一种连续测量冠层尺度气体交换的低成本自动生长室系统


发布时间:

2021-07-28

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

瞬时气体交换数据是获取光合作用信息的基础。叶级数据可靠,但很难扩展到冠层尺度,因为其获取是在标准或受控条件下完成的,而自然环境却是极其动态的,需要考虑对动态环境条件的响应,因为稳态测量及其相关模型可能高估了植物的总碳(C)吸收。本文介绍了一种由12个生长室(60 × 60 × 150厘米;每室约400欧元))组成的自动、低成本测量系统,该系统能够测量冠层水平上的瞬时CO2和H2O气体交换以及环境参数。

A动态的示意图。B通过RTMC软件控制CR1000X输出变量的示例

 

首先,分别用装有钠石灰或纯二氧化碳的管子模拟不同的二氧化碳吸收和呼吸水平来测试系统的性能,并量化其响应时间和测量精度。由于生长室尺寸引起的延迟响应,本文还提出了一种通过考虑响应时间和停留时间来校正数据的方法。最后,通过在波动和非波动光下种植商业大豆品种来测试该系统,表明该系统足够快以捕捉快速动态条件。在实验结束时,我们将累积通量与总植物干生物量进行了比较。

 

系统所有部件的说明和技术规格

 

初步测试结果:在洗涤入口 CO2(负值)或注入纯 CO2(正值)后测量的 CO2 通量与使用方程计算的模拟通量对比。

 

结果显示,本文提出的系统略高估了(+ 7.6%)总碳吸收量,即使不显著,也证实了其在冠层尺度上测量总体CO2通量的能力。此外,该系统精度高、稳定性好,可以根据非稳态测量值估算响应时间和确定稳态通量。由于软件的灵活性和腔室的尺寸,即使只在动态光照条件下进行测试,该系统被认为可用于多种应用,并通过模拟不同的环境条件与不同的植物冠层配合使用。

 

A由于光强度的波动,二氧化碳会发生变化。B通过公式7拟合A(在60至180 s范围内)中的数据,并估算稳态CO2

 

来源:

Salvatori N, Giorgio A, Muller O ,et al. A low-cost automated growth chamber system for continuous measurements of gas exchange at canopy scale in dynamic conditions. Plant Methods volume 17, Article number: 69 (2021). https://doi.org/10.1186/s13007-021-00772-z。

推荐新闻

石时之约|韩志国:透过表型数据,看见植物的喜怒哀乐!

本期石时之约,我们将对话慧诺瑞德(北京)科技有限公司总经理、国际植物表型学会(IPPN)执委会委员/工业分会副主席韩志国,一起从表型数据的科学角度,去读懂农作物的喜怒哀乐和前世今生。

慧科研、慧育种、慧种田——慧聚改变的力量

让我们“慧聚”在一起,为“慧科研、慧育种、慧种田”赋能。

高通量植物表型平台建设注意事项

育种,是在给定的环境条件下,选择各种表型指标(产量、品质、抗性)最优的基因型材料的过程(AI育种,从这里起步)。育种工作中大约70%的工作量来自表型观察测量和筛选,是最耗人力物力的过程。

作物生理表型测量基础原理

生理表型测量的核心在于“早、快”,要在肉眼可见之前就能测量并预判出变化趋势,才是这个技术的核心价值。叶绿素荧光成像,恰好满足了这个要求。