn）的计算公式：
其中：
Cin：流入叶室的 CO₂ 浓度（μmol/mol）
Cout：流出叶室的 CO₂ 浓度（μmol/mol）
Flow：气体流量（mol/s）
Area：叶面积（m²）
这个公式看起来简单，但实际计算中需要补偿温度、气压、水汽等多个因素，这也是为什么不同设备测量精度差异较大的原因。
3. 为什么需要同时测这么多参数？
单一的光合速率只能反映植物当前的碳同化能力，但结合气孔导度、胞间 CO₂ 浓度、水分利用效率等参数，可以深入分析：
| 参数组合 | 可分析的问题 |
|---|---|
| Pn + Gs + Ci | 光合限制因素（气孔限制还是非气孔限制） |
| Pn + Tr + WUE | 植物水分利用策略 |
| Pn + PAR | 光响应曲线，光饱和点、光补偿点 |
| Pn + CO₂ | CO₂ 响应曲线，羧化效率 |
---
气体参数（3 项）
| 参数 | 测量范围 | 精度 | 原理 |
|---|---|---|---|
| CO₂ 浓度 | 0-1500ppm | ±3% | 红外气体分析法（NDIR） |
| 大气压 | 500-1100hPa | ±1% | 压阻式压力传感器 |
| 胞间 CO₂ 浓度（Ci） | 计算值 | - | 根据 Pn、Gs 等计算 |
CO₂ 分析仪是核心部件，目前主流采用红外气体分析法（NDIR），其原理是 CO₂ 分子对特定波长的红外光有吸收，吸收强度与 CO₂ 浓度成正比。进口分析仪零点漂移可控制在 2ppm/24h 以内，国产分析仪一般在 5ppm/24h 左右。
温湿度参数（4 项）
| 参数 | 测量范围 | 精度 | 传感器类型 |
|---|---|---|---|
| 空气温度 | -20~60℃ | ±0.5℃ | 数字温度传感器 |
| 空气湿度 | 0-100%RH | ±3%RH | 电容式湿度传感器 |
| 叶面温度 | -20~60℃ | ±0.5℃ | 红外测温（非接触） |
| 叶室温度 | -20~60℃ | ±0.5℃ | 内置温度传感器 |
叶面温度采用红外测温，非接触测量，避免干扰叶片正常生理状态。叶室温度用于监测叶室内环境，确保测量条件稳定。
光合作用核心参数（6 项）
| 参数 | 单位 | 计算方式 |
|---|---|---|
| 净光合速率（Pn） | μmol CO₂/m²/s | 根据 CO₂ 浓度差计算 |
| 气孔导度（Gs） | mol H₂O/m²/s | 根据水汽浓度差计算 |
| 蒸腾速率（Tr） | mmol H₂O/m²/s | 根据水汽浓度差计算 |
| 呼吸速率（Rd） | μmol CO₂/m²/s | 黑暗条件下测量 |
| 水分利用效率（WUE） | μmol CO₂/mmol H₂O | Pn / Tr |
| 气孔限制值（Ls） | - | 1 - Ci/Ca |
环境参数（2 项）
| 参数 | 测量范围 | 精度 | 传感器类型 |
|---|---|---|---|
| 光合有效辐射（PAR） | 0-2000μmol/m²/s | ±5% | 量子传感器（400-700nm） |
| 露点温度 | -20~60℃ | ±1℃ | 根据温湿度计算 |
---
| 参数 | IN-GH1 | IN-GH2 | IN-GH3 |
|---|---|---|---|
| 价格 | 18000 元 | 49000 元 | 89000 元 |
| CO₂ 分析精度 | ±3% | ±2% | ±1% |
| 零点漂移 | <5ppm/24h | <3ppm/24h | <1ppm/24h |
| 屏幕 | 7 寸触摸屏 | 7 寸触摸屏 | 10 寸高清屏 |
| 叶室配置 | 标准叶室 | 多叶室（4 个） | 温控叶室 |
| 数据导出 | U 盘/WiFi | U 盘/WiFi/云 | U 盘/WiFi/云/数据库 |
| 响应时间 | <30 秒 | <25 秒 | <20 秒 |
| 电池续航 | 8-10 小时 | 8-10 小时 | 6-8 小时 |
| 工作温度 | -20~60℃ | -20~60℃ | -20~60℃ |
IN-GH1 技术特点：
进口红外 CO₂ 分析仪，满足一般科研需求
开路式设计，响应时间<30 秒
Android 系统，操作门槛低
适合教学实验、田间测量
IN-GH2 技术特点：
多叶室切换系统，可同时连接 4 个叶室
WiFi 实时传输，支持远程监控
气路系统升级，压力波动<1%
适合批量测量、对比实验
IN-GH3 技术特点：
高端红外 CO₂ 分析仪，精度±1%
帕尔贴温控系统，控温精度±0.2℃
10 寸高清屏，强光下可视
适合高端科研、长期观测
---
1. 叶室密封性
叶室漏气是导致测量误差的最常见原因。漏气会导致：
CO₂ 浓度差变小，光合速率偏低
水汽浓度差变小，蒸腾速率偏低
数据波动大，重复性差
检查方法： 不放叶片，关闭叶室，观察 CO₂ 读数是否稳定。如持续下降，说明有漏气。
2. 气体流量稳定性
流量波动会直接影响计算结果。理想状态下，流量波动应<2%。IN-GH2 和 IN-GH3 采用自动稳流控制，流量稳定性更好。
3. 温度补偿
CO₂ 浓度受温度影响，需要进行温度补偿。补偿精度取决于温度传感器的精度和补偿算法。IN-GH3 的温度补偿精度比 IN-GH1 提升 50%。
4. 预热时间
CO₂ 分析仪需要预热才能稳定。建议预热 15-30 分钟，低温环境下建议预热 30 分钟以上。
5. 叶片状态
叶片完全覆盖叶室，避免边缘漏气
避免损伤叶片，损伤会导致气孔关闭
测量前让叶片适应叶室环境 1-2 分钟
---
| 应用场景 | 核心需求 | 推荐型号 | 技术理由 |
|---|---|---|---|
| 高校教学实验 | 操作简单、数据稳定 | IN-GH1 | 功能够用，学生易上手 |
| 田间快速测量 | 便携、续航长 | IN-GH1 | 锂电池 8-10 小时续航 |
| 品种筛选实验 | 批量测量、效率高 | IN-GH2 | 多叶室切换，效率提升 60% |
| 逆境生理研究 | 数据精度高、条件可控 | IN-GH2/IN-GH3 | 精度高，温控叶室 |
| 光响应曲线测量 | 光照梯度控制 | IN-GH2/IN-GH3 | 内置响应曲线模式 |
| CO₂ 响应曲线测量 | CO₂ 梯度控制 | IN-GH3 | 高端分析仪，精度±1% |
| 长期定位观测 | 稳定性好、数据管理完善 | IN-GH3 | 长期稳定性好，支持数据库 |
---
Q1：CO₂ 分析仪需要多久校准一次？
建议每年校准一次。日常使用中，每次测量前检查零点，如漂移超过 5ppm 需进行零点校准。
Q2：为什么测量数据波动大？
可能原因：
叶室漏气
气体流量不稳定
叶片未适应叶室环境
预热时间不足
外界环境变化大（如云层遮挡导致 PAR 波动）
Q3：光响应曲线怎么测？
设置 PAR 梯度（如 0、50、100、200、400、800、1200、1600μmol/m²/s），在每个梯度下测量光合速率，绘制 Pn-PAR 曲线。IN-GH2 和 IN-GH3 内置自动梯度设置功能。
Q4：CO₂ 响应曲线怎么测？
设置 CO₂ 梯度（如 50、100、200、400、600、800、1000、1200ppm），在每个梯度下测量光合速率，绘制 Pn-CO₂ 曲线。需要外接 CO₂ 混合系统。
Q5：可以测呼吸速率吗？
可以。用遮光罩或黑布包裹叶室，切换至呼吸测量模式，系统自动计算呼吸速率。
Q6：高海拔地区使用需要特殊配置吗？
5000 米以下无需特殊配置，设备内置气压传感器自动补偿。5000 米以上建议选配高海拔专用气泵。
Q7：低温环境下使用需要注意什么？
工作温度范围 -20~60℃，低温环境下可正常使用。但锂电池续航会缩短，建议选配保温套或外接电源。
Q8：叶室可以定制吗？
可以。提供多种叶室规格：标准叶室、小叶片叶室、针叶叶室、果实叶室等，也可根据特殊样品定制。
