陆生植物化感作用抑制有害藻应用研究进展

植物化感物质由于对藻类抑制的高效性和选择作用性,以及对环境无污染等特点而备受关注,有望成为具有应用价值的安全性生物抑藻技术。文章探究了利用植物化感作用抑制有害藻类生长的进展,从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面分析了化感抑藻作用效果的评价方法,重点阐述了陆生植物对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用,包括草本植物中一些农作物和药用植物以及木本植物中的常见树木,同时对这些陆生植物中所含抑藻物质开展了探索与分析,为开发新的抑藻制剂提供理论指导,深入讨论了陆生植物化感物质抑制丝状藻的潜在价值,实现了抑藻对象的多元化,提出了陆生植物化感抑藻研究中存在的主要问题,并对其应用前景进行展望。     

水生植物化感抑藻作用机制研究进展

富营养化引起的藻华问题是当前许多水体面临的重大环境问题。化感抑藻现象的发现为这一问题的解决提供了一种新思路。目前,已发现很多水生植物具有化感抑藻效应,通过恢复受污染水体的水生植被群落来进行水体修复的工程案例逐渐增多,但对水生植物抑藻机制的研究还不够深入,化感作用机理的揭示对于藻生理生态研究和水华的控制有重要意义。文章主要从生理生化的角度介绍最近几年水生植物及其化感物质的抑藻机制研究进展,指出化感物质可能的抑藻机制,包括:化感物质对细胞膜,呼吸作用和光合系统Ⅱ(PSⅡ)造成影响,化感胁迫后胞内活性氧(ROS)水平升高而导致藻氧化胁迫,NO作为化感作用的信号分子,介导藻细胞的程序性死亡。不同化感物质作用靶点的探寻,化感物质在胞内转化途径,化感物质介导信号分子调控网络以及化感物质诱导的程序性死亡的研究将会是今后化感抑藻机理研究的重要方面。     

利用小麦秸控制赤潮生物生长的研究

以球形棕囊藻为研究对象,探讨了小麦秸用于赤潮生物控制的可行性,研究了微生物、吸附作用在抑藻效应中的可能作用,运用扫描电子显微镜观察了小麦秸对藻细胞形态的影响,对小麦秸抑藻机理进行了分析和讨论。结果表明,小麦秸是一种比较理想的抑藻材料,无需微生物的降解,适度切割后能够吸附藻细胞、释放出抑藻活性物质,从而有效控制赤潮生物——球形棕囊藻的生长。抑藻活性物质的释放是小麦秸抑藻的主要机制。     

湖库富营养化生物控藻技术的研究进展

随着湖库水体污染日益严重,水体富营养化程度不断加剧,蓝藻水华日益频繁,其造成的生态、资源、环境问题以及重大的经济损失已引起高度重视。生物控藻技术主要是通过水生生物调整生态系统群落结构从而抑制蓝藻水华,因其具有效率高、成本低、二次污染风险低等特点,已成为近年来水体富营养化控制技术的研究热点。从生物控藻方面综述了生态浮岛除藻技术、水生植物竞争抑藻技术、滤食性鱼类控藻技术以及微生物溶藻技术等湖库原位控藻技术,总结了国内外在微生物控藻技术方面的最新研究进展,以期为湖库富营养化治理提供理论依据和技术支撑。     

金鱼藻对5种水华微藻生长的抑制作用

采用共培养方法,研究了新鲜金鱼藻和其水溶性抽提液对颤藻、水华束丝藻、衣藻、实球藻和纤维藻等5种水华微藻生长的影响。在此基础上,分析了金鱼藻干粉末的甲醇提取物作用下5种水华微藻的生长。同时,研究了金鱼藻种植水的中/酸性-氯仿萃取物对5种微藻生长的影响。结果表明,共生条件下金鱼藻能显著抑制5种水华微藻的生长。第8天,20 g/L的新鲜金鱼藻和金鱼藻水溶性抽提液对5种水华微藻的生长抑制率超过42%。在4.8 g/L时,金鱼藻甲醇提取物对颤藻、水华束丝藻、衣藻、实球藻和纤维藻的生长抑制率分别为54.6%、46.1%、50.3%、52.1%和68.0%。金鱼藻种植水的中/酸性-氯仿萃取物均具有明显的抑藻活性。     

玉米秸秆对塔玛亚历山大藻生长的影响及化学基础研究

以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为材料,观察了玉米茎秆和玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的影响,比较了灭菌、未灭菌玉米叶的抑藻活性,并对玉米叶抑制藻类生长的化学基础进行了分析,以期为筛选和发现新的高效除藻剂提供思路.结果表明,玉米秸秆能显著抑制塔玛哑历山大藻的生长,玉米叶的抑藻作用强于玉米茎秆.0.5 g/L玉米叶对密度为1.69×106个/L的塔玛亚历山大藻的生长有明显的抑制作用.灭菌、未灭菌玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用无明显差别,表明微生物小是玉米秸秆发挥抑藻作用的主要原因.玉米叶不同溶刺粗提物对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用不同,石油醚、二氯甲烷空粗提物的抑藻活性明显强于乙酸乙酯和正丁醇粗提物.GC-MS分析结果显示.石油醚、二氯甲烷粗提物中主要含十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、棕榈酸等脂肪酸类物质,提示长链脂肪酸可能是玉米秸秆抑藻的主要化学成分.     

淡水高等水生植物对浮游藻类化感作用评述

如何有效地去除富营养化水体中频繁出现的藻华,已成为水环境治理中的一个迫切需要解决的问题。本文介绍了植物化感抑藻领域的研究现状,归纳总结了具有抑藻活性的水生植物种类;讨论了水生植物释放的化感物质及其特性;阐述了环境因素对水生植物化感抑藻作用的影响;指出目前水生植物化感抑藻研究中存在的问题,并提出了展望。     

玉米秸秆对塔玛亚历山大藻生长的影响及化学基础研

以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为材料,观察了玉米茎秆和玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的影响,比较了灭菌、未灭菌玉米叶的抑藻活性,并对玉米叶抑制藻类生长的化学基础进行了分析,以期为筛选和发现新的高效除藻剂提供思路.结果表明,玉米秸秆能显著抑制塔玛亚历山大藻的生长,玉米叶的抑藻作用强于玉米茎秆.0.5 g/Ｌ的玉米叶对密度为1.69×１０６ 个/L的塔玛亚历山大藻的生长有明显的抑制作用.灭菌、未灭菌玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用无明显差别,表明微生物不是玉米秸秆发挥抑藻作用的主要原因.玉米叶不同溶剂粗提物对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用不同,石油醚、二氯甲烷粗提物的抑藻活性明显强于乙酸乙酯和正丁醇粗提物.GC-MS分析结果显示,石油醚、二氯甲烷粗提物中主要含十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、棕榈酸等脂肪酸类物质,提示长链脂肪酸可能是玉米秸秆抑藻的主要化学成分.     

紫外线对铜绿微囊藻的抑制效果及特性研究

采用紫外平行光仪辐照方法,研究紫外线对"水华"蓝藻中常见的铜绿微囊藻生长的抑制效果,并探讨紫外线对藻沉降性能、叶绿素、藻胆蛋白的影响,以及藻生长光照条件对紫外线抑藻效果的影响.结果表明,紫外线对铜绿微囊藻的生长具有显著抑制作用,150 mJ/cm<'2>紫外剂量下,藻细胞个数被控制于初始水平,藻生长受抑制,如增加紫外剂...     

有效微生物群(EM)抑藻效应研究

通过细胞液体培养系统地考察了有效微生物群(EM)对3种常见"水华"藻类生长的抑制作用及适宜条件。实验结果表明:EM能显著抑制衣藻、四尾栅裂藻和盘星藻的生长,培养7d时,3种藻类生物量平均降低率分别达46 80%,99 07%和97 17%;培养温度、培养时间、EM投加量及培养基pH等对EM的抑藻作用均有不同程度的影响。EM发挥良好抑藻作用(绿藻)的适宜条件:培养温度为30℃,培养时间≤5d,EM投加量(V(EM)∶V(源水))为1∶1000～1∶10000,培养基pH为6 0～8 0。      

溶藻细菌L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应

从等体积不同密度的溶藻细菌L7菌液中提取胞内、胞外代谢物,分别加入等体积等密度的水华鱼腥藻中连续培养7d,研究L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应。2.78×105~2.78×10 7cfu/mL的L7胞内代谢物能显著促进藻生长和异形胞分化,到培养结束藻密度为对照组的1.7~1.98倍;异形胞数最大可为对照组的2.31倍。2.78×10 8、2.78×10 9cfu/mL的L7胞内代谢物能抑制藻生长,藻密度最低为对照组的58%;能极显著抑制异形胞分化,可不形成异形胞。2.78×10 5~2.78×109 cfu/mL的L7胞外代谢物能极显著抑制藻生长和异形胞分化,藻密度最低为对照组的0.63%,不形成异形胞;藻丝的藻细胞间隔变模糊,藻细胞变大变形,并有大量的单个球形藻体散落。L7主要通过分泌胞外代谢物溶藻,菌胞内代谢物对藻生长有"低促高抑"的作用。     

水库大型围隔放养鲢鱼、鳙鱼控藻的研究

为减轻水源地水华的发生,在天津于桥水库建立了10个300m2大型围隔,分别放养密度为0,10,30,60g/m3的鲢鱼、鳙鱼进行控藻试验.结果表明,无鱼围隔内的蓝藻比例上升并形成微囊藻水华,各有鱼围隔内蓝藻比例始终保持在低位水平.与此同时,鲢鱼、鳙鱼的滤食导致小型藻类的大量增长进而造成藻类总生物量及叶绿素a不同程度地升高.由此可知,鲢鱼、鳙鱼适用于控制蓝藻水华而非藻类总量.     

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...     

再生水补给水体中丝状藻爆发成因分析:以华南某水体为例

利用再生水作为河流、湖泊补给水已成为城市水环境治理的重要措施,但是再生水的汇入也为一些水体带来了"藻华"爆发的风险。针对再生水补给水体中易出现的丝状藻"藻华"现象,以华南地区某再生水补给的河流水体为例,通过现场调研和实验室实验,分析了丝状藻的生长模式及爆发成因。研究结果表明:丝状藻生长过程分为休眠、萌发、扩增和爆发4个阶段,在前3个阶段,丝状藻底部附着在河流底泥上并不断向水中分生出丝状体,积累到一定程度后挣脱底质上浮形成爆发。水网藻是案例河段"藻华"中的优势种类,生长速率和最大密度都远远高于伴生种类单歧藻,属于丝状藻"藻华"藻;水网藻的最适生长温度在25℃左右,但在15℃的低温下也具有生物量扩增能力;丝状藻的低温生长优势、在底质上的锚定和底质表面充足的光照是案例河段丝状藻"藻华"爆发的主要原因;建议通过底质铺设砾石层、抚育耐寒型沉水植被和以丝状藻为食的水生动物及采取早期生物量监控预警等措施对丝状藻"藻华"进行控制。     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.     

三峡水域氮磷污染对水华暴发/消涨行为的协同影响

藻类生长/消退与藻类对氮、磷的吸收比率ω₁和ω₂相关,ω_i正/负增长分别对应藻类生长时从水体中吸收氮磷的加速阶段和藻类分解时向水体释放氮磷的消退阶段,在特定磷氮比(P/N)范围出现ω₁和ω₂同时突变有可能从理论上解释水华的暴发/消退.根据三峡流域实测数据和藻类吸收氮磷的关联函数,在三维空间表征了随氮磷浓度协同作用导致的ω₁和ω₂在特定P/N区域同时突变所揭示出的水华暴发/消退现象,从而直观、合理地解释了:①适当的P/N范围才可能暴发水华;②如果P/N区间同时满足ω₁和ω₂正向急剧增长的要求,藻类疯长,而ω₁和ω₂同时朝负值方向急剧降低,水华消退;③水华暴发/消退的速率为同一数量级,且水华暴发/消退在氮、磷浓度达到某一敏感范围时将表现出明显的周期性振荡.这些性态可能更真实地反映出水华暴发/消退时藻类对营养盐的吸收/释放机理.     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes——A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.     

水源地原位控藻技术的比较与选择

近年来,各地一些大的湖泊、水库相继出现较为严重的藻类水华现象,导致高等水生植物消亡,破坏了水体景观,直接危害水源水质,更甚威胁到居民饮用水安全。通过对水体环境中藻类生长繁殖的机理分析,各类控藻技术优劣的比较,依据水源地类型和水体特征,提出控藻技术的相应选择。     

水动力条件对藻类生理生态学影响的研究进展

湖泊和水库等水体富营养化通常会引起藻类水华暴发. 已有较多研究总结了光照、温度、营养盐等环境因素对藻类水华发生的影响方面的进展,但缺乏对水动力因素影响藻类生理生态学乃至水华发生等方面的研究总结. 本文通过梳理水动力条件对藻类生长、种群结构的影响及其作用机制,以及临界流速和人工混合对藻类的影响等方面的研究发现:在藻类生理学方面,水动力条件主要影响藻类的生长、细胞形态、营养盐吸收、光合作用活性和酶活性的变化;在藻类生态学方面,不同藻类对应的临界流速有所差异,水动力条件的变化会导致优势种之间的转变;人工混合使局部水体藻细胞密度降低进而改善水质. 对今后的研究热点进行展望:后续仍需进一步研究水动力条件对藻类生理的影响,不仅是酶活性和相关物质的吸收,还应包含胶被、产毒特性和基因序列等方面;应用于实际湖库的临界流速、水体扰动方式、扰动时间、扰动频率和最佳深度的探究,旨在推进藻类水华控制、保障水质安全等方面的相关研究.      

蓝藻水华及其降解对沉积物-水微界面的影响

模拟研究了不同条件下,蓝藻水华及其降解过程对沉积物-水微界面的影响.采用丙酮法测定水体中叶绿素质量浓度,溶解氧微电极测定界面溶解氧质量浓度,毫米级分层测定沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.结果表明,蓝藻水华及其降解过程改变了界面附近溶解氧环境和表层约3 mm深沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.扰动在蓝藻水华降解过程和C、P营养盐与Fe、Ca、Mg、Al和K等金属元素的早期成岩过程中起着重要作用.遮光加速了蓝藻降解,并且削弱了扰动的影响.无处理对照组沉积物表面出现了一层底栖藻,底栖藻的光合作用产生了氧气,造成表层1 mm沉积物中大部分营养盐与金属元素质量浓度和处理组间的显著性差异.相关分析结果表明,沉积物中P的垂直分布与Mn显著相关,其次是C.高分辨率研究结果可见,蓝藻水华及其降解过程在毫米级厚度内即对沉积物-水界面产生了影响.