LabSTAF -浮游植物初級生產(chǎn)力

LabSTAF概述

根據研究

單通量主動(dòng)熒光法(STAF)是一種已建立的浮游植物光合作用定量評價(jià)方法。重要的是，它允許評估浮游植物的初級生產(chǎn)力(PhytoPP)，為我們進(jìn)一步了解全球碳循環(huán)提供有價(jià)值的數據。

LabSTAF是在nerc資助的OCEANIDS計劃中開(kāi)發(fā)的新一代研究級主動(dòng)熒光計中的第一個(gè)。此外，工作人員發(fā)展的持續資金是通過(guò)歐盟資助的海洋傳感技術(shù)方案提供的。

包含的基于windows的RunSTAF軟件提供了廣泛的實(shí)驗設置，手動(dòng)控制或高度自動(dòng)化的操作，實(shí)時(shí)數據分析和方便地訪(fǎng)問(wèn)csv格式的主要數據。

系統控制

標準的LabSTAF具有高動(dòng)態(tài)范圍，允許從極duan少營(yíng)養到中營(yíng)養甚至一些富營(yíng)養條件的測量。LabSTAF的高生物量(HB)版本將動(dòng)態(tài)范圍的高duan擴展了十倍。這就打開(kāi)了將STAF應用于例如持續評估藻類(lèi)生長(cháng)池內生物量積累的機會(huì )。

LabSTAF特性

關(guān)鍵特性

在大多數情況下，使用高性能硬涂層光學(xué)濾光片消除了濾液空白校正的需要。

提供兩個(gè)熒光檢測波段，允許通過(guò)雙波段測量(DWM)對包裝效應進(jìn)行量化和校正。

包含7個(gè)熒光激發(fā)LED波段，通過(guò)生成光化學(xué)激發(fā)剖面(PEP)實(shí)現快速和高度自動(dòng)化的光譜校正。

集成光化光源，提供10至> 1600µmol光子m-2 s-1。光源由直流驅動(dòng)，以避免與脈寬調制(PWM)相關(guān)的測量偽影的可能性。

樣品室塊包括一個(gè)循環(huán)水套，避免與所有光路相交，以允許使用正在進(jìn)行的水來(lái)控制樣品溫度。

FLC自動(dòng)化包括使用連續評估Ek參數的新方法對FLC協(xié)議進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

除了標準FLC參數外，實(shí)時(shí)數據分析還提供39個(gè)熒光參數，并包括基線(xiàn)熒光校正選項。

廣泛的導出功能，提供對主要數據的訪(fǎng)問(wèn)。它們可用于從單個(gè)文件或跨多個(gè)文件提取數據。

與FastOcean和Act2系統的比較

LabSTAF代表了切爾西建立的FastOcean快速重復率熒光計(FRRf)和Act2實(shí)驗室系統的重要更新，用于運行flc。一個(gè)重要的變化是從FastOcean中采用的2µs間距上的1µs FRRf“閃光"切換到LabSTAF中使用的固體激發(fā)脈沖。這有助于靈敏度提高十倍以上，并將標準單次轉換(ST)脈沖從200µs減少到100µs。減少ST脈沖的長(cháng)度將雙擊率從27%左右降低到12%左右，這使得在更高的頻率上應用ST脈沖成為可能。

應用程序

直接測量浮游植物的光合速率，單位體積，單位時(shí)間，允許評估PhytoPP。

自主獲取高分辨率的STAF數據，有可能有助于核實(shí)基于衛星的PhytoPP模型。

利用閃爍小瓶對浮游植物樣品進(jìn)行快速光生理篩選。

跟蹤藻華的發(fā)展和群落結構的變化。

浮游植物光合作用和細胞代謝的日循環(huán)分析。

科研船和便利船的自主連續航行測量。

實(shí)時(shí)評估環(huán)境變化對浮游植物光合作用的影響，包括環(huán)境光、溫度、養分富集和污染事件。

LabSTAF深度

活性氟量計

用于探測光合作用的兩種最常見(jiàn)的基于熒光的方法是單次翻轉主動(dòng)熒光法(STAF)和多次翻轉脈沖幅度調制(PAM)方法。迄今為止，STAF方法是對浮游植物的光學(xué)薄懸浮液(如在世界海洋和大多數湖泊和河流中發(fā)現的)進(jìn)行測量的最jia選擇，而PAM方法適合于光密度高的樣品(如大型藻類(lèi)和海草)。

熒光曲線(xiàn)(FLC)

對于許多用戶(hù)來(lái)說(shuō)，LabSTAF最重要的應用是從培養物或自然樣品中全自動(dòng)獲取一致的熒光光曲線(xiàn)(FLC)數據。LabSTAF硬件和RunSTAF軟件的結合允許高度自動(dòng)化的flc采集，具有實(shí)時(shí)輕步調整，自動(dòng)樣品交換和系統清洗的選項。例如，這些特性已被用于連續運行LabSTAF系統數周，同時(shí)在研究船上的供水系統中進(jìn)行探測。

快速篩選多個(gè)樣品

盡管在FLC自動(dòng)化的開(kāi)發(fā)上已經(jīng)付出了大量的努力，但該系統允許運行更短的自動(dòng)化協(xié)議。用戶(hù)還可以使用手動(dòng)控制選項。當使用這些功能時(shí)，大樣品室提供了一系列選擇。一種選擇是將10至20毫升的樣品直接倒入樣品室?；蛘?，可以從閃爍小瓶?jì)鹊妮^小樣品進(jìn)行快速測量。

LabSTAF，初級生產(chǎn)力和雙重孵育法

在全球范圍內，浮游植物的初級生產(chǎn)力(PhytoPP)約占光合作用固定碳的一半。雖然海洋顏色的衛星遙感在盡可能廣泛的空間尺度上運行，并且可以說(shuō)是在全球生化循環(huán)和氣候背景下評估PhytoPP的wei一手段，但用于從衛星數據中估計PhytoPP的算法依賴(lài)于大量的原位測量數據集。直接定量PhytoPP的既定參考是基于14C示蹤劑的方法，該方法無(wú)法提供所需時(shí)間和空間分辨率的數據。原位PhytoPP測量的缺乏限制了PhytoPP遙感算法的發(fā)展和驗證，并阻礙了區域和全球生態(tài)系統和氣候模型的充分參數化。staff作為一種光學(xué)方法，可以以更高的空間和時(shí)間分辨率自主評估PhytoPP，成本僅為基于14C示蹤劑的方法的一小部分。

雖然基于14C示蹤劑的方法直接測量碳固定，但STAF測量的是由光系統II (PSII)光化學(xué)提供的碳固定所需的還原力的速率。RunSTAF經(jīng)過(guò)優(yōu)化，提高了對該速率的估計，并結合了高度自動(dòng)化的協(xié)議，允許通過(guò)應用光化學(xué)激發(fā)剖面(PEP)進(jìn)行包效應校正(PEC)和光譜校正。RunSTAF中還包括用于校正基線(xiàn)熒光(來(lái)自光化學(xué)活性PSII復合物以外的來(lái)源)的其他數據處理工具。

PSII光化學(xué)的STAF衍生值可以通過(guò)電子與碳的比率（Φe，C）轉化為碳固定率。該比值的測定需要基于STAF的PSII光化學(xué)測量和基于14C示蹤劑的碳固定測量。并入LabSTAF的大樣品室允許使用24 mL閃爍小瓶，使14c加標樣品可用于評估碳同化與STAF測量并行。這種“雙重孵育"方法的發(fā)展消除了許多方法上的不一致性，這些不一致性阻礙了對固定每個(gè)碳(通過(guò)14c固定評估)所需電子數量的實(shí)際評估(通過(guò)STAF評估)。雖然這種雙孵育不能在高分辨率下進(jìn)行，但在特定環(huán)境中進(jìn)行的代表性測量將提供提高PSII光化學(xué)和碳同化之間轉換精度的值。

LabSTAF規范

LabSTAF單元的基本規格

LabSTAF電源組的基本規格

LabSTAF備件套件的基本規格

LabSTAF備件包的內容

蠕動(dòng)泵，包括泵機組，泵頭帶6mm內徑安裝油管，電源線(xiàn)，接口電纜

電磁閥單元，包括電纜

流經(jīng)裝置和流經(jīng)攪拌器裝置

校準塞

樣品室蓋

Surface Go 3，包括鍵盤(pán)和電源線(xiàn)

額外的備件，包括油管，O型圈，硅脂