TP Măsurarea metodologiei IRGA de schimb de gaze - Descărcare gratuită PDF

TP Măsurarea schimbului de gaze: metodologia IRGA

gaze

Înainte de a intra în aspecte tehnice, să trecem în revistă conceptul de schimb net de carbon: CO 2 În aceste frunze ale unei culturi de soia pe care le vedem în fotografie, există asimilarea CO 2 prin fotosinteză (săgeată roșie) și, pe de altă parte, emisia de CO 2 prin procese precum respirația întunecată și fotorespirarea (săgeata albastră deschisă). Între ambii fluxuri de carbon (asimilare minus emisie) se stabilește un schimb net de CO 2

Acest schimb net de CO 2 (INC) va fi apoi: INC (= An) = A brut (Rd + FR) Unde: - Un asimilarea netă CO 2 - Un brut asimilarea brută sau fotosinteza totală (săgeata roșie a diagrama) - Rd respirație întunecată sau mitocondrială - fotorespirație FR - (Rd + FR) este suma proceselor care emit CO 2 (săgeata albastră din diagramă)

An (= INC) = A brut (Rd + FR) CO 2 Săgeata albă reprezintă fluxul net de carbon, în acest caz rata netă de asimilare

Această abordare poate fi aplicată fluxului de carbon al altor situații INC (= An) = A brut (Rd + FR) CO 2 INC (= An) = A brut Rd Frunză de plantă C 4 În acest caz, termenul FR dispare (absența fotorespiratia in plantele C 4)

CO 2 INC = Rd Organe heterotrofe (fruct, rădăcină, trunchi, tubercul etc.) În aceste exemple, nu există asimilare și avem doar ca flux net emisia de CO 2 prin respirație

În cazul organelor fotosintetice, INC (An) se exprimă în general pe baza zonei și timpului frunzelor. De exemplu: μmol CO 2 m -2 s -1 (reprezintă cât de mult CO 2 este asimilat sub formă netă într-o anumită zonă fotosintetică și pe unitate de timp) CO 2 CO 2

În cazul organelor heterotrofe, INC (Rd) poate fi exprimat pe bază de greutate (în mod ideal greutate uscată sau greutate proaspătă), de exemplu mol CO 2 g -1 h -1 (sau unități precum μl CO 2 Kg -1 PF min -1) CO 2 INC = Rd Organe heterotrofe (fruct, rădăcină, trunchi, tubercul etc.) Prin convenție, frecvența respiratorie va avea un semn pozitiv (deși știm că este o pierdere de carbon pentru organ)

Cum putem măsura schimbul de carbon? (fie rata sa de asimilare, fie rata respiratorie în funcție de caz) Metodologia cea mai utilizată pentru măsurarea schimburilor de CO 2 este tehnica cunoscută sub numele de IRGA IRGA este un acronim pentru: Analizor de gaz infraroșu Adică analizor de gaze cu infraroșu

Metodologia de măsurare a schimbului de gaze de către IRGA Care este rațiunea? cuantificați nivelurile acestor gaze într-o probă de aer

CO 2 are un vârf de absorbție la a = 4,25 μm H 2 O = 2,59 μm (µm)

Diagrama unui IRGA propriu-zis - Să presupunem că un gaz care conține CO 2 circulă în interiorul unui tub (care este transparent către IR) - Pe o parte a tubului avem un emițător de radiații IR (de exemplu, un filament de tungsten incandescent). - Există un detector IR pe cealaltă parte a conductei - Cu cât este mai mare nivelul de CO 2 care circulă prin tub, cu atât mai puțin semnal se va înregistra detectorul IR CO 2 Acest mod de cuantificare este analog cu un spectrofotometru (numai în loc să utilizați absorbanta radiatiilor vizibile, o face in IR) emitator IR detector IR De fapt, absorbtia radiatiilor IR urmeaza legea Lambert-Beer Absorbanta = C . L

1. Acum, imaginați-vă că avem IRGA inclus într-un circuit de circulație a gazului (acționat de o pompă) 2. În acest sistem, există și o cameră etanșă la apă (izolată din exterior și cu o față transparentă care permite iluminarea) și în care este plasată o foaie sau o parte a unei foi 3. Să presupunem că aerul pătrunde în cameră cu o concentrație de CO 2 = 380 ppm (nivel atmosferic normal) (modificat de la Varela și colab., 2000) 4. Dacă foaia asimilează CO 2 prin fotosinteză, cum va fi nivelul de CO 2 la ieșirea din camera sigilată? Egal, mai mare sau mai mic? 5. Din diferența de ppm de CO 2 la intrare versus la ieșirea camerei și cunoașterea zonei de frunze expuse și a timpului scurs, putem cunoaște rata netă de asimilare a frunzei respective

Sistem de configurare închis Acest sistem pe care tocmai l-am descris este un sistem de tip închis: aerul circulă sub formă de circuit între pompă, cameră, IRGA și așa mai departe. Așa au fost sistemele IRGA mai vechi. Ce dezavantaje au? - Pe măsură ce aerul circulă prin cameră din nou și din nou, nivelurile de CO 2 scad și acest lucru modifică condițiile de măsurare. - În același timp, umiditatea din interiorul camerei crește pe măsură ce folia transpiră. (Extras din Varela și colab., 2000) - De asemenea, puteți crește Tº-ul aerului și al frunzei din cameră (în funcție de tipul sursei de lumină utilizate)

Într-un alt tip de sistem numit configurație deschisă (flux unidirecțional), există două circuite în paralel, fiecare cu IRGA propriu: - Un circuit de referință care NU trece prin camera în care se află foaia - Un circuit cu proba, care trece prin camera în care frunza fotosinteză (sau doar respiră dacă este în întuneric sau dacă este un organ heterotrof) Diferența de concentrație de CO 2 înregistrată între circuitul de referință și cea a probei va fi proporțională cu fotosinteticul rata frunzei (pentru o zonă a frunzei și timpul luat în considerare) Din acest motiv, aceste tipuri de sisteme se numesc diferențiale

Avantajul sistemelor deschise (comparativ cu tipul închis): - Nivelul de CO 2 poate fi menținut constant, fără reduceri (dacă este o frunză fotosintetizantă) sau creșteri (dacă este o respirație de organ heterotrof) - Sistemele moderne controlează diferite variabile în cameră de măsurare: - Temperatură (au un sistem Peltier și disipatoare) - Pot controla umiditatea camerei (cu un desicant), iradianța primită de foaie (LED-uri), nivelul de CO 2 (injector cu CO 2 comprimat cartușe) și, uneori, nivelul de oxigen (pentru aceasta trebuie să adăugați un dispozitiv care amestecă aerul cu N 2. și astfel diluează O 2 atmosferic)

INFRA RED GAZ ANALYZER (IRGA) utilizat în TP: CIRAS 2 (sisteme PP)

În TP vom folosi sistemul deschis CIRAS-2 (sisteme PP) Fluxul de gaz este unidirecțional Mod diferențial CO 2 al unui sistem de referință (fără foaie) este comparat cu un sistem de analiză (aer care a trecut prin camera unde este foaia)

Consola CIRAS-2 cu notebook În interior sunt IRGA-uri, pompe, filtre, baterii, desicant, debitmetre etc. Este un sistem portabil: poate fi utilizat pe teren în medii naturale sau în culturi.Prin interiorul acestei ochiuri trec furtunurile care leagă clema (camera) de consolă, precum și o conexiune electrică și informațională. Clemă, camera în care este plasată foaia sau o parte a acesteia (consultați mai multe detalii în diapozitivul următor)