樊广华，何在菊，郭启芳，刘 莲，宁堂原

（山东农业大学农学院 农业农村部作物水分生理与抗旱种质改良重点实验室，山东泰安 271018）

0 引言

LI-6400XT便携式光合作用测定系统主要用于植物光合作用的研究，其最主要测量参数有：净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等指标，是农业院校作物学科进行科学研究必备的基础仪器设备，由于该仪器主要用于农作物光合作用的测定，使用环境主要是在野外田间，加之仪器的气路设计为开放式气路，气路比较复杂，因此在使用过程中气路堵塞的故障时有发生，严重影响测量工作的顺利进行。判断仪器是否发生气路堵塞并且准确找到堵塞的位置，及时排除故障，对迅速恢复正常测试工作非常重要。根据对该仪器长期使用实践，现就气路堵塞故障的判断、堵塞位置的排查以及排除方法做以下分析，希望为使用者正确高效使用该仪器提供参考。

1 仪器的测量原理

植物的光合作用，是植物在可见光照射下经过一系列的生理生化反应，利用光合色素将二氧化碳（CO2）和水（H2O）转化为储存能量的有机物，并释放出氧气的生理生化过程，反映光合作用强弱的主要指标是光合速率的大小。光合速率是指叶片在单位时间、单位叶面积所吸收二氧化碳或所释放的氧气的量来表示的，光合仪就是通过测量植物叶片光合速率的大小来测量植物光合作用的强弱。

LI-6400XT便携式光合作用测定系统的特点是开放气路，测量原理：进入仪器的气体分成两路，一路进入样本室，另一路进入参比室，两路气体分别通过两个相同的红外气体分析仪（IRGA）来分别测量各自的二氧化碳浓度（CO2S-μml和CO2Rμml），当叶室夹上叶片时先进行匹配（MATCH），匹配是指通过仪器气路上的一个阀的闭合使样本室与参比室的气路短时间改变，使两个气室通入同一样的气流，并将两个二氧化碳分析器的读数自动调整一致。然后样本室的叶片进行光合作用，不断消耗二氧化碳，样本室二氧化碳浓度不断下降。而参比室二氧化碳浓度保持不变，这样样本室与参比室之间就形成了一个二氧化碳浓度差值（ΔCO2），仪器再结合叶子的光合面积与光合时间计算出净光合速率（PHOTO）。

2 气路堵塞的判断、排查和处理

2.1 判断仪器是否气路堵塞

正常情况下，LI-6400光合仪可以达到的最大流速在650μmol/s以上，在高海拔地区使用可能会低于这个数值。判断仪器气路是否堵塞时，首先在流速设置界面（图1）设置FLOW（流速）=1000μmol/s，如果测量界面的FLOW（流速）参数达不到650μmol/s、高海拔地区达不到580μmol/s，这种情况下气路就有可能了产生堵塞。然后再分别检查两个化学药品管，一个是干燥剂管（CANTDESIC），另一个是二氧化碳过滤管（CO2SCRUB），将调节旋钮从BYPASS（旁路）一侧完全旋到SCRUB（过滤）侧，来检查这两个化学管是否堵塞：在测量界面察看流量下降量，若大于20μmol/s且在拧化学药品管旋钮时伴有气泵噪声变大，则相应的化学药品管存在气路堵塞。在使用过程中，如果发现仪器气泵的噪声比以前大，或在校准二氧化碳注入系统时校准无法通过，就需要对相应的气路系统进行检查。

2.2 排查气路堵塞位置

干燥剂管和二氧化碳过滤管（图2）较易发生堵塞，它们分别用于仪器的水分和二氧化碳调零，干燥剂管是用来水分调零的，里面装有干燥剂；二氧化碳过滤管是用于二氧化碳调零的，里面装有苏打石灰用来吸收二氧化碳，仪器使用久了里面的化学药品失效粉化容易产生粉末，使化学管内的过滤器及上端塑料导气管容易堵塞。另外，气体缓冲瓶和主机内过滤器使用时间长了也易发生堵塞。

图2 化学药品管内外部结构

查找气路堵塞位置的操作：先卸下二氧化碳过滤管，如果此时流速值迅速增大，说明该化学药品管已经堵塞（图3）。首先检查化学药品管内过滤器（每个管内上、下端各有一个），如果过滤器正常，说明药品管上端的气流调节组件中的塑料导气管堵塞；如果二氧化碳过滤管卸下后流速扔然上不到正常值，再把干燥剂管卸下，用上面同样的方法步骤去检查判断。如果上述两个化学药品管都没有问题，就需检查主机内部的空气过滤器工作是否正常。

图3 药品管上部气流调节构件

2.3 气路堵塞的排除方法

根据上述气路堵塞查找结果，如果是化学药品管内的过滤器发生堵塞，就要更换管内的过滤器。首先松开化学药品管的固定螺丝，如果拧得过紧可以借助钳子等工具将其卸下。然后是更换过滤器，药品管内的通气管上有两个过滤器，分别位于管的上下端，此处，堵塞现象有时会发生需要更换过滤器：先要打开底部盖帽，然后倒出药品，再打开顶部的盖帽，卸下旧过滤器，再装上新的过滤器。安装时不要把过滤器拧得太紧，以免损坏上面的螺纹。

如果是药品管上端的流量调节部位的塑料导气管发生堵塞，就要更换塑料导气管。气流控制旋钮对气流的控制是通过旋钮旋转带动一个金属棍移动，来压紧或松开塑料导气管来实现气流大小的变化，长期的压按会使塑料导气管弹性变弱、管腔变窄，极易发生堵塞，这就需要及时更换塑料导气管。更换步骤：

（1）将调节按钮置于SCRUB（过滤）和BYPASS（旁路）中间。

（2）卸下调节旋钮螺母：使用十字螺丝刀固定住流量调节螺丝，用钳子向着SCRUB的一侧松开调节螺，取下里面的垫片。此时螺母的安装方向不要记错。

（3）旋下8颗螺钉：使用六角扳手，先卸下两侧的6颗螺钉，再卸下顶部靠近调节螺母一侧的2颗螺丝。取下一侧和中间的2个金属块，这时里边的塑料导气管与金属棍就暴露出来（图3），用小刀将取下金属块，上面分别标有SCRUB和BYPASS两个标签（注意，一定要记住它们原来的位置）。

（4）如果仪器长期不用且调节旋钮没有放在中间位置，造成内部的塑料管长期挤压而堵塞，就需要更换。同时要仔细检查管路和管座内是否被杂物堵塞，造成气流不畅。

（5）重新组装。组装与拆卸过程相反，需要注意不要忘记将垫片装回以及螺母的方向。

如果主机内部的空气过滤器发生堵塞，就要更换主机内部过滤器（图4）。过滤器用一个可以紧密贴合的快速连接器与气路管道连接。具体更换步骤是：用力压按快速连接器内的红色环儿，取下旧的过滤器。

用十字螺丝刀卸下主机外壳两侧过滤器，沿新过滤器上的白色箭头方向注入气流，除去内部散落的纤维及污物。空气过滤器是通过快速连接器组件（图4）与气管连接的，快速连接器内部有一个橡胶密封件，类似于O形圈，当过滤器的端部插入快速连接器时它很容易插入，直到遇到内部锁紧装置，然后必须再向里推0.5 cm，才能与橡胶密封件接触。过滤器端部在插入快速连接器前需用水润湿，这样比较容易插入。通常空气过滤器每年需要更换一次，如果工作环境比较脏且仪器使用频率高，则需要增加更换频率。

图4 卸下外壳后的主机底部视图

3 避免和减少发生气路堵塞应注意的问题

（1）测量时要选择有代表性表面洁净的叶片。大田作物的叶片长期暴露在大气环境中，叶片上常常粘有灰尘、植物花粉之类的污物，在测量过程中这些污物难免进入叶室吸入仪器内部，时间久了就会导致气路堵塞。因此，要选择相对比较干净的叶片进行测量，或者用卫生纸将叶片上的灰尘擦去后再测量。

（2）要定期清理叶室，保持叶室内部洁净无灰尘脏物。

（3）定期更换化学药品管内的药品，以避免药品过期失效后产生粉末，对气路畅通造成影响。

（4）使用气体缓冲瓶。在仪器进气管的末端装一个气体缓冲瓶（可用体积约2 L的可乐瓶自制），将进气管末端置于瓶内，瓶口用滤网封堵。使用时将瓶口向下固定在竹竿上，将竹竿插在距仪器4～5 m的地方，缓冲瓶高度距地面约3 m即可。这样既可以保证进入仪器气流的平稳、气流中二氧化碳浓度的稳定，还能使测试人员呼吸产生的二氧化碳影响不到进入仪器的二氧化碳浓度，更重要的是还能阻止空气环境中的粉尘、污物以及微小的生物飞虫吸入仪器内部。

4 结束语

在农业科研中，LI-6400XT便携式光合作用测定系统主要用于田间农作物的光合速率以及有关其他生理指标的测量，仪器的工作环境比实验室中差，发生气路堵塞的概率就比较高，因此，学会并掌握气路堵塞故障的判断、查找和排除技能以及预防气路堵塞所注意的问题，这对测量工作的正常进行并获得准确的实验数据非常重要。