[发明专利]一种测定植物总光合碳同化能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定植物总光合碳同化能力的方法，属于生态环境系统监测、治理与修复领域。

背景技术

近年来，众多的实验已经证明，植物不仅能利用大气中的二氧化碳作为底物进行光合作用，而且也可以利用来自于土壤中的储存在叶片的碳酸氢根离子为底物进行光合作用。尤其在具有高浓度的碳酸氢根离子的喀斯特石灰岩地区，仅用基于测定大气二氧化碳通量的光合仪来测定植物的无机碳同化能力，严重地低估了喀斯特地区植物的生产力。鉴于植物对碳酸氢根离子的利用能力不容忽视，因此，准确测定植物对不同外源无机碳源的利用份额，测定包括二氧化碳和碳酸氢根离子同化在内的总光合碳同化能力，对正确评估植物的生产力，筛选高生产力的喀斯特适生植物品种，用喀斯特适生植物来治理和恢复脆弱的喀斯特生态环境具有重要的作用。

稳定碳同位素技术已经成功地应用到生态学等领域，目前测定植物的碳酸氢根离子的利用能力用双向碳同位素标记法，通过添加碳同位素双向标记的碳酸氢根离子到培养液中可以获取植物对外源添加的碳酸氢根离子的利用份额。但是大气中的二氧化碳，也可以溶解到培养液中生成碳酸氢根离子，这部分碳酸氢根离子也可以被植物利用。植物总的碳酸氢根离子利用份额是植物对外源添加的碳酸氢根离子的利用份额与植物对来自大气二氧化碳溶解形成的碳酸氢根离子利用份额之和。而目前还未见到过植物对来自大气二氧化碳溶解形成的碳酸氢根离子利用份额的定量报道。植物总光合碳同化能力包括植物对大气二氧化碳的同化能力和植物对来自根部吸收的碳酸氢根离子的同化能力。鉴于植物总的碳酸氢根离子利用份额测定的复杂性,致使目前没有一种方法来测定植物总光合碳同化能力。本发明则公开了一套测定植物总光合碳同化能力的方法，以克服先前有关方法的诸多弊病和缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种测定植物总碳同化能力的方法，以克服现有技术中缺乏植物对来自大气二氧化碳溶解形成的碳酸氢根离子利用份额的定量以及未考虑老“碳”对测定结果的影响的不足，解决了现有技术中因未精确测定植物碳同化能力而严重低估生产力的测定难题。

本发明采取以下技术方案：它包括以下步骤：第一，室内采用同样规格的穴盘水培萌发植物种子，配制培养液培养幼苗至2个月以上，选择生长较为一致的幼苗作为考察植物幼苗；第二，测定不同厂家生产的碳酸氢钠，选择两种δ¹³C值差值大于10‰的碳酸氢钠作为同位素标记1和同位素标记2，其值分别为δ_C1和δ_C2，分别添加到培养液中；同位素标记1的培养液中碳酸氢根离子的δ¹³C值为δ_C1,0，同位素标记2培养液中碳酸氢根离子的δ¹³C值为δ_C2,0；第三，分别用同位素标记1和同位素标记2的培养液同时培养生长一致的2个月以上月龄的植物幼苗，每天更换新的相对应的培养液；第四，培养开始即培养第0天测定被考察植物第一展开叶的叶面积LA₀；1天后换新培养液之前，分别测定两种同位素标记的、相对应的培养液的稳定碳同位素组成δ¹³C的值，δ_NS1和δ_NS2值；第五，培养7天后测定被考察植物的这第一展开叶的叶面积LA₇，随后，分别测定两种同位素标记的培养液培养的植物的这第一展开叶的稳定碳同位素组成δ¹³C的值，δ_T1和δ_T2；第六，分别将δ_C1、δ_C2、δ_C1,0、δ_C2,0、δ_T1、δ_T2、δ_NS1、δ_NS2、LA₀、LA₇带入方程、、、，计算出植物利用总碳酸氢根离子的份额f_b；第七，测定被考察植物叶片的净光合速率P_N，即为植物对大气二氧化碳的光合同化能力；第八，把测得的净光合速率值P_N和计算得的植物利用总碳酸氢根离子份额f_b代入方程，计算植物对总碳酸氢根离子的光合同化能力；第九，把测定的植物对大气二氧化碳的光合同化能力P_N和测得的植物对总碳酸氢根离子的光合同化能力BUC代入方程P_N'=P_N+BUC，计算植物总碳同化能力。