| 题名 | 基于流通式藻类固碳能力测量系统对鼠尾藻可溶性有机碳释放动力学研究 |
| 作者 | 赵志方 |
| 答辩日期 | 2022-05-11 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院烟台海岸带研究所 |
| 导师 | 秦松 |
| 关键词 | 鼠尾藻 流通式藻类固碳能力测量系统 光合固碳速率 溶解性有机碳 影响机制 Sargassum thunbergii Measurement system of circulating algal carbon fixction capacity Photosynthetic carbon fixation rate Dissolved organic carbo |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Kinetics of dissolved organic carbon released by Sargassum thunbergii—based on the measurement system of circulating algal carbon fixation capacity |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 英文摘要 | 自工业革命以来，人类活动产生了大量CO2，导致全球气候变化加剧，并引发了一系列环境和社会问题。为此，世界各国都在采取以“减少碳排放和增强碳吸收”为核心的碳中和策略，我国也于2020年提出双碳战略目标。要实现这一目标，既需要节能减排，也需要发挥生态系统的碳汇功能。 海洋是世界上最大的碳库，在气候调节方面扮演着重要的角色。自工业革命以来，人类活动释放的CO2中约48%被海洋所吸收。海洋碳库是大气碳库的50倍，陆地碳库的20倍。地球上约55%的生物碳由海洋生物捕获，包括海草、盐沼植物、红树林和大型海藻等，而大型海藻是沿海初级生产力的主要贡献者之一。全球大型海藻的净初级生产力（Net primary productivity，NPP）约为1521 Tg C yr-1，其中22%的NPP（355 Tg C yr-1）以可溶性有机碳（Dissolved organic carbon，DOC）的形式输出。在输出的DOC中，有33%的碳（117 Tg C yr-1）在微型生物泵（Microbial carbon pump，MCP）的作用下形成惰性溶解性有机碳（Recalcitrant dissolved organic carbon，RDOC），可长期储存在海洋中，占大型海藻总储碳量（173 Tg C yr-1）的68%。因此，大型海藻DOC的输出是海藻场碳汇的重要来源之一。 大型海藻作为潜在的“蓝碳”成员，其碳汇能力的评估尚未形成统一的标准；目前关于大型海藻光合固碳和DOC释放的测量方法也存在一定弊端，比如没有考虑流速的作用、测量系统狭小和藻体不完整的问题。本研究以鼠尾藻（Sargassum thunbergii）为研究材料，主要原因如下：1. 鼠尾藻在我国的潮间带广泛分布，是一种典型的潮间带大型海藻；2. 为潮间带大型海藻场碳汇能力的准确评估提供科学可行的方法。 拟解决的科学问题如下：1. 探究流通式藻类固碳能力测量系统中海水流速对鼠尾藻DOC释放速率的影响规律及机制；2. 探究干出对鼠尾藻DOC释放的影响规律及机制；3. 探究温度、光强和盐度的短时间变化对鼠尾藻DOC释放的影响规律及机制以及与干出相耦合的综合影响规律及机制。 主要研究内容如下：1. 利用流通式藻类固碳能力测量系统探究3种流速对鼠尾藻光合固碳和DOC释放的影响；2. 模拟鼠尾藻4 h干出和1 h复水的过程，探究干出对鼠尾藻DOC释放的影响；3. 在不同温度、光强和盐度条件下培养鼠尾藻20 min，探究三者的短时间变化对鼠尾藻DOC释放的影响；另外，将鼠尾藻进行4 h干出处理，在不同温度、光强和盐度条件下复水培养20 min，探究干出与三者的短时间变化相耦合对鼠尾藻DOC释放的影响。 主要结论如下： 1. 在3种流速下，鼠尾藻的净光合速率、NPP、DOC释放速率以及对N、P的吸收速率均随流速的增加而增加；鼠尾藻的DOC释放速率随净光合速率和NPP的升高而升高，符合光合产物扩散假说。 2. 4 h干出降低了鼠尾藻的有效光化学产率（Effective quantum yield of PSII，Y(II)）和最大光化学产率（Maximum photochemical efficiency of PSII，Fv/Fm），而增强了非光化学猝灭（Non-photochemical quenching，NPQ），复水后逐渐恢复；复水开始时，DOC的释放速率最高，达到28.56 mg C g (FW)-1 h-1，之后逐渐降至2.87 mg C g (FW)-1 h-1；复水过程中，DOC的释放属于被动释放，这可能与干出引起的渗透压变化等有关。 3. 鼠尾藻的DOC释放速率受光合固碳速率（光强）影响，符合光合产物扩散假说，属于主动释放；盐度的变化能够通过影响渗透压而显著影响DOC释放速率，属于被动释放；温度的变化对DOC释放速率的影响不显著；干出后复水，DOC的释放受复水时光强和温度影响不显著，而受复水时海水盐度的影响显著，说明干出后的复水过程，DOC的释放属于被动释放。 本研究发现流速、干出、盐度和光强的变化对鼠尾藻DOC的释放速率影响显著，而温度的变化对DOC释放速率的影响不显著。我们分析细胞内外渗透压的差异可能是DOC释放的动力，因为无论是光合作用提高（流速升高，光强变化）造成的胞内有机物浓度增加（主动释放）、干出过程导致的细胞脱水（被动释放）还是胞外盐浓度降低（被动释放）都会导致细胞内外渗透压差增大，促进DOC的释放。流通式藻类固碳能力测量系统为潮间带大型海藻DOC释放机制以及固碳能力的研究提供参考，具有一定的科学价值和应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/34395]  |
| 专题 | 烟台海岸带研究所_中科院烟台海岸带研究所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵志方. 基于流通式藻类固碳能力测量系统对鼠尾藻可溶性有机碳释放动力学研究[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学. 2022. |
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