本發(fā)明屬于生物固碳領(lǐng)域，特別涉及一種濾食性貝類固碳的計量方法。
背景技術(shù)：
海洋是地球上最大的活躍碳庫，人類活動排放碳總量的30％以上被海洋吸收，這有效延緩了人類活動排放的co2對全球氣候的影響。海洋生物在海洋碳循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，海洋吸收的co2通過一系列的生物轉(zhuǎn)化過程最終變成有機(jī)碳或者碳酸鹽的形式儲存于海底。但是隨著全球氣溫的升高，海洋中co2趨于飽和，海洋的緩沖作用和吸收co2的能力削弱，通過碳匯漁業(yè)將海洋中的碳移除水體，可以促進(jìn)海洋對co2的吸收。因此，充分了解海洋生物在整個海洋碳匯中起到的作用和功能，有效地推動和發(fā)展碳匯漁業(yè)將是降低大氣中co2濃度的有效手段。
貝類一方面可以通過濾食作用將海水中的顆粒物質(zhì)輸送到底層加速生物沉積，起到了碳匯的作用；另一方面，貝類的呼吸作用又能夠產(chǎn)生co2，成為碳源。因此，作為海洋碳循環(huán)的重要參與者，貝類的作用有其復(fù)雜性，對其呼吸和鈣化活動研究有重要理論意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種濾食性貝類固碳的計量方法，該方法簡單、成本低，實驗耗時短，能根據(jù)短期的貝類固碳量來估算貝類長期的碳匯能力。
本發(fā)明的一種濾食性貝類固碳的計量方法，包括：
(1)將含(適宜濃度)藻類的海水盛入呼吸瓶，然后放入貝類進(jìn)行養(yǎng)殖實驗，實驗前后分別取水樣，經(jīng)抽濾和去除無機(jī)碳，烘干至恒重，稱量，測定顆粒有機(jī)碳(poc)含量，根據(jù)實驗前后顆粒poc質(zhì)量濃度的變化計算得攝食碳；根據(jù)實驗前后呼吸瓶中的氨氮濃度變化計算排氨率，經(jīng)換算得排泄碳；測定實驗前后貝類的溶解氧換算成呼吸率，再轉(zhuǎn)化為呼吸碳；試驗結(jié)束后抽濾收集糞便，經(jīng)去除無機(jī)碳，烘干至恒重后用元素分析儀測定poc含量；
(2)根據(jù)貝類能量收支方程，轉(zhuǎn)換成碳收支模型：貝類的軟體組織固碳＝攝食碳-排泄碳-呼吸碳-排糞碳，根據(jù)堿度異常技術(shù)，通過測定鈣化率推算貝殼固碳量，最后得到貝類軟體組織固碳量和貝殼固碳量之和，即貝類固碳量。
所述步驟(1)中的攝食碳的計算公式為frc＝v(c0-ct)/(t·n·m)，單位為mg/(g·h)；其中，c0為對照組實驗后顆粒poc的濃度，單位為mg/l；ct為實驗組實驗后顆粒poc的濃度，單位為mg/l；v為呼吸瓶中海水體積，單位為l；t為實驗持續(xù)時間，單位為h；n為貝類個數(shù)；m為貝軟體平均干重，單位為g；
呼吸碳的計算公式為orc＝0.85·(12/32)·v·(cd0-cdt)/(m·t)，單位為mg/(g·h)；其中v為呼吸瓶中海水體積，單位為l；cd0為對照組溶氧濃度，單位為mg/l；cdt為實驗組溶氧濃度，單位為mg/l；m為貝軟體平均干重，單位為g；t為實驗持續(xù)時間，單位為h；
排泄碳的計算公式為nrc＝(12/28)·v(nt-n0)/(m·t)，單位為mg/(g·h)；其中v為呼吸瓶中海水體積，單位為l；nt為實驗結(jié)束時實驗組中的nh3-n濃度；n0為實驗結(jié)束時對照組中的nh3-n濃度；m為貝軟體平均干重，單位為g；t為實驗持續(xù)時間，單位為h；
排糞碳的計算公式為fc＝c/(m×t)，單位為mg/(g·h)；其中c為實驗組糞便顆粒poc濃度，單位為mg/l；m為貝軟體總干重，單位為g；t為實驗持續(xù)時間，單位為h；
鈣化率g表示如下，單位為μmo1·g-1·h-1：
式中，ta0和tat為培養(yǎng)前后水體的總堿度，單位為μmol·l-1；v為呼吸瓶中海水體積，單位為l；m為貝軟體總干重，單位為g；t為實驗持續(xù)時間，單位為h；
貝殼固碳量的計算公式為：g’＝g×12×1000，單位為mg/(g·h)。
所述步驟(1)中的抽濾采用gf/f玻璃纖維濾紙抽濾。
所述步驟(1)中的無機(jī)碳采用霧化的鹽酸去除。
有益效果
目前為止，國內(nèi)外對貝類是否具有固碳能力尚有分歧，即貝類作為大自然中種類、數(shù)量繁多的海洋生物，到底是碳匯(固碳)還是碳源(釋放碳)尚在爭執(zhí)中；本發(fā)明通過測定濾食性貝類生長所需的碳能(攝食和鈣化)以及生長所釋放的碳源(呼吸碳、排泄碳、排糞碳)，經(jīng)過計算，確定濾食性貝類具有固碳能力；本發(fā)明測定方法簡單、成本低，實驗耗時短，能根據(jù)短期的貝類固碳量來估算貝類長期的固碳量。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實施例1
1.實驗方法
實驗環(huán)境為ph8.2，溫度23℃，餌料濃度為3.0×105cells/ml。實驗前，停食48h，轉(zhuǎn)移5個生存狀態(tài)良好的縊蟶到5l球等鞭金藻細(xì)胞密度為30×104cells·ml-1(低于縊蟶產(chǎn)生假糞的閾值細(xì)胞密度)的呼吸瓶中濾食，每組實驗呼吸瓶中的水環(huán)境與暫養(yǎng)水槽中水環(huán)境相同，持續(xù)通入純co2以保證實驗過程中ph值恒定，實驗設(shè)置3個重復(fù)組，1個空白對照組。放入縊蟶待其適應(yīng)20分鐘后作為實驗起始時間，測定水體2h前后的溶氧(do)、氨氮(nh4-n)、顆粒有機(jī)碳(poc)。
2.攝食碳的測定
實驗前后分別取水樣30ml，經(jīng)gf/f玻璃纖維濾紙(whatman，孔徑0.7μm，經(jīng)450℃灼燒4h后使用)抽濾后，經(jīng)霧化的鹽酸去除無機(jī)碳，65℃烘至恒質(zhì)量，用mettlertoledoal104精密電子天平(精確至0.1mg)稱量，用elementarvarioelⅲ型元素分析儀測定poc含量。根據(jù)實驗前后藻液中顆粒有機(jī)碳(poc)質(zhì)量濃度的變化計算攝食碳(frc)。其中以對照組呼吸瓶中實驗后poc質(zhì)量濃度替代實驗組實驗前poc質(zhì)量濃度，以消除餌料顆粒沉降或繁殖帶來的實驗誤差(walne,1965)。單位為mg·g-1·h-1。
式中，c0為對照組實驗后poc質(zhì)量濃度，單位mg·l-1；ct為實驗組實驗后poc質(zhì)量濃度，單位mg·l-1；v為藻液體積，單位l；t為實驗持續(xù)時間，單位h；n為實驗貝個數(shù)；m為實驗貝的平均干重質(zhì)量，單位g。
3.排糞碳的測定
將實驗貝在2h內(nèi)產(chǎn)生的糞便虹吸過濾至gf/f玻璃纖維濾紙上，經(jīng)霧化的鹽酸去除無機(jī)碳，在65℃下烘48h至恒重，用精密電子天平稱重，用元素分析儀測定poc含量。換算成單位貝干肉重在每小時內(nèi)產(chǎn)生的糞便碳，單位為mg·g-1·h-1。
計算公式為fc＝c/(m×t)，單位為mg/(g·h)；其中c為實驗組糞便顆粒poc濃度，單位為mg/l；m為貝軟體總干重，單位為g；t為實驗持續(xù)時間，單位為h。
4.呼吸碳的測定
貝類呼吸每生成1分子co2，需消耗超過1分子o2，故設(shè)呼吸熵的比值為0.85，即1molo2＝0.85molco2，通過貝類的耗氧率來測定呼吸碳。在密封條件下測定對照組的溶氧(do)，實驗2h結(jié)束后，取出縊蟶，將瓶內(nèi)海水上下顛倒混勻，測定實驗組do。溶解氧濃度采用ysi溶氧儀直接測定，換算成呼吸率(or)，單位mg·g-1·h-1。
式中，v為呼吸瓶中水體積，單位l；cdo0為對照組溶氧濃度，單位mg·l-1；cdot為實驗組溶氧濃度，單位mg·l-1；m為貝軟體平均干重，單位g；t為實驗持續(xù)時間，單位h。轉(zhuǎn)化為呼吸碳(orc)，單位mg·g-1·h-1。
5.排泄碳的測定
貝類的排泄代謝產(chǎn)物主要為尿素、尿酸等，尿素被分解后，大部分的氨轉(zhuǎn)換為氨氮，因此可以通過測氨氮可推算出尿素含量。每排出2分子的氮相當(dāng)于1分子的碳，排氨率可根據(jù)實驗前后呼吸瓶中水體的氨氮濃度變化來計算，實驗2h結(jié)束后，取出縊蟶，將瓶內(nèi)海水上下顛倒混勻，虹吸法取50ml水樣盛于聚乙烯塑料瓶中，加冰保存，3到5小時內(nèi)采用納氏試劑比色法測定氨氮。換算為排氨率(nr)，單位為mg·g-1·h-1。
式中，nt為實驗結(jié)束時實驗組中的nh3-n濃度；n0為實驗結(jié)束時對照組中的nh3-n濃度；m為貝軟體的平均干重，單位g；t為實驗持續(xù)時間，單位h。換算成排泄碳(nrc)，單位mg·g-1·h-1。
6.軟體組織固碳
根據(jù)貝類能量收支方程，轉(zhuǎn)換成碳收支模型：c＝f+r+u+p，式中：c為貝類攝取的總碳量；f為貝類通過糞便排出的碳量；r為貝呼吸代謝消耗的碳量；u為排泄消耗的碳量；p為貝類用于生長的碳量。通過公式可得生長碳p＝c-f-u-r，單位為mg·g-1·h-1。
7.貝殼固碳
貝類排泄活動會使水體中n、p等營養(yǎng)鹽濃度增加，但引起的水體堿度(ta)變化極小，可忽略不計。因此，可以通過封閉培養(yǎng)，測定培養(yǎng)前后水體的ta變化來估算鈣化速率，此種方法稱為堿度異常技術(shù)，在國外廣泛應(yīng)用于珊瑚、貝類以及其他海洋生物鈣化速率的測定。鈣化率(g)可表示如下，單位μmo1·g-1·h-1。
式中，ta0和tat為培養(yǎng)前后水體的總堿度，單位mol·l-1；v為實驗水體體積，單位l；m為實驗貝軟體干重，單位g；t為實驗持續(xù)時間，單位h。
8.實驗結(jié)果
(1)軟體組織固碳：
貝殼固碳：
g’＝1000*g*12＝0.00408mg/g·h。
(2)總固碳量＝軟體組織固碳+貝殼固碳＝0.18408mg/g·h。