改良半叶法测定叶片光合速率

光合作用是绿色植物吸收光能将 CO₂ 和 H₂O 化合成为有机物并释放 O₂ 的过程。光合速率是反映植物生理性状的一个重要指标，也是估测植物光合生产能力的主要依据，光合速率可从 CO₂ 的吸收、O₂ 释放或干物质（有机物质）的增加来进行测定。本实验学习改良半叶法测定叶片光合速率的原理及过程。

改良半叶法测定叶片光合速率的基本原理是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最终值。半叶法不但操作烦琐，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，既简化了步骤，又提高了测定的准确性。

改良半叶法测定叶片光合速率的基本过程可分为如下几步：

1. 选择叶片

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 片，挂牌编号，实验可在晴天上午 7~8 点开始。

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 0~5 cm 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 s 左右，以伤害韧皮部。而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。一般按编号顺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上，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 4~5 h 后（光照好、叶片大的样品，可缩短处理时间），再依次剪下另一半叶。同样按编号包入湿润纱布中带回。两次剪叶的次序与所花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 105 ℃ 下杀青 10 min，然后在 80 ℃ 下烘至恒重（约 5 h），在分析天平上分别称重，将测定的数据填入表 17-1 中，并计算结果。

5. 计算

（1）按干物质计算：

（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 1 mol 的 CO₂ 可形成 1 mol 的碳水化合物，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。

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。烫伤完全是该方法成功的关键之一。

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5 mm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。