光合观测的重要条件——缓冲瓶的制作与使用

光合观测的重要条件——缓冲瓶的制作与使用

在进行植物光合作用测量时，如何确保CO2浓度的稳定性是一个关键问题。传统的工业气体供应商提供的压缩空气虽然稳定，但成本高且不便携。本文将介绍一种简单实用的解决方案——缓冲瓶的制作与使用，帮助科研人员在田间实验中获得准确可靠的测量结果。

在田间测量植物叶片光合速率的过程中，我们通常是以大气中的CO2浓度作为参考（对照），通过比较大气经过叶片前和后时，其中的CO2浓度变化差值来计算得到Pn值的。这就需要一个浓度稳定的CO2气体来源（试验用气）。这是测定Pn值的重要实验条件。这一条件的好坏会直接影响到测量结果的误差大小。

解决的方法是从工业气体供应商处购买钢瓶装的压缩空气（类似医院里的大氧气瓶）。但这种方式不仅增加了试验成本，同时增加了田间操作的难度。因为这种规格的瓶子体积大，重量重。在田间不具备可操作性。所以，通常大家都采取自制一个“缓冲瓶"的方法来代替钢瓶。将缓冲瓶内的气体作为试验用气。当缓冲瓶内的CO2浓度变化幅度在1-2ppm/5min之内时，可视为CO2气体浓度相对稳定，满足试验的要求。

缓冲瓶的工作原理是利用瓶内相对密闭的空间和气体的自然扩散运动来使得瓶内各部气体相互混合，制造出CO2浓度相对均衡和稳定的试验用气。

一、缓冲瓶的制作方法：

1. 材料：

大的桶装水水桶或实验室常用的蒸馏水桶（任何容积大于20L，内部干燥且开口较小的容器均可），胶带，剪刀，软管。

2. 方法：

1. 首先将桶内部干燥，
2. 用胶带把瓶口封好，
3. 用剪刀在胶带上戳一个小洞，
4. 将仪器随带的软管一端插入瓶中，并使软管端口悬于瓶桶的中部。
5. 再用胶带把软管在桶口处与桶体固定成一体，防止软管脱落。
6. 不要将开口完全封闭。要保证外部空气可以进入瓶内，防止瓶内因使用时的不断抽气而出现真空。

制作好的“缓冲瓶"如图1，其封口处如图2.

二、缓冲瓶的使用方法：

1. 放置位置：
   缓冲瓶在使用时要远离一切CO2源，如实验员本人、马路、人群、车辆等；缓冲瓶要放在上风口位置；特别注意缓冲瓶要随着实验者移动，避免出现软管脱离了缓冲瓶的现象。

三、缓冲瓶效果评估：

用这样一个简单的装置就可以达到实验气体相对稳定吗？我们来检验一下。方法如下：

• 将缓冲瓶与所购光合仪（例如：Yaxin-1102便携式光合蒸腾仪）接好，确保软气路管的金属接头与仪器安装紧密。
• 打开仪器，预热后进入CO2测量模式或是直接观察CO2浓度初始值的模式。
• 在10-20分钟后，观察仪器上CO2浓度的读数，如果在5分钟的时间内CO2浓度读数在1-2ppm之间变化。我们就认为符合了实验条件，可以开始测量了。如下图：

通过上图可以看出，缓冲瓶内气体的CO2浓度5min仅在1ppm内波动，缓冲效果较佳，可以认为缓冲瓶内的气体是稳定的，足以控制测量误差，满足实验要求。当然，在田间的自然条件下并不是每一次都能有如此理想的效果。

有一点要注意，缓冲瓶中的CO2浓度一定是随大气中CO2浓度波动而变化的。我们要尽可能避免缓冲瓶周围的CO2浓度因人为的原因而出现剧烈波动。我们每侧一组光合值所需时间在5分钟以内，所以长期持续而缓慢的变化对测量结果的影响可以忽略。

“缓冲瓶"是一个制作简单，成本经济，效果良好的光合测量的辅助但重要的工具。