[发明专利]一种浮游植物初级生产力测量方法和测量装置

说明书

本发明提供一种浮游植物初级生产力测量方法和测量装置，包括：获取定标样品在不同温度下的光谱；基于所述光谱，以水环境温度和光谱基线强度为自变量，以荧光峰强度为因变量，建立校正平面；基于所述校正平面，得到定标样品校正后的荧光峰强度；根据定标样品校正后的荧光峰强度与初级生产力建立定标曲线；获取待测样品的荧光光谱；基于校正平面，得到待测样品的校正后荧光峰强度；根据定标曲线，由待测样品的校正后的荧光峰强度，得到待测样品的浮游植物初级生产力。本发明能够提高叶绿素荧光测量精度，进一步提高利用激光诱导叶绿素荧光观测浮游植物初级生产力的测量精度。

技术领域

本发明涉及浮游植物检测技术领域，具体地，涉及一种浮游植物初级生产力测量方法和测量装置。

背景技术

海洋是世界上最大最重要的生态系统。在生态学领域，生产者是能用简单的无机物制造成有机物的自养型生物，而初级生产力是生态系统中植物群落在单位时间、单位面积上所产生有机物质的总量。浮游植物是水生环境中的主要生产者，其生物量仅占全球植物的1％-2％，却贡献了全球约50％的初级生产力，与陆地植物的固碳量相当。海洋浮游植物通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机化合物，直接或间接地为几乎所有其他海洋生物提供食物，不仅提供了大气层中的大部分氧气，其化石残骸也会通过地质运动变成石油。浮游植物是海洋中重要的“碳库”，在大气层与生物圈之间的二氧化碳的循环中起着极为重要的作用，具有重要的大气和海洋环境碳循环调节功能。正是由于海洋浮游植物的重要性，其初级生产力的研究也成为海气界面交换过程研究的重点之一，但研究海气界面交换过程依赖高精度高分辨的现场测量数据，需要解决浮游植物初级生产力原位在线准确测量的问题，因此需要研制测量评估海洋表层水体浮游植物初级生产力的仪器。

目前，浮游植物初级生产力的主要测量方法包括植物生长分析法、传统气体交换法、遥感法、叶绿素荧光法、荧光动力学法等。植物生长法耗时过长、不能重复实验；包括黑白瓶法、同位素示踪法、液相氧电极法等在内的传统气体交换法前处理复杂、分析仪器昂贵、操作复杂费时、易引起二次污染；遥感法研究大区域初级生产力，难以精确测量满足现在高分辨率海气通量交换研究所需求；荧光动力学法测量准确，但依赖精确的初级生产力测量模型，很多模型参数还在研究中，计算复杂；叶绿素荧光法原理模型简单，测量速度快，可实时测量，虽然同化系数随环境变化不为常数，但是在海气界面交换研究的远海测量条件下，受近海营养盐影响小，远海水质相对稳定，同化系数相对稳定，因此可基于激光诱导荧光法测量叶绿素浓度，从而得到表层水体浮游植物初级生产力。

应用于表层水体的浮游植物初级生产力测量面临的一个问题是因温度变化导致的精度下降问题。在测量过程中，由于仪器内部的电路、激光器、探测器、电池等都会发热，而水下仪器为封闭式设计，热量容易在仪器内部累积，光电器件受其影响以及外部环境温度变化等导致信号漂移。因此，如何克服温度变化导致的精度下降是亟待解决的难题。

经检索，申请公开号为CN109490270A的中国发明专利，公开一种基于叶绿素荧光的浮游植物初级生产力的测量装置及方法，提出利用仿真环境光照实现光适应条件下荧光动力学参数测量技术，设计水下光合有效辐射测量单元和仿真环境光源，产生与水下自然环境光照相仿且可控的光照条件，在仿真光照间隙测量光照条件下荧光动力学曲线。该专利采用荧光动力学参数测量技术，且该专利未考虑环境温度对荧光测量的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种浮游植物初级生产力测量方法和测量装置。

根据本发明的一个方面，提供一种浮游植物初级生产力测量方法，该方法包括：

获取定标样品在不同温度下的光谱；

基于所述光谱，以水环境温度和光谱基线强度为自变量，以荧光峰强度为因变量，建立校正平面；

基于所述校正平面，得到定标样品校正后的荧光峰强度；

根据定标样品校正后的荧光峰强度与初级生产力建立定标曲线；