[发明专利]一种快速获取植物无机碳补充回用份额的方法

说明书

本发明公开了一种快速获取植物无机碳补充回用份额的方法，属于农作物信息检测技术、植树造林及生态环境治理领域，该方法利用便携式光合仪用测定植物叶片的光合作用的二氧化碳响应曲线；获取净光合速率与胞外大气二氧化碳浓度的关系方程以及净光合速率与胞间二氧化碳浓度的关系方程；对这些方程求导，获取胞外大气二氧化碳浓度为100μmol·mol^‑1时的植物叶片对胞外大气二氧化碳以及胞外大气二氧化碳的羧化效率；由此获得植物大气二氧化碳直接利用份额、植物无机碳补充回用份额。同时，还可以依据已知的碳酸氢根离子利用份额、植物大气二氧化碳直接利用份额获取植物回用有机碳的份额；或者依据已知的植物回用有机碳的份额获取植物碳酸氢根离子利用份额。

技术领域

本发明涉及农作物信息检测技术、植树造林及生态环境治理领域，特别是涉及一种快速获取植物无机碳补充回用份额的方法，可以快速获取植物的碳酸氢根离子利用和有机碳的回用信息，为喀斯特适生植物的筛选提供科学依据。

背景技术

当植物遇到喀斯特逆境(岩溶干旱、pH、重碳酸根离子以及低无机营养等)时，由于气孔导度降低、RuBP、磷的再生以及光合产物的输出延缓等原因，降低了植物的羧化效率，从而大大降低净光合速率。植物可从两方面来破解这些难题：一是通过升高碳酸酐酶活力，将细胞内的HCO₃^-转化成水和CO₂，直接地补充水分和二氧化碳进入叶片气室，增加气孔导度，提高羧化效率，二是调整光呼吸和提高磷酸戊糖途径来增强二氧化碳和水分的补充和回用，提高羧化能力。也就是说，喀斯特适生植物破解喀斯特逆境的法宝就是高效的碳酸氢根离子利用和有效的有机碳的回用。

但是，在直接与间接补充二氧化碳时，不同植物在同一条件下具有不同的份额，同一植物在不同环境下，直接二氧化碳补充份额与间接二氧化碳补充份额差异较大。通过利用碳酸氢根离子的直接二氧化碳补充在应对喀斯特逆境中起到了“一石二鸟”的作用：一方面提高了水分利用率，减少了植物对水分的需求，“空载保护”，破解了岩溶干旱和高重碳酸盐的难题；另一方面将高重碳酸盐“变废为宝”，提高了光合能力，是低成本的“碳交易”；通过调整光呼吸和提高磷酸戊糖途径的间接二氧化碳的补充和回用来应对喀斯特环境，起着“丢卒保帅”、“过载保护”的作用：在喀斯特逆境下，尤其是在光照充足、温度高的岩溶干旱环境下，植物行光呼吸和提高磷酸戊糖途径可以提供二氧化碳进行回用，部分破解岩溶干旱难题，保护了光合器官免去光的破坏，但是由于这种方式牺牲了部分有机物，因此，这种间接二氧化碳的补充和回用方式，是中等成本的“碳交易”。因此，植物为了适应不同的环境，直接和间接的二氧化碳补充途径相互博弈。为此，确定直接的二氧化碳补充途径和间接的二氧化碳补充途径的比例，对植物适应环境机制的阐明以及喀斯特适生植物的筛选具有极其重要的意义。本发明利用净光合速率对胞外大气二氧化碳(Ca)的响应曲线以及净光合速率对胞间二氧化碳(Ci)的响应曲线，分别获取低浓度下植物对胞外大气二氧化碳(Ca)以及胞间二氧化碳(Ci)的羧化效率，依据它们及气孔限制情况，结合植物在已知参考环境下的碳酸氢根离子利用份额，获取植物回用有机碳份额；或者，在获取了植物回用有机碳份额时再获取碳酸氢根离子利用份额。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种快速获取植物无机碳补充回用份额的方法，不仅能够快速、便捷、精确、实时地获取植物大气二氧化碳直接利用份额以及植物无机碳补充回用份额；同时还可以快速、便捷、精确、实时地获取在已知碳酸氢根离子利用份额的情况下的植物回用有机碳信息；或者在已知植物回用有机碳份额的情况下碳酸氢根离子利用份额。

本发明采取以下技术方案：它包括以下步骤：

步骤一，选择在参考环境和被考察的环境下同时生长的、且在参考环境下已知碳酸氢根离子利用份额的植物作为测定对象，这里的在参考环境下已知碳酸氢根离子利用份额的植物是指研究得较多的、二氧化碳响应曲线易做的、已经通过同位素技术得到碳酸氢根离子利用份额的植物；