浮游植物作为主要初级生产者,是生态系统物质循环和能量流动的基础环节。传统初级生产力的测量包括植物生长分析与气体交换法等,需对样品进行预处理,费力、费时且无法实现快速实时测量;叶绿素荧光法和遥感法以叶绿素浓度与同化系数反演获取初级生产力,由于活性参数少,测量结果易受环境影响。因此,实现浮游植物初级生产力的快速准确测量对海洋生态环境科学研究、遥感地面数据校验以及理解全球碳循环演变等具有重要意义。荧光动力学方法基于光诱导可变叶绿素荧光描述光合作用过程,目前主要用于光合作用参数的分析。论文基于荧光动力学参数和细胞能流过程,研究了以光合电子传递速率表征浮游植物初级生产力的快速测量方法并进行了实验验证。完成的主要研究工作如下:(1)实验分析了不同门类微藻特性,遴选了实验藻种并确定了实验方法。实验对比分析了绿藻、蓝藻、硅藻和甲藻门中10种藻类的生长特性、生物活性与胁迫特性,结果表明蛋白核小球藻活性好、胁迫阈值大及藻细胞分布在溶液中均匀,易于实验对比分析,因此实验选择了蛋白核小球藻为研究对象。实验中为便于叶绿素a浓度数据连续记录,研究了蛋白核小球藻在680nm处的吸光度(OD680)与标准方法测得的叶绿素a浓度([CHLa])的相关性,结果表明OD680与[CHLa]线性相关系数在0.996以上,且测量过程快速简单,适合连续测量,因此确定在本文研究中以OD680吸光度值替代叶绿素a浓度值,以便于数据连续测量。(2)研究了基于荧光动力学参数的浮游植物有效光合反应中心浓度分析方法。基于荧光动力学参数与浮游植物能流理论,理论分析了荧光、热耗散和光化学反应之间的关系,研究了浮游植物有效光合反应中心浓度直接分析方法,以不同生理状态下蛋白核小球藻为研究对象,实验验证了有效光合反应中心浓度测量的有效性。研究结果表明:正常生理状态下,荧光动力学参数法与同化系数法分析结果具有良好一致性,相关系数达0.999;非正常生理状态下,荧光动力学参数法较同化系数法测量结果更加准确地反映了浮游植物光合活性(Fv/Fm)、光合单元尺寸(nPSⅡ)引起的有效光合反应中心浓度的变化。(3)研究了基于光合电子传递速率的浮游植物初级生产力表征方法。基于有效光合反应中心浓度及光合电子传递“生物-光学”测量模型,计算获得光合电子传递速率Pe并进行初级生产力衡量,以蛋白核小球藻为研究对象,以放氧速率PO2为实验对照,通过光合活性抑制试验和藻类生长抑制试验对比两种方法测量结果,验证电子传递速率测量的有效性。研究结果表明:不同浓度DCMU胁迫下,浮游植物Pe与Po2具有很好的一致性,且二者随胁迫浓度下降明显,在一定胁迫时间内,Po2与Pe分别降低了 71.55%和68.87%,二者相关系数达到0.934;不同营养盐或光照强度胁迫培养15天,浮游植物Pe和P02仍然具有很好的一致性,相关系数在0.955以上。论文研究结果表明:基于荧光动力学参数的浮游植物初级生产力分析方法具有快速、准确、无需样品预处理等特点,实现了浮游植物初级生产力的实时分析,为发展浮游植物初级生产力在线、原位/现场快速准确直接测量仪器提供了基础。