基于熒光動力學參數(shù)的浮游植物初級生產(chǎn)力實驗測量研究.pdf

1、浮游植物作為主要初級生產(chǎn)者，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)初級生產(chǎn)力的測量包括植物生長分析與氣體交換法等，需對樣品進行預(yù)處理，費力、費時且無法實現(xiàn)快速實時測量;葉綠素熒光法和遙感法以葉綠素濃度與同化系數(shù)反演獲取初級生產(chǎn)力，由于活性參數(shù)少，測量結(jié)果易受環(huán)境影響。因此，實現(xiàn)浮游植物初級生產(chǎn)力的快速準確測量對海洋生態(tài)環(huán)境科學研究、遙感地面數(shù)據(jù)校驗以及理解全球碳循環(huán)演變等具有重要意義。
　　熒光動力學方法基于光誘導(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。論文基于熒光動力學參數(shù)和細胞能流過程，研究了以光合電子傳遞速率表征浮游植物初級生產(chǎn)力的快速測量方法并進行了實驗驗證。完成的主要研究工作如下:
　　(1)實驗分析了不同門類微藻特性，遴選了實驗藻種并確定了實驗方法。實驗對比分析了綠藻、藍藻、硅藻和甲藻門中10種藻類的生長特性、生物活性與脅迫特性，結(jié)果表明蛋白核小球藻活性好、脅迫閾值大及藻細胞分布在溶液中均勻，易于實驗對比分析，因此

3、實驗選擇了蛋白核小球藻為研究對象。實驗中為便于葉綠素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)與標準方法測得的葉綠素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，且測量過程快速簡單，適合連續(xù)測量，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)測量。
　　(2)研究了基于熒光動力學參數(shù)的浮游植物有效光合反應(yīng)中心濃度分析方法。

4、基于熒光動力學參數(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象，實驗驗證了有效光合反應(yīng)中心濃度測量的有效性。研究結(jié)果表明:正常生理狀態(tài)下，熒光動力學參數(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0.999;非正常生理狀態(tài)下，熒光動力學參數(shù)法較同化系數(shù)法測量結(jié)果更加準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”測量模型，計算獲得光合電子傳遞速率Pe并進行初級生產(chǎn)力衡量，以蛋白核小球藻為研究對象，以放氧速率PO2為實驗對照，通過光合活性抑制試驗和藻類生長抑制試驗對比兩種方法測量結(jié)果，驗證電子傳遞速率測量的有效性。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)達到0.934;不同營養(yǎng)鹽或光照強度脅迫培養(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:基于熒光動力學參數(shù)的浮游植物初級生產(chǎn)力分析方法具有快速、準確、無需樣品預(yù)處理等特點，實現(xiàn)了浮游植物初級生產(chǎn)力的實時分析，為發(fā)展浮游植物初級生產(chǎn)力在線、原位/現(xiàn)場快速準確直接測量儀