[發明專利]一種快速獲取植物無機碳補充回用份額的方法

有效

• 申請號: 201810145285.6
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108333311B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 吳沿友;李環;吳沿勝;饒森;方蕾;蘇躍;王世杰;劉叢強
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 52100 貴陽中新專利商標事務所
• 代理人: 劉艷<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種快速獲取植物無機碳補充回用份額的方法，屬于農作物信息檢測技術、植樹造林及生態環境治理領域，該方法利用便攜式光合儀用測定植物葉片的光合作用的二氧化碳響應曲線；獲取凈光合速率與胞外大氣二氧化碳濃度的關系方程以及凈光合速率與胞間二氧化碳濃度的關系方程；對這些方程求導，獲取胞外大氣二氧化碳濃度為100μmol·mol^?1時的植物葉片對胞外大氣二氧化碳以及胞外大氣二氧化碳的羧化效率；由此獲得植物大氣二氧化碳直接利用份額、植物無機碳補充回用份額。同時，還可以依據已知的碳酸氫根離子利用份額、植物大氣二氧化碳直接利用份額獲取植物回用有機碳的份額；或者依據已知的植物回用有機碳的份額獲取植物碳酸氫根離子利用份額。

技術領域

本發明涉及農作物信息檢測技術、植樹造林及生態環境治理領域，特別是涉及一種快速獲取植物無機碳補充回用份額的方法，可以快速獲取植物的碳酸氫根離子利用和有機碳的回用信息，為喀斯特適生植物的篩選提供科學依據。

背景技術

當植物遇到喀斯特逆境(巖溶干旱、pH、重碳酸根離子以及低無機營養等)時，由于氣孔導度降低、RuBP、磷的再生以及光合產物的輸出延緩等原因，降低了植物的羧化效率，從而大大降低凈光合速率。植物可從兩方面來破解這些難題：一是通過升高碳酸酐酶活力，將細胞內的HCO₃^-轉化成水和CO₂，直接地補充水分和二氧化碳進入葉片氣室，增加氣孔導度，提高羧化效率，二是調整光呼吸和提高磷酸戊糖途徑來增強二氧化碳和水分的補充和回用，提高羧化能力。也就是說，喀斯特適生植物破解喀斯特逆境的法寶就是高效的碳酸氫根離子利用和有效的有機碳的回用。

但是，在直接與間接補充二氧化碳時，不同植物在同一條件下具有不同的份額，同一植物在不同環境下，直接二氧化碳補充份額與間接二氧化碳補充份額差異較大。通過利用碳酸氫根離子的直接二氧化碳補充在應對喀斯特逆境中起到了“一石二鳥”的作用：一方面提高了水分利用率，減少了植物對水分的需求，“空載保護”，破解了巖溶干旱和高重碳酸鹽的難題；另一方面將高重碳酸鹽“變廢為寶”，提高了光合能力，是低成本的“碳交易”；通過調整光呼吸和提高磷酸戊糖途徑的間接二氧化碳的補充和回用來應對喀斯特環境，起著“丟卒保帥”、“過載保護”的作用：在喀斯特逆境下，尤其是在光照充足、溫度高的巖溶干旱環境下，植物行光呼吸和提高磷酸戊糖途徑可以提供二氧化碳進行回用，部分破解巖溶干旱難題，保護了光合器官免去光的破壞，但是由于這種方式犧牲了部分有機物，因此，這種間接二氧化碳的補充和回用方式，是中等成本的“碳交易”。因此，植物為了適應不同的環境，直接和間接的二氧化碳補充途徑相互博弈。為此，確定直接的二氧化碳補充途徑和間接的二氧化碳補充途徑的比例，對植物適應環境機制的闡明以及喀斯特適生植物的篩選具有極其重要的意義。本發明利用凈光合速率對胞外大氣二氧化碳(Ca)的響應曲線以及凈光合速率對胞間二氧化碳(Ci)的響應曲線，分別獲取低濃度下植物對胞外大氣二氧化碳(Ca)以及胞間二氧化碳(Ci)的羧化效率，依據它們及氣孔限制情況，結合植物在已知參考環境下的碳酸氫根離子利用份額，獲取植物回用有機碳份額；或者，在獲取了植物回用有機碳份額時再獲取碳酸氫根離子利用份額。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種快速獲取植物無機碳補充回用份額的方法，不僅能夠快速、便捷、精確、實時地獲取植物大氣二氧化碳直接利用份額以及植物無機碳補充回用份額；同時還可以快速、便捷、精確、實時地獲取在已知碳酸氫根離子利用份額的情況下的植物回用有機碳信息；或者在已知植物回用有機碳份額的情況下碳酸氫根離子利用份額。

本發明采取以下技術方案：它包括以下步驟：

步驟一，選擇在參考環境和被考察的環境下同時生長的、且在參考環境下已知碳酸氫根離子利用份額的植物作為測定對象，這里的在參考環境下已知碳酸氫根離子利用份額的植物是指研究得較多的、二氧化碳響應曲線易做的、已經通過同位素技術得到碳酸氫根離子利用份額的植物；