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专利号: 2020111887137
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1、采集近海的浒苔,并做初步处理;

步骤2、对处理过的浒苔扩大培养并进行环境限制因子对大型藻生长影响的实验;

步骤3、率定大型藻类多因子耦合生长模型构建及模型参数;

步骤4、测算光限制条件下大型藻类生长极小光照强度;

步骤5、确定海水水体消光系数;

步骤6、计算大型浮游藻类光限制深度;

步骤7、测算大型漂浮藻类生长临界长度并计算藻华的发生概率。

2.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤1,采集近海的浒苔,并做初步处理,具体步骤如下:采集近海大型藻类,选择健康藻体,去除表面附着物,将藻体用过滤后的自然海水反复清洗多次,清洗干净的藻体置于冷藏箱内暂存,带回实验室。

3.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤2,对处理过的浒苔扩大培养并进行环境限制因子对大型藻生长影响的实验,具体步骤如下:步骤2.1:将培养实验用海水经混合纤维滤膜过滤,贮存于聚乙烯桶中;

步骤2.2:实验前用蒸汽消毒器消毒后自然冷却,充分震荡使其恢复原有的溶解气体量,待用;

步骤2.3:实验时将藻体吸干、称重,取相同质量的藻体置于若干烧杯中;

步骤2.4:放入不同体积的经过处理的海水,添加营养盐,扩大培养;

步骤2.5:培养后的浒苔分成若干组,准备实验;

步骤2.6:氮组实验以硝酸盐浓度为变量,磷酸盐和光照强度保持定值;

步骤2.7:磷组实验以磷酸盐浓度为变量,硝酸盐和光照强度保持定值;

步骤2.8:光照组实验以光照强度为变量,硝酸盐和磷酸盐保持定值。

4.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤3,率定大型藻类多因子耦合生长模型构建及模型参数,具体步骤如下:根据影响大型藻吸收同化硝酸根、磷酸根的因素建立吸收模型,如公式1所示:确立同化速率与硝酸根和磷酸根的浓度和吸收面积的关系,如公式2所示:x=μ·S 公式2

μ为硝酸根、磷酸根的吸收速率,k2是相应速率系数,N为硝酸根,E0是跨膜输运蛋白总量,KM是主动运输条件稳定常数,KI是竞争抑制条件稳定常数,μmax为硝酸根、磷酸根的最大吸收速率,x为浒苔同化速率,S浒苔吸收硝酸根的面积;

如公式3所示,根据浒苔生长速率与同化速率、异化速率的关系,将硝酸根、磷酸根吸收模型嵌入同化速率,将环境硝酸根、磷酸根浓度与大型藻生物量增长关联起来,构建浒苔生长机制微分模型,如公式4所示:其中M为浒苔生物量,dM/dt为浒苔生长速率,k为浒苔异化速率系数, 为硝酸根、磷酸根的最大吸收速率表观常数;

由于多个环境限制因子对生物生长的影响通常表现为乘法效应,体现营养盐和光照效应的浒苔多因子耦合生长模型可以构建成以下形式:Ka为半饱和光照强度。

5.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤4,测算光限制条件下大型藻类生长极小光照强度,具体步骤如下:根据公式6中的dM/dt=0时,可以获得影响漂浮浒苔生长的光照强度与硝酸根、磷酸根浓度等其他环境限制因子之间的关系式,如公式7所示:水体中浒苔开始生长时密度很小,即当M→0和m→1时,且硝酸根、磷酸根浓度等其他环境限制因子的值一定时,计算可得一定硝酸根、磷酸根浓度条件下浒苔生长的极小光照强度LS,当其他环境限制因子的值非常大,再增加也不对大型藻生长产生影响时,即时,计算可得大型藻生长的最小光照强度Lmin:Ka为半饱和光照强度, 为硝酸根、磷酸根的最大吸收速率表观常数,k为浒苔异化速率系数。

6.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤5,确定海水水体消光系数,具体步骤如下:根据海域水质调查数据,可以计算海水水体消光系数K,公式如下所示:K=KSW+KCDOM+Kchl+Ktripton

其中KSW为海水消光系数,KCDOM为有色溶解有机物消光系数,Kchl为浮游植物消光系数,Ktripton为悬浮颗物消光系数。

7.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤6,计算大型浮游藻类光限制深度,具体步骤如下:根据海域一定环境限制因子NS条件下大型藻生长的极小光照强度LS和水体消光系数K,计算可得海域一定环境限制因子条件下大型藻生长的极小光限制深度ZS:根据大型漂浮藻生长的最小光照强度Lmin和水体消光系数K,计算可得海域大型藻生长的最小光限制深度ZLim:

8.根据权利要求1所述的一种测算大型漂浮藻类光限制深度的方法,其特征在于,所述步骤7,测算大型漂浮藻类生长临界长度并计算藻华的发生概率,具体步骤如下:大型藻自身长度h较长时,会有部分藻体处于极小光限制深度ZS以下,这部分藻体虽不能进行有效净光合作用,但仍然需要呼吸消耗能量,影响大型藻生长;设大型藻自身藻体一定比例λ处于极小光限制深度ZS以上时,大型藻光合产量恰好等呼吸消耗,这时处于极小光限制深度ZS以上部分的长度hλ,称为大型漂浮藻类生长临界长度he,0≤he≤h;

显然,he/ZS=1时,大型藻生物量维持稳定,生物量不会继续增长,藻华发生概率p为0,即p=1-he/ZS=0;富营养化水域里ZS越大,he越小,p就越大;

对一定海域极小光照强度LS和水体消光系数K网格化,可计算得一定海域极小光限制深度ZS及藻华发生概率p平面分布图,可作为研判一定海域是否具备了大型漂浮藻类藻华爆发的条件;同样,可得到海域最小光限制深度ZLim平面分布图,如果最小光限制深度ZLim小于大型藻临界长度he,无论其他环境限制因子如何变化,都不可能发生大型漂浮藻类藻华生态灾害。