沉水植物化感作用抑制藻类生长的研究与应用

沉水植物是水生植物的重要组成部分。在富营养化湖泊中,沉水植物同浮游藻类竞争营养物质以及所需的光热条件,同时分泌出抑藻物质,破坏藻类正常的生理代谢功能,致使藻类死亡,抑制藻类水华发生。根据国内外相关报道,重点对9科15种沉水植物化感作用抑制15种藻类生长的研究进展进行综述。     

水生植物对淡水水华藻类化感效应的研究进展

化感效应抑制水体中的水华藻类近年来得到了广泛的关注。追溯了化感效应的来源,总结了化感作用的影响因素,抑制的机理进行归纳,综述了水生植物对蓝藻及绿藻的抑制效应,同时列举了释放途径,最后对其应用前景进行展望。     

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。     

三种化感物质对水华混合藻类以及多刺裸腹蚤的毒性作用

为使脂肪酸和酚酸类化感物质能安全有效地用于实际水体水华的预防和控制,以池塘水华混合藻类以及浮游动物多刺裸腹蚤为实验对象,考察了亚油酸、水杨酸和对羟基苯甲酸对两者的毒性作用.结果表明,亚油酸对池塘水华混合藻类具有极高毒,当0.3mg/L时,对水华混合藻类的最大抑制率达到87.6%,水杨酸与对羟基苯甲酸为中毒;化感物质两两联合作用时均具有协同抑藻效应,亚油酸与水杨酸联合协同抑制作用最强;3种化感物质也从不同程度上显示出对多刺裸腹蚤的毒性作用,但亚油酸对多刺裸腹蚤属于高毒,水杨酸以及对羟基水杨酸属于低毒,3者对多刺裸腹蚤的EC50 均明显大于对池塘水华混合藻类的EC50,表明了利用这3种化感物质(尤其是亚油酸)来开发生物除藻剂的巨大潜能,同时也说明在可除藻的浓度范围内对环境的不良影响可能较小.     

水生植物群落对水华藻类的化感抑制研究

选择5种高等水生植物水芹(Oenanthe javanica)、菖蒲(Acorus calamus)、水蕴草(Elodea densa)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata),构建3种不同类型的水生植物群落,A:菖蒲+穗状狐尾藻+水蕴草;B:水芹+穗状狐尾藻+黑藻;C:水芹+水蕴草+黑藻。研究3种群落种植水对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感抑制作用。结果表明:3种群落7 d、14 d、21 d种植水均显著降低水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的细胞浓度和叶绿素a含量(P<0.05),表明水生植物能够通过不断向水体中释放化感物质来有效地抑制藻类的生长。对水华鱼腥藻的抑制,群落A与B、B与C差异极显著(P<0.01),群落A与C差异不显著(P>0.05),对铜绿微囊藻的抑制3种群落间存在极显著差异(P<0.01)。从对2种藻的抑制效果来看,群落A表现出较好的抑藻效果,7 d、14 d和21 d种植水对水华鱼腥藻的抑制率分别为74.59%、85.50%和84.38%,对铜绿微囊藻的抑制率分别为73.59%、80.46%和89.49%。3种植物群落释放的化感物质可以显著降低2种藻的叶绿素a含量,表明植物释放的化感物质可以通过破坏藻类的光合系统来控制其生长。     

陆生植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

目前关于植物化感抑制藻类生长的研究主要集中于水生植物,陆生植物对藻类化感作用的研究相对较少.陆生植物具有分布广泛、生物量大、便于培植、容易收割、加工方便等特点,许多草本植物和木本植物体内含有丰富的化感物质,在抑制水中藻类生长和应急处置水华等方面具有良好的应用前景.根据国内外近年来对陆生植物关于抑制藻类生长的研究报道,按草本和木本分类,并以植物的科划分,较全面地评述了15科26种陆生植物化感作用的研究进展.     

植物化感作用及其在农业生态系统中的应用

介绍植物化感作用的概念、化感物质的种类、化感物质的释放、迁移和转化以及作用机制，并着重从人工混林农业系统、多作农业生态系统、防治杂草和植物病害、作物化感品种4方面概述了植物化感作用在农业生态系统中的应用。     

芦苇化感物质对藻类细胞膜选择透性的影响

以藻类渗出的K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度为表征,以ICP-MS检测为手段,研究了芦苇抑藻化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(eathyl-2-methyl acetoacetate, EMA)对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和普通小球藻细胞膜选择透性的影响. 结果表明, 在实验条件下, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻细胞经煮沸完全破坏细胞膜时K⁺渗出量为1 .45、1 .59 μg·(10⁹ cell)^-1, 当EMA浓度为2 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .38、1 .40 μg·(10⁹ cell)^-1,当EMA浓度为4 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .44、1 .58 μg·(10⁹ cell)^-1,离子渗出量达到完全破坏细胞膜最大渗出量的95%以上. EMA浓度为4 mg·L^-1时,普通小球藻的细胞内K⁺渗出量为0 .64 μg·(10⁹ cell)^-1, 仅为完全破坏细胞膜后K⁺渗出量的31 .5%. EMA对Mg²⁺、Ca²⁺的渗出量的影响规律与K⁺相同. EMA破坏了铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的细胞膜,但对普通小球藻的细胞膜透性没有显著影响.这是EMA选择性抑藻的机理之一.     

化感效应及其对藻类光合作用影响的研究进展

蓝藻"水华"问题的频繁发生,严重影响着水生态系统及人类生活。如何有效控制藻类生长、改善富营养化水体水质、恢复和维持水生态系统健康是亟需解决的水环境问题之一。利用植物之间的化感效应抑制藻类生长具有安全、高效和快速等优点,为控制藻类蔓延和水体富营养化治理提供了新的途径。文章以水生及陆生植物中所含抑藻物质展开分析,并阐述了化感效应的作用模式,认为化感效应作用时不仅具有协同与拮抗作用,而且具有专一性和累积性,为利用化感效应控制藻类生长提供了理论基础。同时,从捕光系统、电子传递两方面对化感效应影响藻细胞光合作用的机理进行了总结和分析,发现藻细胞光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)均会受到化感效应的破坏,并初步总结了化感效应破坏藻细胞光合系统的分子机制,以期为化感效应控制藻类生长的机制研究和有效改善水生态系统等提供借鉴。     

化感物质对硝酸还原酶活性影响的研究

３种来自小麦秸杆腐解过程中产生的化感物质,在不同浓度及不同ＰＨ条件下对硝酸还原酶活性的影响实验结果表明,阿魏酸在０．２６、２．５８、５．１５ｍｍｏｌ／Ｌ浓度下对硝酸还原酶活性均表现出一定的抑制作用,抑制率分别为０．５２％,１１．６％和９．０２％;     

壳聚糖纤维对芦荟大黄素吸附及其抑藻机理研究

针对蓝藻水华问题,选取壳聚糖纤维和芦荟大黄素为原材料,制备了负载芦荟大黄素的壳聚糖纤维（CS-AE纤维）.研究了壳聚糖纤维对芦荟大黄素的吸附效果以及复合材料对铜绿微囊藻的生长抑制能力.结果表明,芦荟大黄素可以有效地负载到壳聚糖纤维上,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温线模型,属于化学吸附.吸附平衡时间为240 min,最适吸附温度为30℃,芦荟大黄素的初始浓度为100mg·L^-1时,实际吸附量为19.06 mg·g^-1.抑藻实验表明,CS-AE纤维能够有效地抑制铜绿微囊藻的生长,当投加量为0.6 g·L^-1时,第12 d的抑藻率可达77.6%.实验期间,处理组中藻细胞膜结构发生改变,丙二醛（MDA）含量显著增加;叶绿素a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量逐渐下降,其中对藻胆蛋白的抑制率显著高于对叶绿a和类胡萝卜素的抑制率.藻细胞的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升高后降低的趋势;此外,CS-AE纤维能够有效去除藻毒素.综上推断,CS-AE纤维通过破坏铜绿微囊藻的细胞结构,光合系统,以及...     

土壤酚类污染物在电动力学作用下的迁移及其机理

通过小型实验研究并比较了土壤中苯酚和2,4-二氯酚在均匀和非均匀电动力学作用下的迁移特征和机理,分析了利用电动力学技术修复酚类污染土壤的可行性.结果表明,电动力学过程能有效地促进土壤中苯酚及2,4-二氯酚的解吸附和迁移,电渗析和电迁移是其主要的作用机理,其迁移效果与电动力学形式、污染物类型、土壤酸碱性质和电极反应等密切相关,可以采用适当的电动力学工艺修复含酚类化合物的污染土壤.     

高铁酸盐氧化絮凝去除藻类的机制

研究了高铁酸盐氧化絮凝去除水中藻类的机制.结果表明,高铁酸盐的强氧化性对藻类呼吸作用和生长方式有影响,同时其还原产物Fe(OH)3对藻类有絮凝作用,因此高铁酸盐对水中藻类的去除是氧化和絮凝协同作用的结果.采用聚合氯化铝(PAC)作絮凝剂,投加少量高铁酸盐可以明显地影响藻类细胞表面的电动电势,强化PAC的电位和絮凝效果.     

高岭土铝活化法制备改性粘土及其除藻机制

以焙烧高岭土为原料,通过酸-碱组合活化、原料复配、控温熟化等连续处理步骤活化高岭土中的铝制备改性粘土(MC)。采用正交试验设计对该方法进行优化,考察了制备条件对获得改性粘土除藻效果的影响规律,探讨了不同制备条件下获得改性粘土除藻效率差异的机制。结果表明,酸-碱组合活化pH值对改性粘土的除藻效率具有显著影响(P<0.05),控制碱中和后的pH£3.6获得改性粘土的除藻效率可达90%以上。通过分析改性粘土的理化特征及絮凝除藻时的絮凝体特征发现,在最佳制备条件下,高岭土矿晶中铝大量被活化,合成改性粘土的片层致密且卷曲、微表面粗糙,分散到海水中时活化单体铝(Al_a)、多羟基铝(Al_b)含量更高,粘土表面电性由负转为正,絮凝卷扫藻细胞的作用增强,因而合成改性粘土具有更高消除赤潮生物的能力。     

脂肪酸类物质的抑藻效应及其构效关系

研究了17种脂肪酸对产毒铜绿微囊藻、蛋白核小球藻以及斜生栅藻的抑制效应,比较了脂肪酸抑藻的构效关系.结果表明,17种脂肪酸单独作用对研究的3种藻均有一定的抑制作用,但对产毒铜绿微囊藻的抑制作用最强.脂肪酸类物质抑藻效应与其化学结构密切相关,脂肪酸不饱和程度越高抑制作用越佳,碳链越短抑藻效果越好,奇数碳脂肪酸的抑藻效果好于偶数碳脂肪酸.多种脂肪酸联合抑藻具有协同抑制作用.     

五种海洋微藻脂肪酸存在形式的初步研究

对五种海洋微藻的脂类组成进行了测定,微藻在确定的条件下生长,分别于指数生长前期和稳定期收获,采用超声波萃取法提取脂肪酸,应用GC及GC-MS技术进行定量和定性分析。结果表明,在两个时期取得的同种藻体中,各主要脂类化合物的量存在明显变化。由此可以看出,实验藻体中多数脂肪酸都参与组成储能物质;多不饱和脂肪酸主要是以储能物质形式存在,在细胞膜中存在较少。     

渤海富营养化现状、机制及其与赤潮的时空耦合性

通过对历年调查与监测数据的整理,从污染物源强、渤海富营养化状况、赤潮发生的时空分布三个角度,分析了渤海近岸海域富营养化的"压力—状态—响应"耦合作用机制。根据文献及调查资料研究渤海营养要素的来源及通量,指出渤海污染物主要来自于陆源输入,并且以河流携带的营养盐输入为主。在对渤海近岸海域历年营养盐含量及富营养化水平分析的基础上,结合赤潮发生的时空变化特征,就富营养化对渤海赤潮的诱导作用与耦合关系进行初步讨论。     

化感作用在赤潮调控中的意义及前景

简要概述了化感作用的定义、化感物质的种类及其作用机理,描述了化感物质在赤潮控制中的作用;集中综述了水生植物、微藻和细菌所产生的化感物质对赤潮生物的抑制或杀灭作用.强调了化感作用在赤潮调控中具有重要的意义和广阔应用前景,对化感作用的深入研究将可能开发出新型的赤潮控制技术.     

藻类对大型溞抵抗农药的毒理学影响及其机制

为探究藻类对大型溞农药抗性的影响及其机制,分别将5种淡水广布的甲藻、硅藻、绿藻、隐藻、蓝藻等量培育大型溞后,再将大型溞分别暴露于2种杀虫剂吡虫啉(水溶性)和氰戊菊酯(脂溶性)中,测定大型溞的半数致死剂量、化学计量比(P/C,N/C)和脂肪酸含量.研究表明:与生源性化学元素氮磷相比,N3不饱和脂肪酸能更好揭示大型溞对藻类的捕食关系;藻类的N3不饱和脂肪酸含量是影响大型溞对水溶性农药抗性的关键因子;大型溞对脂溶性农药的抗性差异比暴露在水溶性农药中更明显.因此,藻类的N3不饱和脂肪酸是预测大型溞对水溶性农药抗性强度的最佳因子,其有助于更准确地预测以不同藻类为食的大型溞食物链对自然环境中污染物的抗性和风险.