基于熒光動力學參數的浮游植物初級生產力實驗測量研究.pdf

1、浮游植物作為主要初級生產者，是生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流動的基礎環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)初級生產力的測量包括植物生長分析與氣體交換法等，需對樣品進行預處理，費力、費時且無法實現快速實時測量;葉綠素熒光法和遙感法以葉綠素濃度與同化系數反演獲取初級生產力，由于活性參數少，測量結果易受環(huán)境影響。因此，實現浮游植物初級生產力的快速準確測量對海洋生態(tài)環(huán)境科學研究、遙感地面數據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可變葉綠素

2、熒光描述光合作用過程，目前主要用于光合作用參數的分析。論文基于熒光動力學參數和細胞能流過程，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濃度數據連續(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])的相關性，結果表明OD680與[CHLa]線性相關系數在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OD680吸光度值替代葉綠素a濃度值，以便于數據連續(xù)測量。
　　(2)研究了基于熒光動力學參數的浮游植物有效光合反應中心濃度分析方法。

4、基于熒光動力學參數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之間的關系，研究了浮游植物有效光合反應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中心濃度測量的有效性。研究結果表明:正常生理狀態(tài)下，熒光動力學參數法與同化系數法分析結果具有良好一致性，相關系數達0.999;非正常生理狀態(tài)下，熒光動力學參數法較同化系數法測量結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力表征方法。基于有效光合反應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果，驗證電子傳遞速率測量的有效性。研究結果表明: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，PO2與Pe分別降低了71.55％和68.87％，二者相關系數達到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，相關系數在0.955以上。
　　論文研究結果表明:基于熒光動力學參數的浮游植物初級生產力分析方法具有快速、準確、無需樣品預處理等特點，實現了浮游植物初級生產力的實時分析，為發(fā)展浮游植物初級生產力在線、原位/現場快速準確直接測量儀