【摘 要】
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浮游植物的碳含量与叶绿素a含量作为浮游植物最主要的两种生物量指标,记录并监测这些生物量是研究浮游植物的重要手段。目前我们已经可以通过使用船舶、飞机、卫星等工具监测全球范围内的叶绿素a的浓度及其时空变化,而浮游植物碳生物量的全球性监测还无法实现,于是利用碳与叶绿素a比（C:Chl a）这一转换系数,可以快速便捷获取浮游植物碳生物量信息。C:Chl a同样会受到各种因素的影响,因此研究C:Chl a与
【基金项目】
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国家重点研发计划（2019YFC1407805）； 国家自然科学基金（41876134、41676112 和 41276124）； 天津市131创新团队计划（20180314）； 孙军教授中国教育部长江学者奖励计划（T2014253）；
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浮游植物的碳含量与叶绿素a含量作为浮游植物最主要的两种生物量指标,记录并监测这些生物量是研究浮游植物的重要手段。目前我们已经可以通过使用船舶、飞机、卫星等工具监测全球范围内的叶绿素a的浓度及其时空变化,而浮游植物碳生物量的全球性监测还无法实现,于是利用碳与叶绿素a比（C:Chl a）这一转换系数,可以快速便捷获取浮游植物碳生物量信息。C:Chl a同样会受到各种因素的影响,因此研究C:Chl a与各种因素之间的关系是有必要的,并引出了C:Chl a与环境因素的模型研究。本文以Geider提出的光合作用速率PC与光饱和光合作用速率PCm的生物模型为基础,将浮游植物中碳的累积与叶绿素a的合成联系并进一步表达了C:Chl a,由此得到了C:Chl a与光饱和光合作用速率PCm的生物模型。随后,我们通过假设光饱和光合作用速率PmC与温度和外部环境的营养盐浓度关系分别以Arrhenius方程和Monod方程表示,最终得到C:Chl a与温度和营养盐浓度的生物模型。我们预测了同一种浮游植物在不同营养盐受限时和不同浮游植物在硝酸盐/磷酸盐受限时C:Chl a的变化情况,发现同种浮游植物在不同营养盐受限下C:Chl a趋势不同,此时浮游植物对磷酸盐浓度改变的响应更为敏感;不同种但属同类的浮游植物在相同营养物质受限时对温度和营养盐的响应相似。我们还用室内培养的多尼骨条藻C:Chl a验证了该模型较为可靠。随后我们将光照设置为自变量建立C:Chl a的光照-温度-营养盐的三因素模型。我们发现光照的加入会改变C:Chl a的大小,但不会改变C:Chl a受温度与营养盐浓度共同影响的变化趋势,并且我们同样预测了同种浮游植物在不同营养盐受限时和不同浮游植物在硝/磷酸盐受限时C:Chl a的变化趋势,预测的结果与温度-营养盐模型预测结果相同。之后,我们将三因素模型与两个历史模型（Cloern模型与Finenko模型）的预测结果作比较,发现Finenko模型预测结果的变化趋势与三因素模型更为接近,而Cloern模型的预测结果大小与我们更为接近,并且三个模型预测结果的大小关系会因光照和温度的改变产生变化。最后,我们将三个模型输入相同的历史实验数据,最终结果表明我们的三因素模型可靠性更高。最后我们根据Morel对浮游植物营养盐吸收动力学的研究,将营养盐限制对光饱和光合速率PCm的影响由Monod方程替换为由细胞内营养元素储额表达的Droop方程,并发现使用Droop模型改进的三因素模型同样具有较高的可靠性。
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