叶绿素与初级生产力的测定方法实验步骤.ppt

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1、 测定水体中叶绿素测定水体中叶绿素a a含量和同化含量和同化系数系数Q Q掌握初级生产力测定方法和估算掌握初级生产力测定方法和估算 地球上一切生命都需要能量,这种能量主要来自地球上一切生命都需要能量,这种能量主要来自太阳。海洋生物所需要的能量,主要依赖于海洋太阳。海洋生物所需要的能量,主要依赖于海洋中浮游植物体内的叶绿素,通过光合作用将太阳中浮游植物体内的叶绿素,通过光合作用将太阳能转换为化学能。能转换为化学能。 海洋浮游植物是能量的原始转换者,在海洋食物海洋浮游植物是能量的原始转换者,在海洋食物链中是初始生产者,所生产的有机物和贮存的能链中是初始生产者,所生产的有机物和贮存的能量是海洋食物链

2、的基础。量是海洋食物链的基础。 海洋初级生产力测定对海洋有机生产能力及渔业海洋初级生产力测定对海洋有机生产能力及渔业资源开发利用潜力的估算有着十分重要的意义。资源开发利用潜力的估算有着十分重要的意义。 海洋初级生产力测定方法有海洋初级生产力测定方法有 叶绿素法叶绿素法 1414C C示踪法示踪法叶绿素法叶绿素法分光法分光法荧光法荧光法 用丙酮萃取浮游植物中的叶绿素,然后用分光光用丙酮萃取浮游植物中的叶绿素,然后用分光光度计测萃取液在不同波长下的吸光值,根据度计测萃取液在不同波长下的吸光值,根据式计算:式计算: 叶绿素叶绿素a = 11.85E6641.54 E6470.08 E630 叶绿素叶

3、绿素b = 21.03 E6475.43 E6642.66 E630 叶绿素叶绿素c = 24.52 E6301.67 E6647.60 E647 式中式中E为经为经750nm波长校正后的吸光值,即波长校正后的吸光值,即E值值应扣除应扣除E750的数值,的数值,光程用光程用1cm比色皿比色皿。 由于叶绿素由于叶绿素a a是浮游植物任一种群都具有是浮游植物任一种群都具有的特征,而的特征,而b b或或c c不是任一种群都有,因此,通不是任一种群都有,因此,通常用叶绿素常用叶绿素a (Chl-a)a (Chl-a)表示初级生产力水平,表示初级生产力水平,其计算式为式。其计算式为式。 CaCa(mg/

4、mmg/m3 3)= = C C式的结果;式的结果; V V丙酮丙酮丙酮体积;丙酮体积; V V海水海水海水体积。海水体积。 LVmLVC海水丙酮 叶绿素叶绿素a a丙酮萃取液受蓝光(丙酮萃取液受蓝光(340nm340nm)激发)激发产生红色荧光,用荧光计在波长产生红色荧光,用荧光计在波长670nm670nm处测定提处测定提取液酸化前后荧光值,按式计算:取液酸化前后荧光值,按式计算: 海水丙酮VVRaRRRFdmmgCab)(1)/(3因因 故故式成为式成为式:式: RbRb酸化前荧光值酸化前荧光值 RaRa酸化后荧光值酸化后荧光值 R R 叶绿素叶绿素a a酸化因子酸化因子( (随仪器而异)

5、随仪器而异) V V丙酮丙酮丙酮提取液体积(丙酮提取液体积(mLmL) V V海水海水过滤海水体积(过滤海水体积(L L) Fd Fd 荧光计所用量程换算因子荧光计所用量程换算因子(mg/m(mg/m3 3) )abRRR 海水丙酮VVRFdmmgCab)/(3 标准叶绿素标准叶绿素a校正校正 分光光度计校正分光光度计校正标准叶绿素标准叶绿素a校正校正: 用纯叶绿素用纯叶绿素a a配成母液,把母液稀配成母液,把母液稀释成一系列不同浓度的溶液并分别测释成一系列不同浓度的溶液并分别测定荧光读数,用直线回归法求出标定定荧光读数,用直线回归法求出标定线的斜率线的斜率FdFd。 分光光度计校正分光光度计

6、校正(本实验采用此法本实验采用此法): 取一定体积处于指数生长期的单细胞藻,取一定体积处于指数生长期的单细胞藻,丙酮萃取其叶绿素丙酮萃取其叶绿素a,测其吸光值,测其吸光值E,按,按式式计算提取液叶绿素计算提取液叶绿素a浓度浓度Cchl-a,然后在荧光计然后在荧光计测其荧光值测其荧光值Rb,依,依式计算式计算Fd。 bachlRCFd Cade和和hegeman(1974)提出计算)提出计算初级生产力简化公式:初级生产力简化公式: (8) 式中,式中,P每日现场初级生产力;每日现场初级生产力;Pa表表层水中浮游植物潜在生产力;层水中浮游植物潜在生产力;E真光层深真光层深度;度;D每日光照时间。每

7、日光照时间。 2DEapP 因为表层水E1m水深内浮游植物潜在的生产力: (8) 故可写成: (9) PP每日生产力(mgC/m3d); Ca表层水中叶绿素-a含量(mg/m3); D每日的光照时间,冬天以12h计,夏天以13h计。 Q浮游植物光合作用速率与叶绿素-a含量之比值,单位mgC(mgChl-a)-1h-1,称为同化系数。 QaaCP2DQaCPP 用叶绿素用叶绿素a含量估算调查海区初级生产力,含量估算调查海区初级生产力,必须求得同化系数必须求得同化系数Q。 Q是在光饱和状态下单位时间单位含量叶绿是在光饱和状态下单位时间单位含量叶绿素素-a所同化的碳量。所同化的碳量。 不同类型藻类种

8、群或同一种群在不同环境,不同类型藻类种群或同一种群在不同环境,同化系数不一样。同化系数不一样。 为得到适用于调查海区的同化系数,最好为得到适用于调查海区的同化系数,最好用用C14示踪法现场测定。示踪法现场测定。 在无测定在无测定C14示踪法条件下可用黑白瓶作浮示踪法条件下可用黑白瓶作浮游植物光合作用速率的测定。根据浮游植游植物光合作用速率的测定。根据浮游植物光合过程中释放的氧量换算成有机碳的物光合过程中释放的氧量换算成有机碳的固定量,以此固定值除以叶绿素固定量,以此固定值除以叶绿素a和培养时和培养时间即为同化系数间即为同化系数Q。 设符合光合作用的理想方程是设符合光合作用的理想方程是COCO2

9、 2+H+H2 2OCHOCH2 2O+OO+O2 2则产生的氧转换成固定碳,则有:则产生的氧转换成固定碳,则有: (1010) Q Q同化系数同化系数mgC(mgChl-a)mgC(mgChl-a)-1-1h h-1-1 h h光照时间光照时间(h)(h) Chl-aChl-a叶绿素叶绿素a a含量含量(mg/m(mg/m3 3) ); O Ol l、O Od d“白白”和和“黑黑”瓶瓶DO(mgODO(mgO2 2/L) /L) aChlhOOaChlhOOQdldl375132121031、仪器、仪器 250mL BOD瓶瓶2个个(黑白各黑白各1个个) 碘量瓶碘量瓶 2个个 具塞刻度试管

10、具塞刻度试管4支支 100mL量筒量筒1个个 水样桶水样桶2个个 碱式滴定管碱式滴定管1根根 10mL移液管移液管 1支支 2mL移液管移液管 3支支 1mL移液管移液管 1支支 10mL移液管移液管 1支支 (1)90% 丙酮丙酮* (2)1% MgCO3 (3) 0.01mol/L Na2S2O3溶液溶液 (4)0.0100 mol/L KIO3标准溶液标准溶液* (5)MnCl2溶液溶液 (6)碱性)碱性KI溶液溶液 (7)1+1 H2SO4 (8)13 H2SO4 (9)0.5淀粉指示剂淀粉指示剂* (10)固体)固体KI 1. 1. 换算因子换算因子FdFd的确定的确定 2. 2.

11、同化指数同化指数Q Q的测定的测定 3. 3. 荧光法测水样荧光法测水样Chl-aChl-a水样水样A A平行样平行样(2030ml)滤膜滤膜匀浆器匀浆器具塞试管具塞试管15mL定容定容10mL有机相有机相1cm1cm比色皿比色皿1d1% MgCO3混匀混匀过滤过滤 =45mm 0.45 MP0.5atm90% 丙酮丙酮研磨研磨离心离心10min10min( 30004000r/min)先先 测测Rb1Rb1激发波长激发波长346nm346nm发射波长发射波长670nm670nm负高压负高压500mV500mV狭缝狭缝0.10.1测测E750E664E647E630752752紫外可见光紫外可

12、见光光度计光度计按按式和式和式分别式分别求求Cchl-a和和CaCaGFYGFY160160荧光计荧光计按按式式求求Fd1Fd1960MC960MC荧荧光计光计测测Rb2Rb2按按式式求求Fd2Fd2装满水样装满水样A A置于光照培养箱置于光照培养箱培养培养2 24h4h本应置于采样区域本应置于采样区域相同水深位置光照相同水深位置光照6-8h6-8hBOD白瓶白瓶BOD黑瓶黑瓶(250mL)碘量法测白瓶和黑瓶碘量法测白瓶和黑瓶DO(Ol和和Od)按按(1010)式)式计算计算Q Q固定固定水样水样B B平行样平行样202030mL30mL过滤过滤按实验步骤按实验步骤1 1分别用分别用GFY-1

13、60荧光法荧光法和和960MC荧光计测荧光计测RbRb按式计算按式计算Chl-aChl-a根据根据表表2 2的数据和实验的数据和实验步骤步骤3 3的结的结果,按果,按式计算该样水域的初级式计算该样水域的初级生产力水平生产力水平PPPP。 求求Fd值和值和Q值。值。 计算水样计算水样Chl-a和初级生产力和初级生产力PP (两种仪器)(两种仪器) 测溶解氧时要注意哪些事项?测溶解氧时要注意哪些事项? 本实验有哪些主要误差来源?本实验有哪些主要误差来源? 计算水样计算水样A、B平行样平行样Chl-a含量的相对偏差含量的相对偏差 计算实验计算实验B用两种不同荧光计测定用两种不同荧光计测定Rb求出的求出的Chl-a的相对偏差的相对偏差 注意:实验报告要把计算过程写出来。注意:实验报告要把计算过程写出来。 采样地点:芙蓉湖,采样地点:芙蓉湖,A样和样在芙蓉湖内样和样在芙蓉湖内的不同站位采集。的不同站位采集。 水样水样A和和B均应做平行样。均应做平行样。

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