叶绿素与初级生产力的测定方法实验步骤

海洋初级生产力测定方法有
14C示踪法
叶绿素法
叶绿素法 分光法 荧光法
1. 分光法测定叶绿素的原理
• 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①～ ④式计算： • 叶绿素a = 11.85E664－1.54 E647－0.08 E630 ① • 叶绿素b = 21.03 E647－5.43 E664－2.66 E630② • 叶绿素c = 24.52 E630－1.67 E664－7.60 E647 ③
• ⑴标准叶绿素a校正 • ⑵分光光度计校正
⑴标准叶绿素a校正：
用纯叶绿素a配成母液，把母液稀 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 线的斜率Fd。
⑵分光光度计校正(本实验采用此法)： 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a，测其吸光值E，按①式 计算提取液叶绿素a浓度Cchl-a，然后在荧光计 测其荧光值Rb，依⑦式计算Fd。
C－①式的结果； V丙酮－丙酮体积； V海水－海水体积。
④
2. 荧光法测定叶绿素a的原理
叶绿素 a 丙酮萃取液受蓝光（ 340nm ）激发 产生红色荧光，用荧光计在波长670nm处测定提 取液酸化前后荧光值，按⑤式计算：
R V丙酮 Ca(mg / m ) Fd ( Rb Ra ) R 1 V海水
六、注意事项
• 采样地点：芙蓉湖，A样和Ｂ样在芙蓉湖内 的不同站位采集。 • 水样A和B均应做平行样。
四、实验内容
• 1. 换算因子Fd的确定 • 2. 同化指数Q的测定 • 3. 荧光法测水样Chl-a
1. 换算因子Fd的确定
水样A平行样 （20～30ml）
↓1d1% MgCO3
过滤
=45mm 0.45M P＜0.5atm
混匀
滤膜
匀浆器
↓90% 丙酮 研磨
具塞试管 15mL
有机相 1cm比色皿
4. 同化系数的确定
设符合光合作用的理想方程是 CO2+H2O→CH2O+O2 则产生的氧转换成固定碳，则有：
Q Ol Od 12 1 Ol Od 103 375 （10） h 32 Chl a h Chl a
Q—同化系数[mgC(mgChl-a)-1h-1] h—光照时间(h) Chl-a—叶绿素a含量(mg/m3)； Ol、Od—“白”和“黑”瓶DO(mgO2/L)
4.初级生产力估算
根据表 2 的数据和实验步骤 3 的结 果，按⑨式计算该样水域的初级 生产力水平PP。
五、数据处理和问题讨论
• • • • • • 求Fd值和Q值。 计算水样Chl-a和初级生产力PP （两种仪器） 测溶解氧时要注意哪些事项？ 本实验有哪些主要误差来源？ 计算水样A、B平行样Chl-a含量的相对偏差 计算实验B用两种不同荧光计测定Rb求出的 Chl-a的相对偏差 • 注意：实验报告要把计算过程写出来。
• 式中E为经750nm波长校正后的吸光值，即E值 应扣除E750的数值，光程用1cm比色皿。
由于叶绿素a是浮游植物任一种群都具有 的特征，而b或c不是任一种群都有，因此，通 常用叶绿素a (Chl-a)表示初级生产力水平， 其计算式为④式。
C V 丙酮 mL Ca（mg/m3）= V海水 L
→
960MC荧 光计
测Rb2
2、同化指数Q的测定
BOD白瓶
BOD黑瓶
（250mL） 固定
装满水样A
置于光照培养箱 培养2～4h
本应置于采样区域 相同水深位置光照 6-8h
碘量法测白瓶和黑瓶 DO（Ol和Od）
按（10）式
计算Q
3、水样叶绿素a的测定
按实验步骤1 水样B平行样 20～30mL 过滤 分别用GFY-160荧光法 和960MC荧光计测Rb 按⑥式计算Chl-a
• 碱式滴定管1根 • 10mL移液管 1支 • 2mL移液管 3支 • 1mL移液管 1支 • 10mL移液管 1支
3、试剂(*为学生自配试剂）
• • • • • • • • • • （1）90% 丙酮* （2）1% MgCO3 (3) 0.01mol/L Na2S2O3溶液 （4）0.0100 mol/L KIO3标准溶液* （5）MnCl2溶液 （6）碱性KI溶液 （7）1+1 H2SO4 （8）1＋3 H2SO4 （9）0.5％淀粉指示剂* （10）固体KI
三、实验设备
• 1、仪器
UV1600紫外光栅分光光度计
GFY－160荧光光度计
960MR荧光光度计
LRH-250-G型光照培养箱
离心机
0.45μm微孔醋酸纤维滤膜
过滤器
医用真空吸引器
2、玻璃器皿
• 250mL BOD瓶2 个(黑白各1个) • 碘量瓶 2个 • 具塞刻度试管4支 • 100mL量筒1个 • 水样桶2个
定容10mL
离心10min
( 3000~4000r/min)
测
先→
752紫外可见光
光度计
→
E750E664 E647E630
→
按①式和 ④式分别 求Cchl-a和 Ca
→
GFY－160 → 荧光计
测Rb1 激发波长346nm 发射波长670nm 负高压500mV → 狭缝0.1
按⑦式 求Fd1 按⑦式 求Fd2
4. 同化系数的确定
• 用叶绿素a含量估算调查海区初级生产力， 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 素-a所同化的碳量。 • 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。
4. 同化系数的确定
• 为得到适用于调查海区的同化系数，最好 用C14示踪法现场测定。 • 在无测定C14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 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a和培养时 间即为同化系数Q。
• 因为表层水E＝1m水深内浮游植物潜在的生产力： （8） P C Q
a a
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• • •
•
故可写成： (9) Ca Q D PPmgC/m 3d）； PP－每日生产力（ 2 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。
3
⑤
因
Rb R Ra
故⑤式成为⑥式：
3
V丙酮 Ca(mg / m ) Fd Rb V海水
⑥
Rb—酸化前荧光值 Ra—酸化后荧光值 R —叶绿素a酸化因子(随仪器而异） V丙酮—丙酮提取液体积（mL） V海水—过滤海水体积（L） Fd —荧光计所用量程换算因子(mg/m3)
Fd值确定的方法：
实验三
叶绿素a和 同化系数Q的测定
一、目的要求
●测定水体中叶绿素a含量和同化 系数Q ●掌握初级生产力测定方法和估算
二、方法原理
• 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 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。 • 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 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 资源开发利用潜力的估算有着十分重要的意义。
Cchl a Fd Rb
⑦
3、初级生产力pp的计算
• Cadée和hegeman（1974）提出计算 初级生产力简化公式： p a E D （ 8） P 2
• 式中，P－每日现场初级生产力；Pa－表 层水中浮游植物潜在生产力；E－真光层深 度；D－每日光照时间。
3、初级生产力pp的计算