常用生态学实验仪器介绍
  • 2018-09-09 14:54
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  常用生态学实验仪器介绍_生物学_自然科学_专业资料。附录Ⅳ 常用生态学实验仪器 介 绍 1 1 2 3 4 5 植物生理测量系列 植物营养元素测量系列 植物热值测量系列 土壤测量系列 气象测量系列 2 植物生理测量系列 气体交 换测量 叶面

  附录Ⅳ 常用生态学实验仪器 介 绍 1 1 2 3 4 5 植物生理测量系列 植物营养元素测量系列 植物热值测量系列 土壤测量系列 气象测量系列 2 植物生理测量系列 气体交 换测量 叶面积 测 量 植物水 势测量 3 气体交换测量 1 2 3 超便携 式调制 叶绿素 荧光仪 4 SC-1 稳态叶 片气 孔仪 4 L1-6400 系列便携 式光合仪 L1-7500 CO2/H2O 分析仪 1.L1-6400便携式光合作用测量系统 5 6400-40荧光叶室 6 L1-6400系列便携式光合仪代表了 目前国际植物叶片光合作用测量仪器的最 高水平。样品分析器与叶室直接连接在一 起,形成了线有两 个完全独立的双通道非扩散性红外分析器, 用于测量CO2 和H2O的绝对浓度。从而实现 了连续测量参比室和样品室的绝对值的功 能,消除了叶室和主机控制器之间的循环 管道,以实时测量叶片的动态指标。 7 由于光照强度、CO2等对环境条件的 影响与气体交换测量之间的时间延迟不再 存在,消除了时间的滞后,因此,即使在 植物的呼吸速率发生变化时,仍然可以按 照实验的要求,快速自动地控制叶室内的 相对湿度。 8 由于消除了通往分析器的循环管道, 缩短了水分在管道的平衡时间。在实验过 程中可以控制叶片周围的CO2浓度、H2O浓度、 温度、相对湿度、光照强度和叶室温度等 所有相关的环境条件;配置6400-40荧光叶 室,L1-6400系列便携式光合仪还可以同时 测量植物叶片的光合作用和荧光参数指标。 9 2. L1-7000 CO2/H2O分析仪 10 L1-7000 CO2/H2O分析仪是L1-C OR公司推出的一款高精度CO2/H2O气体分析 仪。可以实时检测气流中的CO2和H2O浓度。 L1-7000工作温度范围较大,且运行稳定, 因此在一些恶劣的环境中仍能够正常工作, 例如火山、地热和工业排放气体的测量。 目前L1-7000在光合作用和呼吸作用 的研究、植物学、生态学、气象学、环境 检测、生物修复、工业检测、昆虫学和海 洋学等研究领域得到了广泛的应用。 11 L1-7500 CO2/H2O分析仪 12 L1-7500 CO2/H2O分析仪是高速的、高 精确性的、开路式的 CO2/H2O气体分析仪, 能够在苛刻的空气环境中测量 CO2和H2O的 绝对浓度。目前在生态学、气象学、植物 学、农学、森林学、草地研究、海洋研究 等领域得到了广泛的应用。 13 3. 超便携式调制叶绿素荧光 仪 14 MINI-PAM采用了独特的调制技 术和饱和脉冲技术,从而可以通过选 择性的原位测量叶绿素荧光来检测植 物光合作用的变化。MINI-PAM具有很 强的灵敏度和选择性,使其即使在很 强的、未经滤光片处理的环境下(如 全日照甚至是10 000 μ mol/(m2·s-1) 的饱和光强下)也可测定荧光产量而 不受到干扰。MINI-PAM是野外光合作 用研究的强大工具。 15 超便携式调制叶绿素荧光仪MINI-P AM的特点在于快速、可靠的测量光合作 用光化学能量转换的实际量子产量。基 于创新性的光电设计和高级微处理器技 术,MINI-PAM在达到超便携设计的同时 可以得到灵敏、可靠的结果。同时, MINI-PAM的操作非常简单。 16 测量光合量子产量只需一个按 键(START)操作即可,仪器会自动测 量荧光产量(F)和最大荧光(Fm), 并计算光合量子产量(Y=Δ F/Fm), 得到的数据会在液晶显示屏上显示同 时自动存储。此外MINI-PAM还有许多 模式(MODE)菜单,包括荧光淬灭分 析(qP、qN和NPQ)和记录光响应曲线 等,以满足用户的特殊需要。 17 连接光适应叶夹2030-B后,可以测 量光合有效辐射(PAR)、叶片温度和相 对电子传递速率(rETR)。内置电池可 以满足1 000次量子产量测量的需要,仪 器内存可以存储4 000组数据。 18 4. SC-1稳态叶片气孔仪 19 气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主 要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。 植物在光下进行光合作用,经由气孔吸收CO2,所以 气孔必须张开,但气孔张开又不可避免地发生蒸腾 作用,气孔可以根据环境条件的变化来调节自己开 度的大小而使植物在损失水分较少的条件下获取最 多的CO2。气孔导度是指植物气孔传导CO2和水汽的 能力,它直接与蒸腾作用成正比,与气孔阻力呈反 比,其单位为mmol/(m2·s-1)。植物通过改变气孔 的导度等方式来控制与外界的CO2和水汽交换,从而 调节光合速率和蒸腾速率,以适应不同的环境条件, 特别是土壤供水状况和空气湿润程度。 20 采用稳态技术测量叶片的气孔导度。 将已知扩散率的通道夹子夹在叶片上,通 过测量夹在叶片表面通道的水蒸气压梯度 得到水蒸气通量,进而通过水蒸气通量和 已知的通道扩散率计算出叶片的气孔导度。 21 叶面积测量系列 1 2 3 L13000C 台式叶 面积仪 L13000C 便携式 叶面积仪 Accu PAR 植物冠层 分析仪 22 1. L1-3000C台式叶面积仪 23 操作步骤: 1.开机,拨动电源开关至ON; 2.启动灯管,按动开关B; 3.测量,将待测的叶子放到传输带上; 4.记录面积后,按RESET按钮C清除屏幕上的数字。 24 L1-3000C台式叶面积仪适用于快速、 精确地测量不同大小的叶片面积,并可对 具有穿孔和不规则边缘的叶片面积进行准 确测定,从而确定昆虫对叶片的摄取量及 叶片的受损程度。其工作原理是,通过传 输带将叶片送入带有荧光光源的分析器, 当叶片通过荧光光源时,其影像通过镜面 反射到固定在仪器后部的扫描照相机上, 这种独特的光学设计使得测量的准确性大 大提高。此外,可调整的压迫式辊筒能够 使卷曲的叶片变平,并使其恰好到达两个 透明的传输带之间,保证测量的准确性。 25 2. L1-3000C便携式叶面积仪 26 L1-3000C便携式叶面积仪 由读数控制台和传感器组成,可 简单、快速、准确地测定各种植 物的叶面积。 27 3. AccuPAR植物冠层分析仪 28 光合有效辐射(PAR)和叶面积指 数(LA1)是评价植物健康状况和植物冠 层结构的重要指标。PAR 测量表示有多 少光能可被植物光合作用所利用,LA1则 表示植物冠层结构的好坏,也可反映生 物量的大小。AccuPAR可以同时测量光合 有效辐射与叶面积指数。 29 植物水势测量系 列 1 2 3 WP4 露点 水势仪 ARIM AD 3000型 植 物水势 仪 HPFM 植物 导水率 测量仪 30 1. WP4露点水势仪 31 WP4露点水势仪能够快速测定土壤、 植物小型叶片或枝条的水势。采用的非热 电偶方式,正成为目前业界的标准露点水 势测量原理。样品水势与其空间中达到平 衡时的水气压具有一定的函数关系。WP4保 持温度平衡状态,通过测量封闭样品室中 的相对湿度,然后根据内部函数计算出样 品水势。 32 WP4采用冷镜露点技术来测量样品的水 势。此类仪器中,样品与密封的样品室的顶部空 间可达到平衡。样品室安装了一个可指示凝结的 镜子。在平衡点时,样品室内空气的水势与样品 的水势相同。在WP4中,冷镜的温度由热电冷却 器(珀尔帖效应)控制,降温到露点温度。在镜 子上开始出现凝结的准确点(达到露点)通过一 个光电组件来观察。一束光直接打到镜子上并被 反射到光电检测器上,检测器可以检测到凝结出 现时反射回来的光线的变化。连接于镜子上的热 电偶记录凝结发生时的温度。接下来WP4 通过闪 亮一个绿色的LED指示灯和哔哔声进行提示。最后 将显示样品水势和样品温度。 33 2. ARIMAD 3000型植物水势 仪 34 原理: 仪器叶片或枝条夹在样品室,通过气体 加压,观察第一滴组织液渗出时的压力。 应用: 植物水势,能够反映出以下情况:土壤 水分条件、环境影响因素、植物中的水分状 态。 35 优点: 携带方便,操作简单;可以广泛地使用 在不同气候条件的地区;快速反映出植物中 的水势变化;ARIMAD的正确使用能够得出准 确的水分分布;测出的结果可以快速,准确 的指导农作物灌溉;能够在植物的水势和农 作物的产量间建立一种动态关系 使用步骤: 选取样品叶片;仪器装置的安装;对气 压室加压;读取水势读数 36 3. HPFM植物导水率测量仪 37 植物导水率高压测量仪是野外快速 定量分析植物根部和茎秆导水率的新工具, 可以测量枝条、叶柄以及根系导水率,进 行树体和农作物根系的压力分析,建立根 茎水分传输模型和蒸腾模型等,帮助植物 生理学家和农学家进行根茎生长、植物蒸 腾、植物茎流、植物与土壤水势以及土壤 改良等方面的研究。 38 HPFM植物导水率高压测量仪通过提 供稳定或匀速增加的压力,驱动水流通过 样本(截取的根部、枝条或树干等),根 据水流压力的变化以及流速等指标确定样 本的水阻/导水率。 主要优点:野外操作,无需将样本带 回实验室;操作时间短,最快10 min可完 成一个样本的测量;解决了土壤—植物— 大气连续体(SPAC)中最重要的导水率问 题;可用于研究植物根压。 39 4. 插针式与包裹式植物茎流测量仪 植物茎流决定于叶片中的水势 和气象参数(风、辐射、湿度和温 度)以及土壤湿度(土壤水势)。 正常情况下,茎流在早晨开始,大 约中午达到最大值。在黎明前,茎 流几乎为零。测量茎流是理解和调 节植物水分关系的关键技术。 测量茎流的方法有很多种,如 染料法、放射性同位素法、示踪法、 磁流体动力学法等。目前,最为便 捷、可靠的方法是给植物加热,然 后根据茎流带走热量的多少计算茎 流的大小。具体有热平衡、热脉冲、 热扩散等发式。 40 Dynamax提供插针式TDP和包裹式Dynaga ge 两种类型的茎流仪。 1985年,Granier 最早提出 heat dissipation sensor 的方法。经Dynamax改 进为Thermal Dissipation Probe(TDP)。 TDP一般用于直径70mm的树木。 Dynagage包裹式茎流计利用热平衡原理 测量实际茎流速率。Dynagage可测量植物茎 干的直径范围是2~150mm。 41 热化 铝管 康铜 铜 心 材 边材 42 植物营养元素测量 全自动 高速 氨基酸 分析仪 C、H、N 元素分析仪 UDK142 型自动 凯氏 定氮仪 43 1.全自动高速氨基酸分析 仪 44 L-8800氨基酸分析仪采用柱后茚三 酮衍生离子交换色谱法进行氨基酸含量分析, 专利的柱后衍生化反应系统配合分离柱3μ m 的填料,使分析速度快、分离度高、灵敏度 高、结果重现性好,对于低浓度的样品分析, 效果尤为显著,检测限达3pmol。既可分析 水解蛋白,也可分析生理体液。 L-8800氨基酸分析仪根据不同的分析要 求,可以分为水解蛋白分析系统和生理体液 分析系统并且可以采用柱后茚三酮衍生方法。 45 2. C.H.N元素分析仪 46 47 它的主要作用是测试纯净的有机 化合物中碳、氢、氮的质量分数。它 采用经典的分析技术,纯氧的环境里, 在相应的试剂存在下燃烧分解,产生 气体产物分离,根据不同的热导率函 数而被测量。 48 元素分析仪原理:CHN操作模式, 元素分析仪通过燃烧方式将样品转化成 (CO2 , H2O, 和N2)。样品先在一个纯氧 的环境用传统试剂氧化,在燃烧区的氧 化产物包括CO2, H2O, 和N2。如卤素、硫 等元素被洗涤试剂从燃烧区转移走。产 生的其他被均匀化后,转移到一个气压、 温度和体积都受到严格控制的条件下, 在这个条件下,被分离的气体通过它们 的热传导率被测定。 49 在纯氧环境下,相应试剂中燃烧 或在惰性气体中高温裂解,以测定有机 物中的C, H, N, S, O, 。CHNM模式是 样品在纯氧中燃烧,转化为CO2, H2O, 和N2,然后通过色谱柱分离后,分别进 行热导检测,得到N,C,H的质量分数。 50 3. UDK142型全自动凯氏定氮仪 51 52 UDK 142 型全自动凯氏定氮仪完全 由微处理器控制,用凯氏方法检测谷物、 食品、饲料、水、土壤、淤泥、沉淀物和 化学品中的氨、蛋白质氮含量、酚、挥发 性脂肪酸、氰化物、二氧化硫、乙醇等含 量。 通过程序化设计和新获得专利的蒸汽 发生器实现改变蒸馏时间和蒸汽流量。根 据分析样品的不同,可选择快或慢的蒸馏 速率。 53 UDK 142 型全自动凯氏定氮仪具有 良好的自我保护装置,不关闭防护门,仪 器不启动,安全可靠,不会对人员造成任 何伤害。含四个RS232接口,可同时接计算 机、打印机、键盘等外部设备,仪器内部 程序可对各项连接设置进行编辑,而且还 可编辑输出实验报告的各项参数,同时对 操作语言也可进行选择。 全自动控制过程 包括:样品蒸馏控制;加碱量控制;加硼 酸量控制;蒸汽流量控制;蒸馏时间控制; 残余物排出开关控制 ;自动报警控制;自 动滴定开关控制。 54 植物能量测量 C2000 热量仪 6300 型 氧 弹 量 热 仪 55 1. C2000热量仪 主要特点:自动水控制系统,包括 温度调节,量热仪内腔填充与清空;分解 氧弹自动冲氧,分解氧弹自动识别;自动 样品点火;紧凑的,模块化的设计,容易 操作 ;提供天平和打印机接口,打印机, 监视器和C5020 样品架接口;使用多接口 卡,单台计算机可控制多达8个测量单元C 2000 标准型,控制型和C2000耐高压力 。 56 C2000 标准型:配置有一 个非常方便的操作面板来操作仪器。 用图解式的背光显示来反映恰当的 状态信息。正在测量的瞬间状态和 已称样品的所有当前参数均被连续 地监视和可清楚地看到。 57 C2000 控制型: 包含闻名 的 C5040 Calvin 量热计软件。用串 口把计算机和C2000 量热计连接起 来就可实现控制。所需的连接电缆 随机附送(不含计算机)。实验数据 库功能和不同的修正模式可以随时 调出已经完成的实验来进行参数编 辑。 58 C2000 标准型/控制型:配 置有独立的维修菜单,可快速进入 独立的维护功能和进行系统基本数 据的测试。用于识别和管理样品的 分析天平,样品架,打印机的连接 口已经和设备一体化。网络连接和 特殊的数据交换可通过LIMS随时实 现。 59 2.6300 型氧弹量热仪 60 新型6300型氧弹量热仪结合了最新 的自动控制技术和传统的热值测量技术, 使其成为高度自动化的热值测量仪器。由 于采用了新技术,如半自动氧弹处理机构、 自动充气、自动放气、自动清洗氧弹等, 使得6300氧弹量热仪比传统的氧弹量热仪 减少了许多手动操作步骤。用户测量一个 样品只需完成如下操作:将样品装入坩埚, 在弹头上装上点火棉线,密封氧弹,盖上 盖子,按下开始键即可,其他操作全部有 量热仪自动完成。 61 6300氧弹量热仪通过采用实时散热 修正技术来实现外桶等温测量,同时保证 了动态测量的可靠性。高精度的测温传感 器在整个测量范围内分辨率可达0.0001℃。 量热仪的微处理器一方面控制测量过程, 同时对测量结果进行计算、存储和输出。 6300氧弹量热仪采用高亮度、高对比度的 液晶显示屏,用户可通过显示屏显示的菜 单,简单直观地进行参数设置和各种操作。 62 土壤测量系列 L 1- 8100 土壤碳通量 自动测量系 统 L1- 8150 多通道土 碳通量自 动测量系统 ECH2O 土壤含 水量监 测系统 63 1. LI-8100土壤碳通量自动测量系统 长期室 新!LI-8150多通道仪 分析仪控制器 测量室 64 65 66 测量室 分析仪控制器 转子泵 分析长凳 进入 流出 过滤器 通向测量室的测量流程路线 土壤呼吸是陆地生态系统中碳素 返回大气的主要途径。在全球范围内,土 壤呼吸量大约在68-100pg/年(以碳计) 之间。土壤呼吸是土壤中生命活动的表征, 对土壤CO2的释放量测量的准确与否是评 价生态系统中生物学过程的关键;通过对 土壤呼吸以及与之相关的参数监测,能够 估测根系和土壤微生物对气候变化的反应。 68 土壤呼吸在一定程度上反映了土 壤中养分的转化和供应的能力,是土壤质 量和肥力的重要生物学指标和土壤健康状 况的指示因子。土壤CO2通量对陆地生态 系统总碳平衡的贡献很大,并且受在时间 和空间上变化的复杂物理和生物过程的影 响。因此,长期连续地准确测量土壤碳通 量,对陆地生态系统碳通量研究意义非常 重大。 69 LI-8100土壤碳通量自动测量系统的 优点:它能够对土壤CO2通量进行长期测量 和短期测量。当使用长期测量室时,LI-81 00能够在同一位置,自动测量土壤CO2通量 的日变化,测量时间为几个星期或几个月。 当利用短期测量室时,能够快速测量土壤 CO2通量,并且获取多个位置的数据,完成 空间变异的准确测量。便携式LI-8100系统 质量轻,不受天气状况影响,能耗低。 70 2. LI-8150多通道土壤碳通 量 自动测量系统 71 72 8100-104测量室 多通道流程 分析仪控制器 转子泵 进入 流出 流量计 电磁阀 流出 转子泵 电磁阀 进入 采取圈 分析长凳 过滤器 LI-8150 多通道测量仪 73 该系统可连接多达16个测量 室,实现了对多点土壤CO2通量的长 期、连续监测。同时,该系统还可用 于大气CO2、水蒸气廓线研究。另外, 通过连接其它环境监测传感器,如太 阳辐射、土壤温度和土壤水分传感器 等,可监测环境条件变化与土壤CO2 通量的相关关系。 74 3. ECH2O土壤含水量监测系统 75 EC-5 (5 cm ) EC-10(10 cm) ECHO TE (5 cm) EC-20 (20 cm) 76 无线电波 接收器 传感器 数据注标软件 77 水分是植物生长发育不可缺少的 生态因子,不仅是光合作用与有机物水解 过程的作用物,也是矿质元素在植物体内 运行的主要溶剂和载体。另外,土壤水分 是监测土地退化的一个重要指标,是气候、 水文、生态、农业等领域的主要参数,在 地表与大气界面的水分和能量交换中起重 要作用。 78 ECH2O传感器专用来测量土壤水 分的传感器,它通过测量土壤的电介质 常数,从而计算出土壤体积含水量。最 新的ECH2O传感器除了监测土壤水分外, 还能够同时测量温度和电导率。 79 ECH2O 传感器通过测量土壤的 电介质常数,来计算土壤体积含水量。 它是此类传感器中唯一对土壤盐度和温 度效应敏感度相对较低的一种,而且耗 电极少,从而更容易实现长期监测。同 时,极高的分辨率使之能够精确测量每 日甚至每小时的水分利用。另外,最新 的 ECH2O TE传感器除了监测土壤水分之外, 还能够同时测量温度和电导率,提供更 多的土壤信息。 80 气象测量系列 DynaMet InteliMet 型科研级 自动气象站 A自动小气候 测量系统 81 1. DynaMet科研级自动气象 站 82 在长期的生态系统监测中,气象因 素的监测是必需的。气象因素如空气温度、 降水、湿度、日照、风向、风速、蒸发等 是生态因素重要内容,也是植物生长发育 重要因素,而这些因素不仅有日变化、月 变化、季节变化的特征,也有年变化的规 律。进行长期监测,以期获得这些因素变 化的规律,并寻求其与植物生长的关系, 具有十分重要的意义。 83 2. IMet ADV2自动小气候测量系统 84 ? IMet ADV2自动小气候测量系统是 用于气象跟踪和作物管理的一种智能型 自动气象站,标准配置包括了太阳辐射、 相对湿度、降水量、风速、风向、空气 温度等传感器。另外,可选配土壤温度、 土壤水分、大气压和闪电传感器,以测 量相应指标。 85 主要特点: 整合的土壤水分蒸发蒸腾损失总量 (ETP)分析软件 面板显示所有电流结果 价格便宜,硬质密封箱,便于携带 数据采集器可扩充至250通道容量 5W太阳能板,带支撑杆 内存可存储200天,约120 000组气 象数据 即插即拔,无需设定(自动匹), 操作简单。 86 87

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