LabSTAF -浮游植物初級生產力

評估浮游植物初級生產力(PhytoPP)的單周轉量主動熒光法(STAF)

LabSTAF是下一代基于STAF的儀器，用于評估浮游植物的初級生產力。該系統具有的靈敏度和寬動態范圍，允許在所有環境中進行測量:從水庫、湖泊到開闊的海洋。

LabSTAF概述

根據研究

單通量主動熒光法(STAF)是一種已建立的浮游植物光合作用定量評價方法。重要的是，它允許評估浮游植物的初級生產力(PhytoPP)，為我們進一步了解全球碳循環提供有價值的數據。

LabSTAF是在nerc資助的OCEANIDS計劃中開發的新一代研究級主動熒光計中的第一個。此外，工作人員發展的持續資金是通過歐盟資助的海洋傳感技術方案提供的。

包含的基于windows的RunSTAF軟件提供了廣泛的實驗設置，手動控制或高度自動化的操作，實時數據分析和方便地訪問csv格式的主要數據。

系統控制

標準的LabSTAF具有高動態范圍，允許從少營養到中營養甚至一些富營養條件的測量。LabSTAF的高生物量(HB)版本將動態范圍的擴展了十倍。這就打開了將STAF應用于例如持續評估藻類生長池內生物量積累的機會。

LabSTAF特性

關鍵特性

• 在大多數情況下，使用高性能硬涂層光學濾光片消除了濾液空白校正的需要。

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

• 包含7個熒光激發LED波段，通過生成光化學激發剖面(PEP)實現快速和高度自動化的光譜校正。

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

• 樣品室塊包括一個循環水套，避免與所有光路相交，以允許使用正在進行的水來控制樣品溫度。

• FLC自動化包括使用連續評估Ek參數的新方法對FLC協議進行動態優化。

• 除了標準FLC參數外，實時數據分析還提供39個熒光參數，并包括基線熒光校正選項。

• 廣泛的導出功能，提供對主要數據的訪問。它們可用于從單個文件或跨多個文件提取數據。

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實驗室系統的重要更新，用于運行flc。一個重要的變化是從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，有可能有助于核實基于衛星的PhytoPP模型。

• 利用閃爍小瓶對浮游植物樣品進行快速光生理篩選。

• 跟蹤藻華的發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分析。

• 科研船和便利船的自主連續航行測量。

• 實時評估環境變化對浮游植物光合作用的影響，包括環境光、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的基于熒光的方法是單次翻轉主動熒光法(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薄懸浮液(如在世界海洋和大多數湖泊和河流中發現的)進行測量的選擇，而PAM方法適合于光密度高的樣品(如大型藻類和海草)。

熒光曲線(FLC)

對于許多用戶來說，LabSTAF最重要的應用是從培養物或自然樣品中全自動獲取一致的熒光光曲線(FLC)數據。LabSTAF硬件和RunSTAF軟件的結合允許高度自動化的flc采集，具有實時輕步調整，自動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，同時在研究船上的供水系統中進行探測。

快速篩選多個樣品

盡管在FLC自動化的開發上已經付出了大量的努力，但該系統允許運行更短的自動化協議。用戶還可以使用手動控制選項。當使用這些功能時，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。或者，可以從閃爍小瓶內的較小樣品進行快速測量。

LabSTAF，初級生產力和雙重孵育法

在全球范圍內，浮游植物的初級生產力(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，并且可以說是在全球生化循環和氣候背景下評估PhytoPP的手段，但用于從衛星數據中估計PhytoPP的算法依賴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，該方法無法提供所需時間和空間分辨率的數據。原位PhytoPP測量的缺乏限制了PhytoPP遙感算法的發展和驗證，并阻礙了區域和全球生態系統和氣候模型的充分參數化。staff作為一種光學方法，可以以更高的空間和時間分辨率自主評估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)光化學提供的碳固定所需的還原力的速率。RunSTAF經過優化，提高了對該速率的估計，并結合了高度自動化的協議，允許通過應用光化學激發剖面(PEP)進行包效應校正(PEC)和光譜校正。RunSTAF中還包括用于校正基線熒光(來自光化學活性PSII復合物以外的來源)的其他數據處理工具。

PSII光化學的STAF衍生值可以通過電子與碳的比率（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碳(通過14c固定評估)所需電子數量的實際評估(通過STAF評估)。雖然這種雙孵育不能在高分辨率下進行，但在特定環境中進行的代表性測量將提供提高PSII光化學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

• 蠕動泵，包括泵機組，泵頭帶6mm內徑安裝油管，電源線，接口電纜

• 電磁閥單元，包括電纜

• 流經裝置和流經攪拌器裝置

• 校準塞

• 樣品室蓋

• Surface Go 3，包括鍵盤和電源線

• 額外的備件，包括油管，O型圈，硅脂

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