基于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力實(shí)驗(yàn)測(cè)量研究.pdf

1、浮游植物作為主要初級(jí)生產(chǎn)者，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)量包括植物生長(zhǎng)分析與氣體交換法等，需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，費(fèi)力、費(fèi)時(shí)且無法實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)測(cè)量;葉綠素?zé)晒夥ê瓦b感法以葉綠素濃度與同化系數(shù)反演獲取初級(jí)生產(chǎn)力，由于活性參數(shù)少，測(cè)量結(jié)果易受環(huán)境影響。因此，實(shí)現(xiàn)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的快速準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究、遙感地面數(shù)據(jù)校驗(yàn)以及理解全球碳循環(huán)演變等具有重要意義。
　　熒光動(dòng)力學(xué)方法基于光誘導(dǎo)可變?nèi)~綠素

2、熒光描述光合作用過程，目前主要用于光合作用參數(shù)的分析。論文基于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)和細(xì)胞能流過程，研究了以光合電子傳遞速率表征浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的快速測(cè)量方法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。完成的主要研究工作如下:
　　(1)實(shí)驗(yàn)分析了不同門類微藻特性，遴選了實(shí)驗(yàn)藻種并確定了實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了綠藻、藍(lán)藻、硅藻和甲藻門中10種藻類的生長(zhǎng)特性、生物活性與脅迫特性，結(jié)果表明蛋白核小球藻活性好、脅迫閾值大及藻細(xì)胞分布在溶液中均勻，易于實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，因此

3、實(shí)驗(yàn)選擇了蛋白核小球藻為研究對(duì)象。實(shí)驗(yàn)中為便于葉綠素a濃度數(shù)據(jù)連續(xù)記錄，研究了蛋白核小球藻在680nrm處的吸光度(OD680)與標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的葉綠素a濃度([CHLa])的相關(guān)性，結(jié)果表明OD680與[CHLa]線性相關(guān)系數(shù)在0.996以上，且測(cè)量過程快速簡(jiǎn)單，適合連續(xù)測(cè)量，因此確定在本文研究中以O(shè)D680吸光度值替代葉綠素a濃度值，以便于數(shù)據(jù)連續(xù)測(cè)量。
　　(2)研究了基于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的浮游植物有效光合反應(yīng)中心濃度分析方法。

4、基于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)與浮游植物能流理論，理論分析了熒光、熱耗散和光化學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，研究了浮游植物有效光合反應(yīng)中心濃度直接分析方法，以不同生理狀態(tài)下蛋白核小球藻為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效光合反應(yīng)中心濃度測(cè)量的有效性。研究結(jié)果表明:正常生理狀態(tài)下，熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)法與同化系數(shù)法分析結(jié)果具有良好一致性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.999;非正常生理狀態(tài)下，熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)法較同化系數(shù)法測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確地反映了浮游植物光合活性（Fv/Fm）、光合單元尺寸(nP

5、SⅡ)引起的有效光合反應(yīng)中心濃度的變化。
　　(3)研究了基于光合電子傳遞速率的浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力表征方法。基于有效光合反應(yīng)中心濃度及光合電子傳遞“生物-光學(xué)”測(cè)量模型，計(jì)算獲得光合電子傳遞速率Pe并進(jìn)行初級(jí)生產(chǎn)力衡量，以蛋白核小球藻為研究對(duì)象，以放氧速率PO2為實(shí)驗(yàn)對(duì)照，通過光合活性抑制試驗(yàn)和藻類生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)對(duì)比兩種方法測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證電子傳遞速率測(cè)量的有效性。研究結(jié)果表明:不同濃度DCMU脅迫下，浮游植物Pe與PO2具有很好的一

6、致性，且二者隨脅迫濃度下降明顯，在一定脅迫時(shí)間內(nèi)，PO2與Pe分別降低了71.55％和68.87％，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.934;不同營(yíng)養(yǎng)鹽或光照強(qiáng)度脅迫培養(yǎng)15天，浮游植物Pe和PO2仍然具有很好的一致性，相關(guān)系數(shù)在0.955以上。
　　論文研究結(jié)果表明:基于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力分析方法具有快速、準(zhǔn)確、無需樣品預(yù)處理等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的實(shí)時(shí)分析，為發(fā)展浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力在線、原位/現(xiàn)場(chǎng)快速準(zhǔn)確直接測(cè)量?jī)x