营养盐及Ca~(2+)对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响

为了解营养盐及Ca2+浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长及竞争关系的影响,以M11培养基为基础,设置了不同的营养盐水平和Ca2+浓度组,进行了2种藻的单独培养试验和混合培养试验。结果表明:在单独培养试验中,2种藻在试验Ca2+浓度范围内的生长规律均为:超富营养条件>富营养条件>贫营养条件,其中铜绿微囊藻的生物量总体表现为随Ca2+浓度的升高而减少,而斜生栅藻的生物量变化规律不明显;在混合培养试验中,贫营养水平条件下,在试验Ca2+浓度范围内斜生栅藻的竞争生长能力一直强于铜绿微囊藻,而在富营养和超富营养水平条件下,低Ca2+浓度组(≤20 mg/L)铜绿微囊藻的竞争生长能力强于斜生栅藻,高Ca2+浓度组(100 mg/L)其竞争生长能力不如斜生栅藻。     

鄱阳湖灰化苔草浸泡液对铜绿微囊藻的化感作用

在室内控温、控光条件下,研究鄱阳湖洲滩优势植物灰化苔草浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响。试验得到,灰化苔草浸泡液对铜绿微囊藻的抑制作用较高;枯灰化苔草浸泡液对铜绿微囊藻的抑制率在81%~88%,随浸泡液植物生物量含量的增加而增加,当浸泡液植物生物量含量大于24 g/L后对铜绿微囊藻抑制率差异较小;鲜灰化苔草浸泡液对铜绿微囊藻的抑制率大于90%,浸泡液植物生物量含量超过6 g/L时,对铜绿微囊藻抑制率差异较小;灰化苔草浸泡液中化感物质使微囊藻细胞直径较对照组减小8%~12%,藻细胞发生固缩现象;微囊藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性在0.57~1.14 U/106cell之间占对照组的30%~60%,藻细胞内氧化活性降低,胞内过氧化氢物不能及时去除在胞内积累,单位藻细胞丙二醛(MDA)增加3~4倍,藻细胞膜脂过氧化使藻细胞生长受到抑制。实验结果得到鄱阳湖洲滩优势植物灰化苔草在夏季将对蓝藻水华产生抑制作用,这为开发和利用鄱阳湖岸滩优势植物苔草生态控藻提供基础实验数据。     

氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响

通过批量培养实验研究了不同磷水平下N/P比对铜绿微囊藻(蓝藻)和斜生栅藻(绿藻)生长速率的影响,并在太湖蓝藻水华暴发期间,监测了梅梁湾和湖心区水体叶绿素a浓度和氮磷营养盐结构变化,以探讨N/P比对蓝藻优势形成的影响.结果表明, N/P比对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响并不表现在一个确定值上,而与水体氮磷的绝对浓度有关,在0.02mg/L磷浓度下,铜绿微囊藻和斜生栅藻在N/P比为4:1~32:1范围内生长速率均较低(0.067~0.074,0.018~0.022d-1),说明受到营养盐的限制;当磷浓度达到0.20mg/L时, 铜绿微囊藻在N/P比为32:1时生长速率达到最大值(0.240d-1),斜生栅藻在N/P比为64:1时生长速率达到最大值(0.380 d-1);而在磷浓度升高到2.00mg/L时,不同N/P比下铜绿微囊藻和斜生栅藻均达到最大生长速率(0.24~0.25, 0.378~0.381d-1),说明氮磷浓度均比较充足,N/P比对生长速率已经没影响.可见,氮磷浓度比N/P比对两种藻的生长影响更大.与斜生栅藻相比,铜绿微囊藻对氮磷营养的生理需求和最大生长速率均相对较低,属K策略物种,易在低氮磷浓度下形成优势.梅梁湾在水华暴发期间氮浓度一直远低于水华较轻的湖心区,而磷浓度远高于湖心区,进而导致梅梁湾N/P质量比(低于20:1)在水华期间一直低于湖心区(124:1),低N/P比是蓝藻水华暴发导致氮浓度下降,磷浓度升高的结果.     

荸荠对铜绿微囊藻的化感抑制作用研究

采取植物种植水培养、植物浸提液培养及植物共培养3种培养方式研究了荸荠对铜绿微囊藻生长的影响.结果发现:荸荠植株种植水、荸荠浸提液以及荸荠与铜绿微囊藻共培养均对铜绿微囊藻的生长产生了化感抑制作用.100%浓度的荸荠浸提液对铜绿微囊藻生长抑制率达到91.40%,而荸荠与铜绿微囊藻共培养时对铜绿微囊藻生长的抑制率为86.83%.这两者之间的差异并不显著,直接验证了荸荠能够通过不断地向水体中释放化感物质来长久、有效地抑制铜绿微囊藻的生长.     

氮磷形态与浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响

以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scendesmus obliquus）为研究对象,分别以硝酸钠、氯化铵和尿素为氮源,以磷酸氢二钾、甘油磷酸钠和三磷酸腺苷为磷源,配置不同浓度的氮磷培养基（氮浓度1.00,4.00,8.00mg/L,磷浓度0.20,2.00mg/L）,通过一次性培养实验研究2种藻氮、磷饥饿时对不同形态和不同浓度氮磷的生长响应.结果表明,2种藻对氮、磷的形态和浓度响应均不同,且藻种之间也有明显的响应差异.铜绿微囊藻在3种浓度硝酸钠培养下比生长速率无显著差异,而斜生栅藻的比生长速率在硝酸钠4.00mg/L时达到最高,说明1.00mg/L的硝酸钠已满足铜绿微囊藻对氮的生长需求,斜生栅藻对氮的需求高于铜绿微囊藻.铜绿微囊藻在1.00,4.00mg/L氯化铵和尿素培养下的比生长速率相同,且比生长速率和现存量均高于同浓度硝酸钠培养组,说明相比于硝酸钠,铜绿微囊藻更喜欢利用还原态的氯化铵和尿素.但当氯化铵浓度高达8.00mg/L时,铜绿微囊藻比生长速率低于相同浓度尿素和硝酸钠培养组,也低于低浓度氯化铵培养组,说明高浓度氯化铵不利于铜绿微囊藻的生长.然而,斜生栅藻在8.00mg/L氯化铵培养下比生长速率和现存量与尿素培养时无显著差异,而且均高于硝酸钠培养组,说明斜生栅藻对氯化铵的耐受能力比铜绿微囊藻高.3种形态的磷均能被铜绿微囊藻和斜生栅藻利用,但铜绿微囊藻用高浓度有机磷培养时的现存量更高,斜生栅藻则在高浓度无机磷培养下生长更好,说明铜绿微囊藻比斜生栅藻能更好的利用有机磷,高浓度的无机磷不利于铜绿微囊藻生长.太湖目前铵氮浓度降低显著,水体无机磷占比很低,溶解态有机磷浓度占比较高,这些都更有利于蓝藻形成优势.     

氮磷对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响

为了揭示不同营养条件下,藻类优势种的形成规律,选取了3种具有代表性水体的营养盐浓度,对于蓝藻水华的常见种铜绿微囊藻和绿藻水华的常见种四尾栅藻进行了竞争实验.通过竞争抑制参数对相互间的竞争关系进行了分析.结果表明,在贫营养水平下,栅藻的存在能够刺激微囊藻的生长,N/P值越小,刺激作用越明显,微囊藻也能刺激栅藻的生长;富营养水平下,竞争抑制作用与N/P有关;超富营养水平下,栅藻对微囊藻的抑制能力约为微囊藻对栅藻的抑制能力的3倍,N/P值的变化对竞争抑制作用的影响不明显.在较低氮磷浓度的水体中,微囊藻容易成为优势种,而在较高的氮磷浓度的水体中,四尾栅藻更容易成为优势种.     

鄱阳湖洲滩菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响

为了解鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响,通过控温、控光的无菌培养条件下,分析菰浸泡液中铜绿微囊藻细胞密度和藻细胞的理化指标的变化。实验结果表明,菰浸泡液对铜绿微囊藻的抑制率较高;培养到第7天时铜绿微囊藻的抑制率在81%～95%之间,并随菰浸泡液生物量含量的增加而增加,当菰浸泡液生物量8 g/L时铜绿微囊藻抑制率无显著差异(p0.05)。菰浸泡液对藻细胞产生化感作用可能的原因是化感物质使藻细胞内丙二醛(MDA)含量增加,细胞膜破坏,藻细胞直径缩短,这可能是化感物质导致藻细胞死亡的原因;在培养过程中观测到藻细胞胞外多糖含量增加,这将有利于微囊藻群体的形成而抵御化感抑制。可见,鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液可抑制铜绿微囊藻的生长,防止藻类水华;该研究也可为菰在水环境中控藻提供基础数据。     

氮磷限制对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

采用分批培养的方式研究了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)在氮、磷单因子营养限制条件下的生长和产毒情况.结果表明,氮限制对铜绿微囊藻的生长和产毒都有明显的抑制作用,而磷限制对其生长和产毒没有明显的抑制作用.在氮限制条件下,铜绿微囊藻的生物量仅为控制组的30%～50%,产毒量也仅为控制组的10%～60%;并且氮限制会促进细胞分裂,缩短细胞的生长周期.这可能是因为氮是铜绿微囊藻生长和产毒所必需的元素,直接控制着铜绿微囊藻的生长和产毒;所以若培养基中的氮浓度比较低,会直接导致微囊藻的生物量较少和产毒量比较低.磷限制甚至磷被耗尽时对铜绿微囊藻的生长和产毒都影响不大,这可能与铜绿微囊藻体内储存的含磷颗粒物有关.实验结果表明,在本实验条件下,水体中氮限制对铜绿微囊藻的生长和产毒影响较大.     

铜绿微囊藻生长特性研究

研究了pH,扰动及营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.结果显示铜绿微囊藻生长的最适pH为8.5～9.5,生长过程对水体的pH也会产生较大影响,总的趋势是使水体pH趋向于9～9.5;扰动对铜绿微囊藻生长的影响主要表现在生长滞后,但对其生长速率及生物量均无太大影响;增加磷浓度更易促进铜绿微囊藻的生长,氮对铜绿微囊藻的生物量则有较大影响.     

有机磷和无机磷对铜绿微囊藻生长的影响及动力学分析

以β-甘油磷酸钠和K₂HPO₄为例,研究了以有机磷或无机磷为磷源时,铜绿微囊藻的生长过程,并应用Monod模型对结果进行了动力学分析.根据计算,以K₂HPO₄为磷源时,铜绿微囊藻最大比增长率(μ_max)为1.107 d-1,对磷的半饱和常数(Ks)为0.004 8 mg/L;以β-甘油磷酸钠为磷源时,铜绿微囊藻μ_max为0.882 d-1,Ks为0.006 5 mg/L.在一定质量浓度范围内,铜绿微囊藻的最大现存量及最大比增长率均随磷质量浓度的增加而增大;在试验条件下铜绿微囊藻达到90%μ_max时,ρ(K₂HPO₄)为0.042 mg/L,ρ(β-甘油磷酸钠)为0.059 mg/L;此外,磷形态及其质量浓度对铜绿微囊藻的指数增长时间影响较大,从而对其最大现存量造成影响.      

穗花狐尾藻化感作用对铜绿微囊藻光合效率的影响

共培养条件下,采用叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究穗花狐尾藻分泌的化感物质对铜绿微囊藻光合效率的影响,其中叶绿素荧光参数包括qN（非化学淬灭）、YⅡ（有效量子效率）、Fv/Fm（最大量子产量）、F＇v/F＇m（光系统Ⅱ有效量子产量）和快速光响应曲线.3 d共培养处理期间,铜绿微囊藻叶绿素含量及叶绿素荧光参数都受到不同程度...     

基于Logistic方程描述的鱼食和阿特拉津共同作用对铜绿微囊藻生长的影响

在养殖水域中地表径流等可引起水域中除草剂浓度升高,威胁养殖水环境的生态平衡.为评价阿特拉津和鱼食在水环境中的生态风险,以ρ（阿特拉津）（0、5、10、20和40 μg/L）及鱼食（鱼食为MⅡ培养基中的氮、磷营养源）投加量（0.05、0.20 g;d < 0.85 mm）为变量,基于Logistic方程探讨阿特拉津和鱼食共同作用下铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的生长,并研究藻类生长对鱼食营养盐的利用.结果表明:在ρ（阿特拉津）为0~40 μg/L范围内,铜绿微囊藻生长曲线均可用Logistic方程描述（R2=0.975~0.996）;一般情况下,基于Logistic方程得到的比生长速率、增殖速率和抑制率拟合公式均可描述相应实测值的变化,相关性分析得到的拟合值与实测值相关系数（R2）分别为0.861~0.992、0.381~0.839和0.621~0.839.相同ρ（阿特拉津）下,鱼食投加量对藻细胞密度有显著影响（P < 0.05）,Logistic方程拟合得到的理论最大藻细胞密度（K）随鱼食投加量的增加而增大.相同鱼食投加量下,ρ（阿特拉津）为5~40 μg/L时对藻类生长有抑制作用,随ρ（阿特拉津）增加,抑制强度逐渐升高,藻细胞密度越低,最大藻细胞密度随ρ（阿特拉津）的增加而减小.藻细胞密度与PO₄3--P利用量之间关系可用方程N=a×△cb描述,R2为0.23~0.99;藻细胞密度与NH₄+-N利用量之间关系可用方程N=a+b×△c描述,R2为0.04~0.99;藻细胞密度与TN/TP、NH₄+-N/TN和PO₄3--P/TP的关系均可用幂函数方程N=a"xb'描述,R2分别为0.72~0.78、0.66~0.83和0.55~0.56.研究显示,Logistic方程可用于分析阿特拉津和鱼食对铜绿微囊藻生长的影响,且藻类生长与营养盐质量浓度之间存在一定的定量关系.      

铜绿微囊藻生长的营养动力学

应用Monod方程考察氮、磷营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.分别计算得到铜绿微囊藻对总磷的半饱和常数Ks_P与对总氮的半饱和常数Ks_N.结果表明:Ks_N>Ks_P,说明总磷对铜绿微囊藻生长的影响大于总氮.铜绿微囊藻的现存量(X)与特定增长率(μ)随着总磷或总氮浓度的升高而升高,但都存在拐点.当总磷或总氮为单一限制性底物时,铜绿微囊藻特定增长率快速增加的总磷与总氮浓度区间分别为:0.005～0.2mg/L与0.01～2mg/L;由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数)的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素,而应结合氮、磷浓度与氮磷比进行综合考察确定.     

填充床放电等离子体反应器对铜绿微囊藻的生长抑制

研究了放电等离子体反应器中气量和填加固体玻璃球介质对铜绿微囊藻生长抑制和过氧化氢产量、能量与pH对藻生长抑制,以及填充床反应器对藻叶绿素a和细胞数的影响.结果表明,气量的增加和玻璃球介质的填加虽然提高了放电等离子体反应器处理当天对藻生长抑制的效果,但作用不明显;而随着处理后放置培养时间的增加,藻的光密度先略微增加后显著下降,在气量为0.75 m3/h的填充床放电等离子体反应器中,处理40 min后的样品在放置培养到第5 d时,藻的光密度去除率达到了87.3%;过氧化氢产量也随气量的增加和玻璃球介质的填加而得到提高,尤其是固体玻璃球介质的填加使得放电40 min时(气量为0.75 m3/h),过氧化氢的浓度即从无添加玻璃球介质时的4.6μmol/L提高到了38.3μmol/L,进而提高系统在处理后放置培养过程中过氧化氢对藻的破坏作用;向填充床放电等离子体反应器注入的能量越大,藻生长抑制的效果越明显;弱碱性处理条件对藻生长抑制的作用比弱酸性明显,且酸性溶液在处理当天pH升高,碱性溶液降低,但在放置培养期间均趋于中性;该填充床反应器对藻叶绿素a浓度和细胞数的去除效果显著,在处理40 min后放置培养的第5 d,叶绿素a浓度和细胞数去除率全部达到100%.     

豆瓣菜有机提取物对铜绿微囊藻的抑制及成分初步分离

探讨了豆瓣菜(Nasturtium officinale)有机提取物对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响,从总氮、总磷、叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、多糖含量、藻胆蛋白含量、抗氧化系酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)活性、丙二醛(MDA)含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和酸性磷酸酶(ACP)活性的变化研究了其抑制机理,随后比较了不同分离相的抑藻活性.结果表明,豆瓣菜有机提取物对铜绿微囊藻具有较强的抑制效应,2 g·L~(-1)组在第10 d的抑藻率为67.62%;排出了营养的影响,认为抑制作用主要是由化感作用引起的.培养过程中,藻体中叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、多糖含量和藻胆蛋白含量下降,藻体中SOD、CAT、POD、GS和ACP活性和MDA含量均呈先升高后降低的趋势.豆瓣菜有机提取物可显著抑制铜绿微囊藻的生长,其中存在的弱极性物质可能是其抑制藻类生长的主要原因.     

金鱼藻与铜绿微囊藻共生情况下的化感作用

研究了金鱼藻(Ceratophfllum demersum)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共生时二者之间的相互作用.通过追踪测定铜绿微囊藻的藻细胞密度、叶绿素a浓度、藻胆蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量,研究了金鱼藻对铜绿微囊藻的化感作用机制,以及铜绿微囊藻对金鱼藻生长的胁迫.结果表明,金鱼藻对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,作用96 h后藻细胞完全死亡;排除营养和光的竞争影响,认为抑制作用主要是由化感作用引起的.培养过程中,铜绿微囊藻叶绿索a和藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蛋白)都有不同程度的损伤;作用末期,藻蓝蛋白的损伤程度最大,叶绿素a次之.藻细胞SOD活性以及MDA含量均呈先升高后降低的趋势.铜绿微囊藻对金鱼藻也有一定胁迫作用,使其生长量减少,叶绿素a、类胡萝卜素含量降低.     

鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系

为了研究鄱阳湖水体的富营养化状态与水位变化的响应关系,基于2009-2016年鄱阳湖15个长期监测点的调查数据,采用TLI（综合营养状态指数）法评价了鄱阳湖水体的富营养化状态,并应用主成分分析（PCA）探讨了鄱阳湖富营养化状态的时空变化特征及其与水位的关系.结果表明:①从年内变化来看,鄱阳湖除冬季（1月）处于轻度富营养化状态,其余3个季节均处于中营养状态,其中,夏季（7月）富营养化程度最低是由于其水位较高、换水周期快所致,冬季处于轻度富营养化是由于水位降低导致的营养盐浓度升高以及湖泊沉淀物的再悬浮和营养盐的释放;从年际变化来看,除2011年、2012年及2014年鄱阳湖处于轻度富营养化状态外,其余年份均处于中营养状态.②从空间上来看,鄱阳湖湖区整体处于中营养状态,空间差异不大,湖区中部东侧富营养化程度最高.③在年内季节变化上富营养化程度与水位呈负相关,富营养化的空间分布特征与水位关系较小.研究显示,鄱阳湖整体富营养化程度不高,但有向富营养化湖泊发展的趋势,建议通过控制湖区污染源来减轻其富营养化程度.      

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

低光低温联合作用对铜绿微囊藻复苏能力的影响

运用正交实验设计方法研究了低温低光联合作用对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 905,以下称905)生长与光合活性的影响.采用比色法测定了铜绿微囊藻细胞叶绿素、类胡萝卜素的含量及组成比例,同时使用植物效率分析仪(Water-PAM)测定了905细胞的光合活性,并通过回复培养验证了其光合作用回复的能力.结果表明,相对于正常培养条件,低温低光对M.aeruginosa的生长均有不同程度的抑制作用,在9℃各处理组中,M.aeruginosa基本无法生长,因此可推测905细胞生长的温度阈值应高于9℃.在12℃各处理组中,光强为影响905细胞生长的主要因子,12℃、100 lx能促进其初期的生长,据此推测这一条件可能为微囊藻复苏的起始条件.15℃、100 lx处理组中,藻生长最快,生物量(以叶绿素a计)最大值为0.88 mg/L左右,分别为其他处理组的2～17倍;并且在15℃各处理组中,905细胞在"微光"(100 lx)处理组中叶绿素含量,电子传递速率及最大光量子产量均高于"低光"(500 lx)处理组,显示出相对于"低光"条件,铜绿微囊藻对"微光"的适应性更强.而回复培养的数据显示,9℃和12℃处理组样品在5 d内能迅速恢复其生长与光合活性,并最终与15℃处理组样品同样,荧光量子产量最终保持在0.55～0.6左右,并能稳定生长.研究结果对揭示铜绿微囊藻对湖泊底泥中越冬环境条件的耐受阈值及复苏的起始条件有重要意义.