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植物环境生理论文
《植物环境生理》实验报告
——大型常绿藤本植物绿萝生理特性研究
胡彬（0909070122，农建091班）
1．实验背景与目的
针对《植物环境生理》课程中光合生理、水分生理、养分生理、抗性生理等理论知识，选择了大型常绿藤本植物绿萝为实验对象，在同一株植物上选取叶片做实验，检测了叶片的净光合作用速率，同时还做了叶片下表面气孔的构造等观察，测量叶片分光光谱特性以及叶绿素含量。
运用实验辅助教学的手段，充分结合课程理论知识，对植物由感性的认识逐步上升为理性认识，掌握使用实验器材的方法，巩固理论知识。
在生理方面通过与其他不同植物的对比，了解不同植物的生理特性。
2．材料与方法
2.1植物材料
植物简介：
绿萝，学名scindapsusaureun，天南星科，绿萝属，大型常绿藤本植物，属于单子叶植物，又名魔鬼藤、石柑子、竹叶禾子、黄金葛、黄金藤[1]。
植物特性：
其缠绕性强，气根发达，枝繁叶茂，耐荫性好，终年常绿，有光泽。
绿萝性喜温暖、潮湿环境，要求土壤疏松、肥沃、排水良好，对温度反应敏感，夏天忌阳光直射，在强光下容易叶片枯黄而脱落[2]。
采集地点：
某男生寝室阳台，面向南边，阳光强烈。
2.2测量指标与方法
2.2.1植物气孔分布的观察
实验方法：
将植物叶片清理干净，用指甲油涂抹均匀，晾干后撕取制片，在显微镜下观察
测量指标：
每mm2内的气孔数及气孔的形状等特点
仪器器具：
显微镜（BX51,OlympusCO.,Japan）、培养皿、刀片、镊子、毛笔、清水、透明指甲油
2.2.2植物叶绿素含量的测量
实验方法：
运用叶绿素分光光度法和叶绿素活体测量法测量叶绿素含量。
叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，通常利用丙酮、酒精等有机溶剂对其浸提后进行分光光度测量，根据朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律可计算得出；基于植物叶片对光的反射、吸收和透过光谱特性而研制的便携式仪器即可进行植物叶片的叶绿素活体测量
测量指标：
叶绿素溶液在波长为663nm和645nm时的光密度D663值与D645值、SPAD值、叶片质量
仪器器具：
便携式叶绿素计（SPAD-502,Minolta,Japan）、分光光度计（UV2100，上海尤尼柯公司，中4国），万分之一天平（FA1204B，上海精密科学仪器有限公司）、15ml带盖或带塞试管、剪刀
2.2.3叶片的分光光谱特性测量
实验方法：
运用紫外可见近红外分光光度计（UV3150，岛津制作所，日本）直接测量，记录实验数据并绘图
测量指标：
同一植物叶片对应不同波长（nm）光的透过率（%）
仪器器具：
紫外可见近红外分光光度计（UV3150，岛津制作所，日本）
2.2.4叶片的光合速率和蒸腾速率的测量
实验方法：
利用便携式光合仪（LI-6400,LI-CORInc,USA）经调试直接在植物活体叶片上进行测量，并记录数据
测量指标：
Photo（光合作用速率（μmolCO2m-2s-1））、Cond（气孔导度（molH2Om-2s-1））、Ci（胞间CO2浓度（μmolCO2mol-1））、Trmmol（蒸腾速率（mmolH2Om-2s-1））等
仪器器具：
便携式光合仪（LI-6400,LI-CORInc,USA）
2.3统计处理方法或对比方法
2.3.1植物气孔分布的观察：
通过观察显微镜视野范围内的气孔个数，分析整个叶片乃至整个植物的气孔数量及疏密程度
2.3.2植物叶绿素含量的测量：
测量叶片SPAD值时对同一叶片不同位置进行多次测量取其平均值，减小测量带来的误差
2.3.3叶片的分光光谱特性测量：
运用EXCEL处理数据并绘图，与不用植物的光谱特性进行比较，分析光合特性的差异
2.3.4叶片的光合速率和蒸腾速率的测量：
处理分析数据，分析光合特性差异的原因
3．结果与分析
3.1植物叶片气孔的分布
图1显微镜下绿萝下表面的气孔分布（10×20）
结果分析：
实验时采用单独的叶片作为实验对象，离开了植株，叶片生理特性有所改变。
气孔是叶片进行光合作用、蒸腾作用以及呼吸作用与外界的通道，对植物的生理起着重要作用。
图1所示，在1mm2的视野范围内，有21个气孔，也就是1cm2内大约有2100个气孔，基本符合叶片上1cm2气孔数在2000-4000个的范围，但气孔数偏少。
图中气孔基本都处于关闭状态，保卫细胞紧贴一起，其光合作用等生理特性低，这与叶片做离体实验有关。
叶片离体，没有了水分的供给，为了持续叶片的生理特性，逐渐关闭气孔，减少蒸腾作用；叶片发黄，叶绿素低，其光合作用也低；另一方面，本来忌太阳直射的绿萝在实验前经过了太阳的照射，对气孔的开闭也有一定的影响。
3.2植物叶片叶绿素浓度
3.2.1叶绿素活体测量
数据：
表1便携式叶绿素计测量绿萝叶片SPAD值
位置
1
2
3
平均
SPAD值
26.5
24.4
27.1
26.0
结果分析：
由表可看出同一叶片不同位置的叶绿素含量不一样，中部测量值为27.1，同时也参考了其他同学的数据，可得出结论：
叶子边缘叶绿素含量较低，而叶子中部较高。
但含量都相差不大，从整体来看，都偏低，与选材有关系。
3.2.2叶绿素分光光度测量
数据：
表2绿萝叶绿素分光光度测量数据
叶片质量（W/g）
提取液体积（V/L）
光密度D663
光密度D645
0.1010
0.01
0.686
0.288
实验计算：
按照Arnon法的修正公式计算如下：
Ca=12.72D663-2.59D645=12.72×0.686－2.59×0.288＝7.980
Cb=22.88D645-4.67D663=22.88×0.288－4.67×0.686＝3.386
CT=Ca+Cb=20.29D645+8.05D663=20.29×0.288＋8.05×0.686=11.366
叶绿素a（Chla,mg⦁g-1）=Ca×V/W=7.98×0.010/0.1010=0.790
叶绿素b（Chlb,mg⦁g-1）=Cb×V/W=3.386×0.010/0.1010=0.335
总叶绿素含量（ChlT,mg⦁g-1）=CT×V/W=11.366×0.010/0.1010=1.125
结果分析：
叶绿素不溶于水，均溶于有机溶剂，是光合作用过程中的重要介质，因此叶绿素的含量多少直接影响植物的生长状况。
由计算结果可以看出该植物的叶绿素含量低，相对来说，叶绿素a值比叶绿素b值较高，恰好符合了实验取材稍微发黄的特点，可以推断，该植物的光合作用低，营养状况不佳，与其养殖的场所有关（长期在阳光照射下，违背了其生理特性，出现了叶片发黄等症状）。
3.3植物叶片分光光谱透过特性
结果分析：
如图2所示，同一种植物不同位置的分光光谱透过率差异不大，而不同植物的分光光谱透过率相差较大。
对于同一种植物来说，不同位置的叶绿素和其他物质含量有差异，边缘部分叶肉薄，中间部分叶肉厚，光谱透过率呈现了中间低边缘高的现象。
绿色植物对光的吸收是有选择的，主要集中在400~460nm的蓝紫区和600~700nm的橙红区，两种植物均符合了图形上在该波段透过率急剧下降的特性；在550nm波段植物的透过率突然增大，体现了植物的选择性吸收，在这两个叶绿素吸收带之间的吸收作用较小，故在540nm附近形成一个反射峰；在1200nm后出现了波谷，在该波段由于长波光被植物叶片中的水分子震动所吸收。
对比两种植物的光谱特性透过率，可以看出绿萝叶子发黄，光谱透过率较大，故透过率与叶绿素含量、水分以及相关元素有关，因而可以通过测定植物叶片分光光谱特性为植物叶绿素含量及生理状况作指导。
3.4植物叶片光合速率
数据：
Obs
HHMMSS
Photo
μmolCO2/m2.s
Cond
molH2O/m2.s
Ci
μmolCO2/mol
Trmmol
mmolH2O/m2.s
1
14:
51:
03
0.0558
0.00697
343
0.16
2
14:
51:
23
0.122
0.00668
325
0.156
3
14:
51:
25
0.487
0.0066
238
0.16
4
14:
51:
27
0.545
0.00619
215
0.153
5
14:
51:
54
0.473
0.00589
228
0.15
6
14:
52:
06
0.436
0.00608
242
0.146
7
14:
52:
09
0.404
0.00571
243
0.14
结果分析：
表中可以看出刚开始时，叶子的photo（净光和作用）值接近于零，此时的叶子的光合作用开始大于细胞内的呼吸作用，叶子从外界吸收CO2，随着时间的变化，叶子的photo值也逐渐变大，并形成一个较为稳定的趋势。
取3~7的数据作为研究对象，以平均值作为此实验的结果：
植物净光合作用速率平均值为0.4726μmolCO2/m2.s，气孔导度平均值为0.0061molH2O/m2.s，胞见CO2浓度平均值为233.2μmolCO2/mol，蒸腾速率平均值约为0.154mmolH2O/m2.s。
由实验数据（见附录）可对比叶室内光合作用有效辐射和外界光和作用有效辐射，可知由于外界有阳光的照射，以及照明灯补光等措施，提高了光合作用，使得外界光合作用有效辐射远远高于叶室内光合作用有效值；另外参比室CO2浓度和样本室CO2浓度都在370μmolCO2mol-1左右，几乎没有差异；参比室相对湿度17%，而样本室相对湿度为20%，两者相差不大，说明此时叶子正在进行蒸腾作用，但其强度不大。
从整体来看，叶子的净呼吸作用速率、气孔导度、蒸腾速率都很小，这与叶片离体有关。
由于叶子离体，没有了水分的提供，加上阳关的照射，水分散失，为了保持其活性，气孔关闭，致使光合作用时除了吸收细胞内呼吸放出的CO2外，很难再从外界吸收CO2，同时蒸腾作用也减少，气孔导度降低。
查阅相关资料可得：
细胞间隙CO2浓度，上午阴天的普遍高于晴天的，下午则相反，晴天的均高于阴天的；净光合速率与气孔导度和蒸腾速率基本呈现正相关，净光合速率与胞间CO2浓度基本呈现负相关[3]。
4．结论与建议
结论：
此次实验材料——绿萝气孔少且关闭，故蒸腾作用小，在水分较少时能适当的缓解蒸发的程度，较长时间保持叶片鲜活；同时叶绿素含量低，对于光合作用、呼吸作用等造成了较大影响。
综合四个实验来看，植物各指标之间存在着一定的差异，但更重要的它们形成了一个有机的整体，相互影响，相互制约。
因此，在实际生产中，充分考虑植物各方面特性，能使植物有一个最佳的生理特性。
建议：
植物生理是一门很有趣学科，给我们介绍了植物的生理习性，同时也有着知识点多、细的特点，但在学习的过程中由于教学时间有限，难以将一堂课的知识点都消化，老师可以在以后的教学中稍微放慢教学速度，同时选取一些重要经典的知识点为大家精讲。
学知识的本质目的就是运用于实际，而学知识最快捷的方法结合实践，由于植物生理变化难以观测，平时也很少涉及，在课堂上记住的知识点也就比较空洞，在以后的教学中可以尝试室外教学，有直观的感受，激发出学生的兴趣了，教学更加容易，接受知识也更快捷。
实验课是检验知识掌握程度的好方法，同时能够动手，培养实际能力，可以适当增加实验课时，更多的让学生参与到实践中，丰富教学内容和学习生活。
最后感谢老师的认真教学和悉心指导！
5．参考文献
书籍：
蔡永萍.植物生理学[M].北京:
中国农业大学出版社，2008.
学术论文：
贺冬仙,胡娟秀.基于叶片光谱透过特性的植物氮素测定[J].农业工程学报,2011（04）.
【3】刘国荣.绿萝的光合特性研究[J].中国农学通报2010,26（12）:
170-173
林庆民.绿萝[J].中国花卉盆景,1998（5）:
45.
许大全.光合作用效率[M].上海:
上海科学技术出版社,2002:
84-98.
URL:
【1】【2】
6．原始数据与图片（见附录）
附录：
1．
图1显微镜下绿萝下表面的气孔分布（10×20）
图片
2．数据
2.1叶绿素活体测量数据
位置
1
2
3
平均值
SPAD值
26.5
24.4
27.1
2.2叶绿素分光光度测量数据
叶片质量（W/g）
提取液体积（V/L）
光密度D663
光密度D645
0.1010
0.01
0.686
0.288
2.3植物叶片光合速率测量数据
HHMMSS
FTime
Photo
Cond
Ci
Trmmol
VpdL
Area
StmRat
14:
51:
03
2478
0.0558
0.00697
343
0.16
2.31
6
1
14:
51:
23
2497.5
0.122
0.00668
325
0.156
2.35
6
1
14:
51:
25
2499.5
0.487
0.0066
238
0.16
2.43
6
1
14:
51:
27
2501.5
0.545
0.00619
215
0.153
2.48
6
1
14:
51:
54
2529
0.173
0.00589
310
0.124
2.11
6
1
14:
52:
06
2541
0.436
0.00608
242
0.146
2.41
6
1
14:
52:
09
2543.5
0.404
0.00571
243
0.14
2.46
6
1
HHMMSS
BLCond
Tair
Tleaf
TBlk
CO2R
CO2S
H2OR
H2OS
14:
51:
03
2.84
23.69
23.08
23.31
368.81
368.67
4.897
5.089
14:
51:
23
2.84
23.45
23.27
23.6
367.91
367.69
4.898
5.084
14:
51:
25
2.84
23.54
23.74
24.02
368.22
367.56
4.896
5.086
14:
51:
27
2.84
23.66
24.04
24.3
368.33
367.61
4.899
5.082
14:
51:
54
2.84
23.2
21.85
22.06
369.1
368.84
4.902
5.05
14:
52:
06
2.84
23.38
23.65
23.92
368.82
368.24
4.9
5.075
14:
52:
09
2.84
23.54
23.92
24.2
368.97
368.43
4.901
5.069
HHMMSS
RH_R
RH_S
Flow
PARi
PARo
Press
CsMch
HsMch
14:
51:
03
17
17.67
499.9
199
504
102
-5.58
0.888
14:
51:
23
17.25
17.91
499.8
199
499
102
-5.58
0.888
14:
51:
25
17.14
17.81
499.6
199
499
102
-5.58
0.888
14:
51:
27
17.04
17.67
499.7
199
498
102
-5.58
0.888
14:
51:
54
17.52
18.05
499.9
199
500
102
-5.58
0.888
14:
52:
06
17.33
17.95
499.6
199
493
102
-5.58
0.888
14:
52:
09
17.17
17.76
499.8
199
492
102
-5.58
0.888
HHMMSS
StableF
Status
14:
51:
03
0.7
111105
14:
51:
23
0.3
111105
14:
51:
25
0.7
111105
14:
51:
27
0.7
111105
14:
51:
54
1
111105
14:
52:
06
0.7
111105
14:
52:
09
0.3
111105
2.4植物风光光谱特性测量数据
波长
胡彬
欧云福
Wavelengthnm
300.000
绿萝1
0.099
绿萝2
0.169
君子兰1
-0.002
君子兰2
0.000
301.000
0.104
0.180
-0.002
0.000
302.000
0.111
0.194
-0.003
-0.002
303.000
0.119
0.209
-0.003
-0.002
304.000
0.130
0.226
-0.003
-0.002
305.000
0.143
0.246
-0.005
-0.002
306.000
0.157
0.272
-0.005
-0.002
307.000
0.175
0.301
-0.006
-0.002
308.000
0.195
0.336
-0.008
0.000
309.000
0.217
0.371
-0.008
0.000
310.000
0.243
0.412
-0.008
0.000
311.000
0.272
0.459
-0.008
0.000
312.000
0.305
0.508
-0.008
0.000
313.000
0.343
0.563
-0.009
0.000
314.000
0.386
0.624
-0.008
0.000
315.000
0.429
0.693
-0.008
-0.002
316.000
0.479
0.763
-0.008
-0.002
317.000
0.531
0.842
-0.008
-0.002
318.000
0.592
0.922
-0.008
-0.002
319.000
0.658
1.010
-0.008
0.000
320.000
0.729
1.108
-0.008
0.000
321.000
0.806
1.204
-0.006
0.000
322.000
0.888
1.303
-0.008
0.002
323.000
0.974
1.408
-0.006
0.003
324.000
1.062
1.514
-0.006
0.002
325.000
1.161
1.622
-0.006
0.002
326.000
1.257
1.735
-0.006
0.002
327.000
1.358
1.849
-0.006
0.002
328.000
1.465
1.973
-0.005
0.002
329.000
1.570
2.098
-0.005
0.003
330.000
1.672
2.211
-0.005
0.003
331.000
1.776
2.324
-0.006
0.005
332.000
1.884
2.438
-0.006
0.006
333.000
2.000
2.551
-0.006
0.006
334.000
2.097
2.663
-0.005
0.008
335.000
2.193
2.768
-0.002
0.009
336.000
2.287
2.859
-0.002
0.011
337.000
2.368
2.950
0.000
0.011
338.000
2.449
3.021
0.002
0.011
339.000
2.551
3.122
0.003
0.012
340.000
2.715
3.291
0.005
0.014
341.000
2.934
3.531
0.006
0.015
波长
胡彬
欧云福
Wavelengthnm
绿萝1
绿萝2
君子兰1
君子兰2
342.000
3.203
3.838
0.009
0.020
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