海洋新生產力(I'N示蹤法)測定

方法原理

海洋真光層(即光合作用層)生態系統中的氮營養鹽可根據其來源劃分為內源(如NH-N. Urea-N)和外源(如NO3-N、N2-N)兩部分,由外源氮構成的初級生產力為新生產力,內源氮構成的初級生產力為再生生產力。因此通過"N同位素標記外源氮和內源氮,并測定它們的吸收率即可測算新生產力

和再生生產力。由于NO3-N和NH-N分別是最主要的外源氮和內源氮,通常只測NO3-N和NH-N的吸收率。(注意新生產力概念在近海的局限性:當有NH-N等還原態氮來自系統外部時，由該法測得的新生產力有負誤差)。

主要儀器設備

質譜儀、消解設備:

常規消煮爐。

試劑

a) 示蹤劑:豐度為95%~99%原子的K'NO3、I°NH,Cl或(5NH)2SO4;

b) 氧化劑:AR級濃H2SO;

c) 增溫劑:AR級K2SO;

d) 催化劑:AR級CuSO, ,Se;

e) 加速劑:按K2SO, : CuSO, : Se=200: 20: 1比例配成;

f) 擴散劑:AR級NaOH(10 mol/dm3 );

g)吸收劑:GR 級HCl(O. 6mol/dm')。

現場實驗

采樣與培養.

a) 采樣方法、水層深度與“'C法測定初級生產力”相一致。若考慮大型浮游動物的干擾,可將現場水樣用200um篩絹過濾以除之;

b)實驗采用酸洗的聚碳酸酯(polycarbonate)瓶。酸洗可采用無金屬硝酸清洗法,使用該方法應非常小心，需多次的蒸餾水沖洗,確保無滯留的NO3-N污染。為避免氮污染,也可用來代替硝酸。

c)取500cm°~1000cm’海水用于現場培養實驗(在條件允許的情況下培養體積盡量大一些以減少誤差)。如果采取甲板流水控溫模擬現場培養,應用不同透光率的遮光物來模擬各采樣深度的現場光強度。對于深層樣品,特別是溫躍層內或溫躍層下方水樣的培養,另外采用控溫處理是必要的。

示蹤添加劑

I'NO3-N和I'NH,-N的添加量應不多于所測現場氮濃度的10%,對于現場氮濃度低于檢測限的情況，視營養鹽分析方法的檢測下限添加。

培養時間

培養時間一般為4h。實驗最少--天進行兩次,白天一次,夜里一次。因為浮游植物氮吸收并非依賴于光，且浮游細菌也能利用--部分NH4-N和NO3-N。

樣品過濾與保存

培育完畢后,水樣在負壓<0.03 MPa條件下過濾到經450C~500C下灼燒5 h~6 h的玻璃纖維濾膜上,并用過濾海水清洗濾膜,除去濾膜孔隙中滯留的溶解態"N。待海水剛剛濾完時立即停止負壓，小心取下濾膜立即進行干燥或于一20C下密閉貯存。

同位素分析

離子質譜法

樣品經以下步驟處理:

a)     消解:采用Kjeldahl法消解膜樣品,將有機氮轉化為NHT態氮;

b) NHt的擴散吸收:將消解液定容,取適量于小型Conway皿之外槽,將盛有300 mm3 ~400mm3的吸收劑的小表面皿置于Conway皿之中心。在消解液中加人8cm°~10cm’擴散劑,混勻后在40C下擴散吸收12 h;

c) I'N豐度測定:經擴散吸收提純的樣品,再經低溫風干濃縮至15 mm°~25 mm3 ,取1 mm' ~2 mm°于樣品靶上,低溫風干后進樣測定"N豐度;

d) 實驗水樣中的"NH,-N豐度,可直接經擴散吸收后測定,NH,-N濃度、顆粒有機氮(PON)濃度可由同位素稀釋法同時測得。

氣體質譜法

將膜樣品直接經Dumas法燃燒,將PON全部轉變為N2,測定N2中I'N同位素豐度。

填寫表。

資料整理

海水浮游植物色素的測定

萃取熒光法(葉綠素a)的資料整理

葉綠素 a和初級生產力的粒度分級測定的資料整理

葉綠素a的粒度分級測定的資料整理

a)分別計算出不同粒級(Micro~、Nano~和Pico-)浮游植物葉綠素a的含量和直接用玻璃纖維濾膜過濾的浮游植物葉綠素a的總量。

b) 水體中葉綠素a含量應為三個粒級葉綠素a之和:即Chl a= Micro~ +Nano~ +Pico~ ,這一計算結果與直接用玻璃纖維濾膜抽濾的結果應十分接近,若二者相差較大,水體中葉綠素a的含量則取二者的平均值。

b)    各不同粒級葉綠素 a所占百分比的計算可根據各粒級葉綠素a的含量與各粒級葉綠素a之和的比，即為該粒級葉綠素a與葉綠素a總量的百分比。

初級生產力粒度分級測定的資料整理

不同光學深度上初級生產力總值的獲取

a)三種粒級浮游植物的初級生產力之和;

b)直接用0.65μm濾膜抽濾的測量結果;

a)和b)所獲得量值應該十分接近,若二者差異較大,初級生產力的總值取二者的平均值。

不同粒級浮游植物的初級生產力占總生產力的百分比

每一種濾膜上的初級生產力的測定值與三種濾膜的測定值之和的比值。即為該粒級浮游植物初級生產力與總生產力的比值。

新生產力的計算

分別測得新生氮源(NO3 -N)和再生氮源(NH7 -N)的比吸收率V新生和V再生,V新生與(V新生+V再生)之比即為f比,f比與初級生產力之積即為新生產力,新生產力與初級生產力的單位相同。

填寫報表