[發(fā)明專利]一種利用海洋水色遙感數(shù)據(jù)估算海洋細(xì)菌豐度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010737546.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN112033907B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楚群;王劍;唐世林;葉海彬;吳頡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01S19/39;C12Q1/04;G06F17/18
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;劉明星

本發(fā)明公開了一種利用海洋水色遙感數(shù)據(jù)估算海洋細(xì)菌豐度的方法，所述方法包括：獲取海洋細(xì)菌豐度資料以及與海洋細(xì)菌豐度資料相應(yīng)時(shí)段相應(yīng)海域的海洋水色衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)；對(duì)所獲取的海洋水色衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)做大氣校正處理，以得到海域水體遙感反射率；根據(jù)所得到海域水體遙感反射率和海洋細(xì)菌豐度資料來(lái)構(gòu)建海洋細(xì)菌豐度遙感算法；利用所構(gòu)建的海洋細(xì)菌豐度遙感算法從海洋水色衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中提取得到海洋細(xì)菌豐度信息。通過(guò)利用所構(gòu)建的海洋細(xì)菌豐度遙感算法可以提取大范圍海域海洋細(xì)菌豐度信息，了解海洋細(xì)菌豐度的空間分布及其變化，而且測(cè)量成本低，解決現(xiàn)有海洋細(xì)菌豐度測(cè)量成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問(wèn)題，與常規(guī)的細(xì)菌豐度測(cè)量技術(shù)具有很好的互補(bǔ)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及估算海洋細(xì)菌豐度的技術(shù)，具體涉及一種利用海洋水色遙感數(shù)據(jù)估算海洋細(xì)菌豐度的方法。

背景技術(shù)

海洋中的細(xì)菌主要是異養(yǎng)細(xì)菌，異養(yǎng)細(xì)菌作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中微食物環(huán)的重要組分，在海洋生態(tài)系統(tǒng)和全球碳循環(huán)中扮演著重要角色。一方面異養(yǎng)細(xì)菌能夠?qū)⑷芙庥袡C(jī)碳轉(zhuǎn)化為顆粒有機(jī)碳(自身生物量)，通過(guò)微食物環(huán)向更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞；異養(yǎng)細(xì)菌代謝降解有機(jī)質(zhì)，以此獲取能量，并釋放二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)鹽。海洋初級(jí)生產(chǎn)固定的碳大約有10％～50％會(huì)被異養(yǎng)細(xì)菌利用。異養(yǎng)細(xì)菌的研究越來(lái)越受到重視，全球海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究(GLOBEC),全球海洋通量聯(lián)合研究(JGOFS)、陸海相互作用研究(LOICZ)等國(guó)際大型研究項(xiàng)目都將異養(yǎng)細(xì)菌的研究作為其重要研究?jī)?nèi)容。

目前的海洋學(xué)生物學(xué)研究中，對(duì)異養(yǎng)細(xì)菌的研究多集中在野外布設(shè)站點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采集水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室利用表面熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀等進(jìn)行測(cè)量鑒定。國(guó)外對(duì)異養(yǎng)細(xì)菌的研究起步比較早。Kirchman等在近北極太平洋海洋生態(tài)研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，異養(yǎng)細(xì)菌會(huì)消耗10％～24％的初級(jí)生產(chǎn)力，可溶性有機(jī)物和溫度是細(xì)菌生長(zhǎng)速率的限制因子。David研究了在赤道太平洋西經(jīng)140度處，溫度對(duì)微食物環(huán)中異養(yǎng)細(xì)菌生物量和生產(chǎn)力的影響，發(fā)現(xiàn)可溶性有機(jī)碳對(duì)微食物環(huán)的碳和能量流動(dòng)有重要的作用.Bettina在1993年研究了淡水和海水交界處細(xì)菌生產(chǎn)力的控制因素，其中細(xì)菌生物量與溫度，有機(jī)物和葉綠素濃度有關(guān)。Richard研究了地中海東南部的盆地，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的豐度與葉綠素濃度并不是直接相關(guān)的，但平均細(xì)菌豐度與葉綠素濃度密切相關(guān)。Spainrad發(fā)現(xiàn)異養(yǎng)細(xì)菌會(huì)顯著影響光在水中衰減系數(shù)。Ulloa運(yùn)用米散射理論研究在三個(gè)不同海洋環(huán)境中，異養(yǎng)細(xì)菌平均散射貢獻(xiàn)達(dá)到10％，并討論了運(yùn)用葉綠素濃度來(lái)預(yù)測(cè)異養(yǎng)細(xì)菌散射貢獻(xiàn)的可行性。Morel發(fā)現(xiàn)在富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水域，細(xì)菌數(shù)量和葉綠素濃度存在相關(guān)性。

國(guó)內(nèi)從80年代開始對(duì)異養(yǎng)細(xì)菌開始研究。1982年陳篤等對(duì)東海大陸架上的異養(yǎng)細(xì)菌進(jìn)行了分類鑒定；1986年寧修仁等研究了長(zhǎng)江口的藍(lán)細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌生物量，1989年沈鶴琴等研究了異養(yǎng)細(xì)菌生物量，1993年肖天等研究了膠州灣異養(yǎng)細(xì)菌生物量和生產(chǎn)力，鄭天凌研究了臺(tái)灣海峽的異養(yǎng)細(xì)菌生物量和生產(chǎn)力，1997年楊燕輝等等研究了南海異養(yǎng)細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和原綠球藻生物量。寧修仁等研究了南海北部和珠江口的真光層的細(xì)菌生產(chǎn)力。2012年張霞等研究了珠江口異養(yǎng)細(xì)菌豐度與環(huán)境因子的耦合關(guān)系，通過(guò)分析細(xì)菌數(shù)量與不同粒徑葉綠素含量、溫度、鹽度和營(yíng)養(yǎng)鹽等環(huán)境因素的關(guān)系，研究了不同季節(jié)調(diào)控異養(yǎng)細(xì)菌的主要物理、生化因素及其耦合機(jī)制。2014年侯瑞等研究了源地沙塵對(duì)南海東北部海域異養(yǎng)細(xì)菌生物量及其群落結(jié)構(gòu)的影響。2017年季鳳云等研究了南海北部細(xì)菌豐度和細(xì)菌生產(chǎn)力分布及其環(huán)境因子的相關(guān)性，研究表明影響南海北部表層海水細(xì)菌總數(shù)和細(xì)菌生產(chǎn)力的主要因素是溫度、鹽度、硅酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽。2018年李祥付等研究了珠江口異養(yǎng)細(xì)菌空間分布特征及其調(diào)控機(jī)制，空間分布上豐度自河口上游至下游呈遞減趨勢(shì)，雨季出現(xiàn)異養(yǎng)細(xì)菌的異常高值，在季節(jié)分布上，其平均豐度春季最高，其次是夏季，冬季最低。

總而言之，目前對(duì)海洋異養(yǎng)細(xì)菌的研究主要通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)采集水樣，在實(shí)驗(yàn)室以專門儀器分析測(cè)試細(xì)菌，其測(cè)量精度高，但測(cè)量成本高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難以實(shí)現(xiàn)大范圍海域的同步取樣測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容