一种浮游植物环境条件模拟培养方法及装置与流程

本发明涉及海洋科学技术领域，尤其涉及一种浮游植物环境条件模拟培养方法及装置。

背景技术：

浮游植物生长收到许多生物与非生物环境因素的影响，包括捕食者、光照、温度、盐度、营养盐和水流速度等，其中光照、温度和盐度是三个较为关键的影响因素。可根据浮游植物生长及分布特征，对光照、温度和盐度三个环境条件变化频率和范围进行智能调控模拟真实环境条件，研究浮游植物在真实环境条件下的生长情况。

浮游植物，也就是人们所说的微藻，和陆地植物一样也有色素体，需要阳光进行生长繁殖。大部分的浮游植物漂浮在海水上层阳光可以穿透的部分。而且浮游植物的生长还需要co2、营养盐、温度、盐度、水深和风等。当条件适宜的时候，浮游植物种群会以爆发的方式生长，这就会形成赤潮。

为了研究环境条件对浮游植物生长情况，特别是赤潮的形成的作用，常常采用模拟环境条件的方法对浮游生物进行研究。目前的实验装置和实验方法的缺陷在于：环境条件光照、温度和盐度多为单独设置且不能随时间变化自动智能控制及监测，不能模拟连续变化的复合型的真实环境条件，不能应用和反应于近海浮游植物生长增殖和爆发赤潮的复合机理研究。因此发明一种可以通过一次实验就能分析判断浮游植物对光照、温度和盐度三个环境条件同时智能控制于同一个实验对象的实验方法和装置，有利于浮游植物环境条件模拟实验和生长的生理机制机理的实验室研究及实际工作应用。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对目前的研究环境条件对浮游植物生长情况的实验方法中，环境条件光照、温度和盐度多为单独设置且不能随时间变化自动智能控制及监测，不能模拟连续变化的复合型的真实环境条件，不能应用和反应于近海浮游植物生长增殖和爆发赤潮的复合机理研究的问题，提出了一种浮游植物环境条件模拟培养方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种浮游植物环境条件模拟培养装置，该浮游植物环境条件模拟培养装置包括：玻璃容器、托板、第一同步轮、同步带、第二同步轮、支架、步进电机、温度探头、盐度检测仪、第一上水位探针加水装置、第二上水位探针加水装置和下水位探针抽水装置；

玻璃容器设置于托板上，托板的底部安装有第一同步轮，第一同步轮配合安装于支架上端面上，第二同步轮通过同步带带动第一同步轮转动，第二同步轮固定设置于步进电机顶部，步进电机固定安装于支架底部内侧，支架底部通过支撑板固定支撑，支撑板底部固定安装有支撑底板；

玻璃容器底部内侧安装有温度加热控制器，顶部内侧安装有光照灯管，玻璃容器内装有定量的培养基营养液体，温度探头、盐度检测仪、第一上水位探针加水装置、第二上水位探针加水装置和下水位探针抽水装置均插设于玻璃容器内，至少部分设置于营养液里；

温度探头用于探测营养液温度，盐度检测仪用于检测营养液盐水浓度，第一上水位探针加水装置用于加入配比好浓度的营养液，第二上水位探针加水装置用于加入蒸馏水调和盐水浓度，下水位探针抽水装置用于抽取营养液。

其中，步进电机、温度加热控制器、光照灯管、温度探头、盐度检测仪、第一上水位探针加水装置、第二上水位探针加水装置和下水位探针抽水装置均与电脑主机或手机电性连接。

其中，托板采用塑胶材料制成，包括底板以及多个间隔均匀且与底板垂直连接的直板，直板的内侧面与玻璃容器的外侧面存在1-2mm的间隙，托板倾斜设置，倾斜角度为5-10度，托板通过多个轴承与第一同步轮配合连接。

其中，温度探头、盐度检测仪、第一上水位探针加水装置、第二上水位探针加水装置和下水位探针抽水装置均分别通过塑料支架夹紧，插设于玻璃容器内，塑料支架的底部固定于浮游植物环境条件模拟培养装置外部的工作台上。

其中，支架上端面上设置有凸出的圆形架，第一同步轮插装于圆形架上。

其中，支架底部内侧与步进电机的机身上端表面用螺丝配合连接。

其中，支架的下端面与支撑板的上端面用螺丝配合连接，支撑板的下端面与支撑底板的上端面用螺丝配合连接。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种浮游植物环境条件模拟培养方法，包括以下步骤：

步骤1、调查收集实验所用浮游植物生长环境条件：包括地理分布，是否形成赤潮，光照、温度、盐度这三种生长条件的自然环境记录和实验条件筛选；

步骤2、培养实验所需浮游植物，利用培养基和可控温度、光照灯藻类培养室进行实验室预培养；

步骤3、在浮游植物环境条件模拟培养装置中加入培养基营养液，再在电脑或手机上根据步骤1中的生长条件的自然环境记录，设置浮游植物环境条件模拟培养装置的环境条件，包括光照、温度和盐度的变化频率和变化范围及实验时长；

步骤4、将实验培养所得浮游植物按照一定比例密度放入浮游植物环境条件模拟培养装置中，开始进行培养；

步骤5、间隔一定时间从浮游植物环境条件模拟培养装置中取定量的浮游植物样品；

步骤6、对取出的浮游植物样品，一部分加固定剂，对加固定剂的样品进行细胞计数；另一部分样品进行叶绿素荧光fv/fm的检测并记录；

步骤7、根据步骤6中所得数据，进行浮游植物生长变化趋势及变化规律的分析。

其中，步骤2和步骤3中培养基均为f2培养基；步骤2中预培养温度为20度，光照强度为1500lux。

其中，步骤4中浮游植物的密度为105-106个/l；步骤5中间隔时间为2天；步骤6中取出2ml浮游植物样品加入固定剂，进行细胞计数，作生长曲线图，再取出2ml浮游植物样品，进行叶绿素荧光fv/fm的检测并记录，测定最大生长速率。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明可以通过一次实验就能分析判断浮游植物对光照、温度、盐度的适应性和最适生长条件，从而筛选出浮游植物的最适环境条件，有利于浮游植物进行相关生理实验和赤潮爆发机制的快速展开，节省了大量人力物力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的浮游植物环境条件模拟培养装置的立体结构示意图；

图2为本发明提供的浮游植物环境条件模拟培养装置的侧视结构示意图；

图3为本发明提供的玻璃容器的结构示意图。

图中：玻璃容器1、托板2、第一同步轮3、支架4、第二同步轮5、同步带6、步进电机7、支撑板8、支撑底板9、光照灯管10、温度探头11、盐度检测仪12、第一上水位探针加水装置13、第二上水位探针加水装置14、下水位探针抽水装置15、底板16、直板17以及圆形架18。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1-3，图1为本发明提供的浮游植物环境条件模拟培养装置的立体结构示意图；图2为本发明提供的浮游植物环境条件模拟培养装置的侧视结构示意图；图3为本发明提供的玻璃容器的结构示意图。

本发明提供了一种浮游植物环境条件模拟培养装置，该浮游植物环境条件模拟培养装置包括：玻璃容器1设置于托板2上，托板2采用塑胶材料制成，包括底板16以及多个间隔均匀且与底板16垂直连接的直板17，直板17的内侧面与玻璃容器1的外侧面存在1-2mm的间隙。托板2倾斜设置，倾斜角度为5-10度，托板2的倾斜设置进而使玻璃容器1也一样倾斜5-10度。

托板2通过多个轴承与其底部的第一同步轮3配合连接。支架4上端面上设置有凸出的圆形架18，第一同步轮3插装于圆形架18上，第二同步轮5通过同步带6带动第一同步轮3转动，第二同步轮5固定设置于步进电机7顶部与步进电机7连接，支架4底部内侧与步进电机7的机身上端表面用螺丝配合连接，支架4的下端面与支撑板8的上端面用螺丝配合连接，支撑板8的下端面与支撑底板9的上端面用螺丝配合连接。

玻璃容器1底部内侧安装有温度加热控制器，顶部内侧安装有光照灯管10。玻璃容器1内装有定量的培养基营养液体，温度探头11、盐度检测仪12、第一上水位探针加水装置13、第二上水位探针加水装置14和下水位探针抽水装置15均插设于玻璃容器1内，至少部分设置于营养液里。温度探头11用于探测营养液温度，盐度检测仪12用于检测营养液盐水浓度，第一上水位探针加水装置13用于加入配比好浓度的营养液，第二上水位探针加水装置14用于加入蒸馏水调和盐水浓度，下水位探针抽水装置15用于抽取营养液。

本模拟培养装置中的步进电机7、温度加热控制器、光照灯管10、温度探头11、盐度检测仪12、第一上水位探针加水装置13、第二上水位探针加水装置14和下水位探针抽水装置15均与电脑主机或手机电性连接，通过电脑或手机里的浮游植物环境条件模拟培养箱自动控制系统软件来进行控制。

温度探头11、盐度检测仪12、第一上水位探针加水装置13、第二上水位探针加水装置14和下水位探针抽水装置15均分别通过塑料支架夹紧，插设于玻璃容器1内，塑料支架的底部固定于浮游植物环境条件模拟培养装置外部的工作台上。

本发明通过托板2对玻璃容器1的支撑，由托板2底下的第一同步轮3连同其中的轴承由步进电机7上部的第二同步轮5一起通过同步带6作匀速转动，玻璃容器1中的液体就会匀速流动，在自转的过程中，还可设置定时颠簸，模拟海洋环境下的海水流动。

本发明还在玻璃容器1中设有盐度检测仪12、第一上水位探针加水装置13(加配比好浓度的营养液盐水)、第二上水位探针加水装置14(加蒸馏水)、下水位探针抽水装置15。当需要定期对玻璃容器中的液体进行换液时，抽液泵将从下水位探针抽水装置15抽取液体，抽液至容器底部的下水位探针时停止，再从第一上水位探针加水装置13加入配比好的营养液至上水位探针位置停止，然后通过盐度检测仪12检测液体浓度，通过第一上水位探针加水装置13、第二上水位探针加水装置14调整玻璃容器1中液体的浓度。

本发明还提供了一种浮游植物环境条件模拟培养方法，包括以下步骤：

步骤1、调查收集实验所用浮游植物生长环境条件：包括地理分布，是否形成赤潮，光照、温度、盐度这三种生长条件的自然环境记录和实验条件筛选。

步骤2、培养实验所需浮游植物，利用f2培养基和可控温度、光照灯藻类培养室进行实验室预培养，预培养温度为20度，光照强度为1500lux。

步骤3、在浮游植物环境条件模拟培养装置中加入f2培养基营养液，再在电脑或手机上根据步骤1中的生长条件的自然环境记录，设置浮游植物环境条件模拟培养装置的环境条件，包括光照、温度和盐度的变化频率和变化范围及实验时长。

步骤4、将实验培养所得浮游植物按照密度为105-106个/l放入浮游植物环境条件模拟培养装置中，开始进行培养。

步骤5、每间隔2天时间从浮游植物环境条件模拟培养装置中取定量的浮游植物样品。

步骤6、对取出的浮游植物样品，取2ml加固定剂，对加固定剂的样品进行细胞计数；再取2ml样品进行叶绿素荧光fv/fm的检测并记录。

步骤7、根据步骤6中所得数据，作生长曲线图，测定最大生长速率，进行浮游植物生长变化趋势及变化规律的分析。

本方法中，通过在电脑或手机等终端上安装的浮游植物环境条件模拟培养箱自动控制系统软件上设置光照、温度、盐度以及玻璃容器转速，并通过光照、温度、盐度的时刻变化来模拟浮游植物生长的真实环境条件。系统参数及性能如下：温度设定范围：0-40℃；光照强度设定范围：0-5000lux；平台运行转速：0-15r/min；盐度设定范围：0-配比液浓度；换液时间设定范围：1-999小时；供电电压：ac220v±5％，接地良好；整机功率≤600w。数据记录时间：30min；工作环境0-60℃，相对温度＜90％；采用rs485通讯，计算机实时采集数据。

本方法中的f2培养基的组分配比见下表：

本发明提供的一种浮游植物环境条件模拟培养方法及装置，通过采集该种浮游植物生长的环境条件包括光照、温度、盐度；用多条件控制智能软件分制或合成的光照－温度－盐度三个条件，得到环境条件变化频率及范围，对浮游植物进行培养，观察浮游植物在对应三个环境条件智能控制变化下的生长情况，包括细胞形态和密度变化。

本发明可以通过一次实验就能分析判断浮游植物对光照、温度、盐度的适应性和最适生长条件，从而筛选出浮游植物的最适环境条件，有利于浮游植物进行相关生理实验和赤潮爆发机制的快速展开，节省大量人力物力。

本浮游植物环境条件模拟培养装置结构简单，需要的仪器设备数量少，使用性强；本浮游植物环境条件模拟培养方法不需要借助人工操作进行数据整改，可将一套数据导入软件中，进行连续光照、温度和盐度变化的操作；且操作简便、实验时间可控、工作量小，能快速有效对三个环境条件进行模拟。

本发明的实验方法和装置适用于绝大部分浮游植物，可以进行多种浮游植物的生长情况实验研究或开展其他相关实验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。