一种现场测定大型藻类光合作用速率的装置

摘要

本发明涉及水产养殖基础实验技术，具体地说是一种现场测定大型藻类光合作用速率的装置，包括瓶体、瓶塞，瓶体为圆筒状结构，瓶体下端粘接有用于密闭圆筒底部的与瓶体固接的瓶底；瓶体上端粘接有与瓶体固接的瓶的上盖板，上盖板中心处设置有圆口，圆口的侧壁上车有内螺纹；瓶塞为圆形，其外径与上盖板圆口的内径尺寸相同，下端外壁设置有外螺纹，上盖板与瓶塞间通过内螺纹和外螺纹相螺合；瓶体、瓶底和瓶塞均由透光性较好的透明有机玻璃制成；在瓶体上端外壁上设置有凹槽，凹槽内镶嵌有钢圈，钢圈上固定有带有小孔的固定钢片。本发明简单实用，测定结果准确。

说明书

技术领域

本发明涉及水产养殖基础实验技术，具体地说是一种现场测定大型藻类光合作用的装置。

背景技术

藻类的光合固碳构成水域初级生产力的基础。藻类固碳的研究是藻类生理生态学的重要部分，对认识藻类在水域物质循环中的作用有重要意义。以往对藻类光合作用和初级生产力的研究主要是对薇藻的研究，并且工作主要是在实验室内进行，对大型藻类尤其是海洋大型藻类的光合作用研究较少，现场研究大型藻类光合作用的研究更少。特别是近年来大气CO₂浓度升高与水域生物圈的关系倍受关注，人们对大型藻类的生态作用逐渐重视，藻类的光合固碳对大气CO₂浓度的影响和作用等是目前科学界所关心的问题之一。因为藻类光合作用能力与很多因素有关，开展现场研究能比较准确地揭示其光合作用的变化规律，对大型藻类的生理生态学数据进行补充。目前对大型藻类的光合作用速率测定多在实验室内进行，通过对实验前后溶解氧的定量分析，求出藻类单位时间内的产氧量，测定其光合作用速度。溶解氧的测定通常采用氧电极法、Winkler滴定法、气透膜质谱仪以及检容器等。氧电极本身和光合作用测定时用的反应槽的大小与形状各有差异，但是基本原理是相同的，都是测定一定时间内实验水体中溶解氧浓度的变化，根据溶解氧浓度的变化、实验时间以及实验水体体积求出光合作用的速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、能相对准确反应大型藻类光合作用特点的现场测定光合作用的装置，现场测定能比较准确反应大型藻类在现场条件下的光合作用能力，以及环境因子对光合作用的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种现场测定大型藻类光合作用速率的装置，包括瓶体、瓶塞。

瓶体为圆筒状结构，瓶体下端粘接有用于密闭圆筒底部的与瓶体固接的瓶底；

瓶体上端粘接有与瓶体固接的瓶的上盖板，上盖板中心处设置有圆口，圆口的侧壁上车有内螺纹；

瓶塞为圆形，其外径与上盖板圆口的内径尺寸相同，下端外壁设置有外螺纹，上盖板与瓶塞间通过内螺纹和外螺纹相螺合；

瓶体、瓶底和瓶塞均由透光性较好的透明有机玻璃制成；

在瓶体上端外壁上设置有凹槽，凹槽内镶嵌有钢圈，钢圈上固定有带有小孔的固定钢片。

为方便瓶塞的开启，在瓶塞上方黏贴有6角形的有机玻璃板，瓶塞和6角形的有机玻璃板构成一瓶盖，为了加固它们间接合的牢固程度，在瓶塞和6角形有机玻璃板中心处穿置有一螺栓，螺栓下端连接有用于悬挂实验生物样品的吊环。

在瓶的上盖板上，以圆口的中心为圆心，在圆口的外周设置有环形凹槽，其内放置有密封圈；上盖板与瓶塞螺合后，6角形有机玻璃板压紧于密封圈上。

带有小孔的固定钢片为1-6个，其通过螺丝均匀固定在钢圈上，固定钢片的小孔内穿置有绳子。

在瓶体的下部侧壁上设置有出水孔；出水孔上连接有乳胶管，乳胶管上设置有防止水流出的夹子，或者在出水孔中插入一段有机玻璃管作为出水管，在出水管上设置有一个磨口的开关。

本发明具有如下优点：

1.简单实用。本发明装置制作简单，透明的瓶体和无缝隙连接保证了光的通透性，并且具有一定的抗冲击性，适合在海区现场测定大型藻类的光合作用能力。

2.操作方便。本发明装置的固定钢片上具有小孔，方便绳子与其连接，能比较牢固的固定，避免海上大风浪使其脱落的危险；瓶盖上的吊环能比较方便的固定实验藻类，使藻体伸展，同时能避免由于藻体集中而造成的局部营养物质缺乏；六角形的瓶盖设计能方面瓶盖从瓶体中旋开。接近瓶底下方设置有出水的小孔(上接乳胶管)，方便水样采集。

3.密封性好。本发明装置瓶体为独立的有机玻璃圆筒，上盖板和瓶底与瓶体直接采用无缝隙连接。上盖板上方有一环形密封圈，旋紧瓶塞后，瓶塞上方的六角形玻璃板压紧在密封圈上，从而使整个装置密封。

4.测定结果准确。本发明装置可以通过绳子悬挂于养殖筏架上，现场测定大型藻类的光合作用速率，能比较准确的反应大型藻类在自然环境条件下的光合作用能力。可以通过调整绳子的长度测定海藻在不同水层的光合作用速率，而且悬挂与养殖现场，该装置通过潮流等的左右使瓶内水体处于运动中，能使海藻光合作用产生的氧气能均匀的溶解在水中，减少局部氧气过高的现象发生，因此可以得到较为准确的结果。

附图说明

图1光合作用装置示意图；

图2现场测定的龙须菜光合作用速率季节变化。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种现场测定大型藻类光合作用速率的装置，包括瓶体1、瓶塞10，

瓶体1为圆筒状结构，瓶体下端粘接有用于密闭圆筒底部的与瓶体固接的瓶底2；

瓶体1上端粘接有与瓶体固接的瓶的上盖板11，上盖板11中心处设置有圆口，圆口的侧壁上车有内螺纹；

瓶塞10为圆形，其外径与上盖板圆口的内径尺寸相同，下端外壁设置有外螺纹，上盖板11与瓶塞10间通过内螺纹和外螺纹相螺合；

在瓶体1上端外壁上设置有凹槽，凹槽内镶嵌有钢圈7，钢圈7上固定有带有小孔6的固定钢片8。

为方便瓶塞的开启，在瓶塞10上方黏贴有6角形的有机玻璃板3，瓶塞10和6角形的有机玻璃板3构成一瓶盖，为了加固它们间接合的牢固程度，在瓶塞和6角形有机玻璃板中心处穿置有一螺栓9，螺栓下端连接有用于悬挂实验生物样品的吊环4；

在瓶的上盖板上，以圆口的中心为圆心，在圆口的外周设置有环形凹槽，其内放置有密封圈5；上盖板与瓶塞螺合后，6角形有机玻璃板压紧于密封圈上；带有小孔的固定钢片8为1-6个，其通过螺丝均匀固定在钢圈7上，固定钢片8的小孔6内穿置有绳子。

在瓶体1的下部侧壁上设置有出水孔，出水孔上连接有乳胶管，乳胶管上设置有防止水流出的夹子。

具体制作过程：

光合作用装置的瓶体、瓶底、瓶的上盖板和瓶盖都是用透光性较好的透明有机玻璃制作。

瓶体：为直径90mm，厚度为3mm的有机玻璃管制成；

瓶底：为直径90mm圆形有机玻璃板，厚度为15mm，周边车去3mm、10mm厚的边沿，再与瓶体进行无缝隙黏合；

瓶的上盖板：其与瓶底采用的材料及方法处理相同，不同之处在于，在上盖板的中心车有直径50mm的圆口，圆口的侧壁上车有内螺纹，在距离上盖板的中心70mm处挖出为2mm宽的环形凹槽，其内放置有密封圈；

瓶盖：为一带有外螺纹的50mm(与上述圆口内径相吻合)的有机玻璃瓶塞，为方便开启，瓶塞上黏贴有6角形的有机玻璃板上，为了加固它们间接合的牢固程度，在瓶塞和有6角形的有机玻璃板间穿置有螺栓，通过螺栓把两部分固定(通过胶垫进行密封处理)，螺栓下端连接一个吊环用于悬挂实验生物。

在瓶体的下底面向上20-30mm处的侧壁上设置有一出水孔，出水孔上连接有一乳胶管，乳胶管上设置有防止水流出的夹子。

固定装置：在距离瓶体上方20mm出，车出宽度为15mm，深度1.5mm的凹槽，将固定钢圈固定在凹槽内，带有小孔的固定钢片通过螺丝固定在钢圈上，实验时将绳子系在钢片上的小孔上，然后系在养殖筏架上进行光和作用的现场测定。

应用例：

于2002年4-11月，在山东省荣成市桑沟湾，用自行设计的光合作用瓶现场测定龙须菜光合作用速率的季节变化。将一定湿重(约5g)和长度(30～50cm)的健康龙须菜用海水洗净悬挂于光合作用瓶内，密封悬挂于水深1.0m～1.5m处(以瓶的上盖板为准)，设置对照组，每组3个重复，置于水中2～3h，测定现场温度、盐度和实验期间的光照。实验结束后立即取出龙须菜，用虹吸法取水样分析，包括溶解氧(DO)等水化指标，水样立即固定。龙须菜光合作用碳同化速率通过光合熵(1.2)由光合作用产O₂量计算。光合作用速率通过产氧计算：O₂(mg/gdw·h)＝(O₂′-O₂)×V₀/W₀/t(O₂′是实验结束时加龙须菜的光合作用瓶O₂的浓度(mg/l)，O₂是空白对照的O₂的浓度(mg/l)，V₀是光合作用瓶的体积(1)，W₀是实验龙须菜的干重(g)，t是实验时间(h))。用碘量法测定DO，龙须菜样品用滤纸吸干水分，测量湿重，在干燥箱65℃下烘干24h至衡重。

从图2中可以看出，龙须菜的光合作用速率具有明显的季节变化。4月份，龙须菜光合作用速率(见图2柱形图)最低，为0.4mgO₂/gdw·h；7月份，其光合作用能力最强，为14.4mgO₂/gdw·h，光合作用固碳率(以光合商1.2计算)为17.3mgCO₂/gdw.h；其次为6月，较5月，8-9月稍大。自然光合作用与水温密切相关。4月份，平均水温只有7.7℃，超出龙须菜适温范围的下限，所以其光合作用能力最低；7月平均水温为21.2℃，是其生长的适宜温度，其光合作用速率也最大；8月份水温度较高21.6～25.6℃(平均23.7℃)，光合作用速率有所下降，但仍然较高(9.23mgO₂/gdw·h)。从图中可以看出养殖水域中的氧气含量(见图2折线图)从5月份到8月份逐渐下降，然后有所上升，而龙须菜在5-9月都具有较高的光合作用产氧速率，刚好能弥补由于该时间养殖生物的高耗氧量，因此具有重要的意义。