光照与磷的交互作用对两种淡水藻类生长的影响

采用一次性单种培养的方法,研究了磷和光照对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长以及叶绿素形成的影响.结果表明,光照水平的提高能够提高藻类最大比增长率,延长藻类指数生长期;但达到一定水平后,光照水平的增加会抑制单细胞藻类体内叶绿素的合成.在试验设定的浓度范围内,磷对藻类最大比增长率的影响不大;而不利于藻类叶绿素的形成.对于铜绿微囊藻的生长,磷与光照表现出明显的交互作用,但对于四尾栅藻,二者的交互作用并不明显.     

Fe~(3+)对铜绿微囊藻生长的影响

实验主要研究培养基中不同Fe3+浓度对铜绿微囊藻生长的影响。试验采用0,10,100,1000,10000,30000 nmol/L6个不同Fe3+浓度培养处理,对铜绿微囊藻的生物量,叶绿素a质量浓度,培养基中N、P的含量等分别进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同Fe3+浓度处理下铜绿微囊藻细胞的表面结构。结果显示,Fe3+浓度在0～1000 nmol/L范围内,铜绿微囊藻的生长受到抑制,而Fe3+浓度增加到30000 nmol/L时,在培养的前20天内促进了铜绿微囊藻细胞的生长,但随后生物量和叶绿素a的质量浓度突然下降。根据电子显微镜的照片分析,这个现象很可能是因为细胞死亡或自溶所致。试验的结果表明,介质中过高的Fe3+浓度可以加剧水环境的恶化。     

DBP对铜绿微囊藻生长和抗氧化酶的影响

文章研究不同浓度邻苯二甲酸二丁酯对铜绿微囊藻生长、叶绿素a含量、藻液中可溶性磷含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性的影响。结果表明:和对照组相比,DBP在较低浓度范围内(1~4 mg/L)促进铜绿微囊藻的生长特性、SOD和CAT的活性;然而较高浓度的DBP(8 mg/L)却对藻类的生长表现出抑制作用,同时还会降低SOD、CAT的活性。这表明:随着浓度的增加,DBP对铜绿微囊藻生长的影响呈现先促进,后抑制的效果。研究结果可为水华化感抑制剂的研发和安全使用提供理论指导作用,同时对全面了解水华暴发机制有一定的意义。     

流速与温度的交互作用对铜绿微囊藻生长的影响

试验通过室内模拟,研究了流速与温度对太湖水中铜绿微囊藻生长的影响。试验结果表明：在光照度为3300lx、光暗比为10h：14h、氮磷浓度满足藻类生长需求的条件下。流速、温度对藻类生长的均有一定的影响,但流速的影响作用更为显著。因此,治理湖泊水体富营养化可从改变湖泊水流流态方面着手。     

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.     

TTPC对铜绿微囊藻生长及生理的影响

试验设定了6个TTPC浓度梯度处理组和1个对照组,研究十四烷基三丁基氯化鏻(TTPC)对铜绿微囊藻(FACHB469)生长及生理的影响。结果表明当TTPC浓度超过0.6 mg/L时能有效地抑杀铜绿微囊藻,当TTPC浓度为0.8 mg/L,藻细胞与药剂接触时间96 h,相对抑制率达84.68%,同时铜绿微囊藻的可溶性蛋白质量分数、叶绿素a含量及总糖质量分数与对照组相比均显著下降(p<0.05)。根据以上实验结果,我们结果推测TTPC杀藻机理可能是通过阻碍藻细胞生命活动所必需的蛋白合成,抑制叶绿素a的合成,导致藻细胞生命活动所需糖类等物质含量急剧降低,从而使藻细胞生命过程受到阻塞,最终破坏整个藻细胞。     

缺磷及高光照条件下紊动对铜绿微囊藻生长的影响

通过试制隔栅搅拌模拟紊动装置,设置格栅转动频率为0,500,1000,1500Hz（对应紊流能量耗散率范围0～8.93×10^-3m²/s³）,研究高光照与缺P的不利环境条件下紊动对铜绿微囊藻生长的影响.结果发现,在高光照（8000lx）下,微囊藻生长明显受到抑制,静止条件下藻浓度仅为正常光照的47.7%,但紊动可一定程度上减缓高光环境的影响,其中高光照下1000Hz组藻浓度最高,相对静止提高了1.8倍.高光照试验组的叶绿素a含量是正常光照条件1.52~1.78倍,因此高光照并未促进藻细胞的生长分裂,而叶绿素a的大量累积可能是铜绿微囊藻应对高光照不利条件作出的抵御反应.在缺P条件下,藻生物量仅为正常营养条件1/6~1/4,但随紊动强度增加,藻生物量略有增加,而叶绿素较初始浓度增加明显,其中1000Hz组生长情况最好.水体紊动可缓解高光照、缺P等恶劣环境条件对铜绿微囊藻生长的抑制,叶绿素a的累积可能是藻细胞对不利环境条件的响应.     

不同质量浓度的磷对铜绿微囊藻生长及细胞内磷的影响

通过室内模拟的方法研究了在磷质量浓度不同的水体条件下,在铜绿微囊藻水华形成过程中微囊藻的增殖特征及细胞内磷、可溶性磷的变化特征.在模拟的太湖水体中,随着外源磷的增加,藻生长最终限制因素由磷限制(ρ(TP)≤0.045 mg/L)发展到光限制(ρ(TP)≥0.445 mg/L),而ρ(TP)=0.445 mg/L是微囊藻最适生长浓度;同时,微囊藻细胞内磷含量(QP)、水体可溶性磷(DTP)也随藻类生长而发生变化,在水体ρ(TP)＜0.445mg/L时,细胞内磷对微囊藻增殖有促进作用,而在ρ(TP)＞0.445 mg/L的水体中,磷对微囊藻增殖有抑制作用.     

磷限制下光照和温度对水华鱼腥藻生长动力学的影响

磷、光照和温度是淡水水体藻类生长的关键环境因素,但磷限制下光照、温度交互对藻类生长动力学的影响鲜有报道.以水华鱼腥藻(Anabaena flosaquae)为研究对象,通过机制实验与模拟分析,发现光照条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长温度为20℃;温度条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长光照度为3 000 lx;但光照度过高,超过水华鱼腥藻光饱和点会抑制鱼腥藻的生长,生物积累量显著减少.通过拟合模型可知光热交互作用下水华鱼腥藻最适温度、光照度分别为21.03℃±1.55℃、2 675.12 lx±262.93 lx,该参数值接近春末夏初水体实际的光热条件.模型将为进一步预测水华鱼腥藻水华提供重要基础.     

铜绿微囊藻对磷酸盐的代谢及动力学研究

文章主要分析了水体磷浓度对铜绿微囊藻营养盐吸收代谢的影响,发现在一定范围内铜绿微囊藻对水体磷的吸收比率与水体磷浓度成正比,铜绿微囊藻对水体中磷营养盐的吸收比率在叶绿素-a达到最大现存量时,数值虽然有小幅上扬,但是没有出现激增的情形。通过Droop模型研究发现铜绿微囊藻的最小限制性细胞磷份额为0.028mg/L。     

混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应

选取SP(螺旋霉素)和AM(阿莫西林)为目标化合物,研究二者的混合物对铜绿微囊藻的生长、Chla(叶绿素a)合成及微囊藻毒素合成与释放的影响. 结果表明:SP与AM以等毒性〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7,ρ(SP+AM)为4~15 μg/L〕混合时,铜绿微囊藻的生长及Chla的合成均受到抑制,并且ρ(SP+AM)越高,抑制作用越明显,在ρ(SP+AM)为15 μg/L时生长抑制率最大,为109.86%;SP与AM以等浓度〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶1,ρ(SP+AM)为1~10 μg/L〕混合,ρ(SP+AM)≤4 μg/L时促进铜绿微囊藻的生长,ρ(SP+AM)为1 μg/L时促进作用最明显,铜绿微囊藻的比生长率高出对照组39.13%;ρ(SP+AM)≥5 μg/L时则抑制铜绿微囊藻生长;而Chla的合成在各试验浓度下均受到抑制. SP与AM对铜绿微囊藻的联合毒性表现为拮抗作用. 混合抗生素在各试验浓度和混合配比条件下,均导致藻细胞内藻毒素合成量的上升,并引起胞外藻毒素的释放量增加,ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7且ρ(SP+AM)为5 μg/L组释放比例最高,达到37.96%. 因此,混合抗生素的存在可导致铜绿微囊藻对水环境的危害进一步加深.      

枯草芽孢杆菌对铜绿微囊藻抑制效果的研究

为探讨枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制效果,在实验室条件下,研究了枯草芽孢杆菌不同生长时期(延迟期、对数期、稳定期和衰亡期)无菌滤液对铜绿微囊藻生长的影响、枯草芽孢杆菌抑制铜绿微囊藻生长的作用方式以及无菌滤液影响下铜绿微囊藻丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和光合色素含量的变化.结果显示:枯草芽孢杆菌对数期、稳定期和衰亡期滤液抑藻效果明显好于延迟期,作用第8d,对铜绿微囊藻的去除率分别达到81.19%、91.41%、91.82%;4个处理组铜绿微囊藻的叶绿素a含量均显著低于对照组.添加稳定期滤液后,铜绿微囊藻MDA含量显著升高,SOD活性先升高后降低;在对光合色素的影响中,类胡萝卜素受到的影响不如叶绿素a显著.结果表明,枯草芽孢杆菌对铜绿微囊藻的抑制效果是通过分泌胞外物质实现的,且分泌物具有很强的热稳定性.推测该胞外分泌物能够破坏光合色素,影响光合作用,抑制藻细胞的生长;同时抑制SOD活性,使细胞膜脂过氧化程度不断加深,进而破坏藻细胞的完整性,表现出对藻很强的抑制效果.     

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.     

水生观赏植物红掌对铜绿微囊藻的化感作用

为研究红掌根部浸提液和红掌种植水对铜绿微囊藻生长的化感抑制作用,考察了红掌根添加量(以ρ计)分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 g/L及红掌种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用,同时研究了不同红掌根添加量下铜绿微囊藻的光合作用指标及生理活性指标的变化. 结果表明,红掌根部浸提液能有效抑制铜绿微囊藻的生长,在红掌根添加量(3.0、4.0 g/L)较高时,对铜绿微囊藻的抑制率超过90%. 藻类的光合活性也受到极大的损伤,具体表现为最大光量子产量和有效光量子产量的降低,最大相对电子传递速率的降低等. 铜绿微囊藻细胞内的酶系统工作也受到抑制,细胞膜和细胞器膜受自由基严重攻击,细胞受损伤程度较大,具体表现为MDA(丙二醛)的快速积累和POD(过氧化物酶)活性的急剧降低. 随着红掌根添加量的升高,其对铜绿微囊藻生长的化感抑制效果显著加强. 与对照组相比,高红掌根添加量组(3.0、4.0 g/L)的光量子产量降低了0.3,c(MDA)升高了10 nmol/mL以上,POD活性降低了3 U/mg. 试验第18天时,对照组、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 g/L红掌根添加组ρ(Chla)分别为515.80、396.35、246.44、160.50、3.67和4.13 μg/L. 红掌种植水对于铜绿微囊藻的生长具有抑制作用,其抑制效果差于高红掌根添加量试验组的抑制效果.      

氮磷对铜绿微囊藻群体形态的影响

在自然条件下,铜绿微囊藻主要以群体形态存在,其群体形态通常由10~103数量级的单位细胞组成,然而在实验室条件下经过几代培养之后,铜绿微囊藻的群体形态逐渐变为单细胞和少量双细胞. 在实验室条件〔温度为(25±1)℃,光照强度为2 000 lx,光暗比为12 h∶12 h〕下,采用不同ρ(TN)、ρ(TP)的BG11培养基培养群体形态的太湖铜绿微囊藻(FACHB912),其中T1试验组ρ(TN)、ρ(TP)分别为1.00、0.05 mg/L,T2试验组为5.00、0.25 mg/L,T3试验组为25.00、1.25 mg/L,T4试验组为125.00、6.25 mg/L,T5试验组为247.06、7.11 mg/L. 结果表明:T1、T2和T3试验组铜绿微囊藻群体形态细胞所占比例及群体大小均有所增加,T4和T5试验组则表现为减少,并且T1、T2、T3试验组与T4、T5试验组间差异显著(P<0.05). T1、T2、T3试验组出现了>100个细胞的群体,其中T2试验组的铜绿微囊藻群体最大,最大群体约由960个藻细胞组成;而T4、T5试验组中的群体却趋于消失. 相对于单细胞,群体形态的铜绿微囊藻在低ρ(TN)、ρ(TP)条件下能吸收更多的营养盐,有利于细胞的生长;高ρ(TN)、ρ(TP)条件下提供了丰富的营养盐,但可能抑制或者不能刺激胞外多糖的合成和分泌,从而不利于铜绿微囊藻群体形态的维持.      

铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在低光照度下的生长研究

实验研究了铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在75～1 200lx光照度下的生长情况.实验结果表明光照度为600lx以下时,3种藻都受到了光的抑制作用,生长缓慢;光照度为600～1 200lx时,3种藻的生物量随光照度的增加均有不同程度的增加,其中增加最显著的是谷皮菱形藻,其次才是铜绿微囊藻和四尾栅藻.     

苦草与铜绿微囊藻的相互化感作用

在排除细菌作用和营养竞争的实验室条件下,对苦草和铜绿微囊藻进行混合培养和分开培养,探讨了苦草和铜绿微囊藻的相互化感作用.结果表明,苦草的存在对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制;铜绿微囊藻对苦草生长的抑制,必须与藻对苦草的遮光作用相结合才能完成.藻的丙二醛(MDA)积累和藻叶绿素a含量降低表明,苦草释放的化感物质可能造成了铜绿微囊藻细胞内活性氧的增多,影响了正常的光合作用,导致藻细胞死亡.铜绿微囊藻则是通过减弱光照和减少苦草叶绿素a含量,导致苦草生物量减少.     

鱼饵对铜绿微囊藻生长的影响

分别取0,0.1,0.2,0.5和1.0 g不同粒径（原状,0.15 mm＜d≤0.85 mm和d≤0.15 mm）的鱼饵加入到400 mL无氮磷M11培养基中,研究鱼饵粒径和投加量与营养盐释放之间的关系. 结果表明,水体中ρ（TP）,ρ（DOP）,ρ（NH₄+-N）和ρ（TN）随着鱼饵投加量增加而显著升高（P﹤0.05）;同一投加量条件下,鱼饵粒径对水体ρ（TN）和ρ（TP）影响不大（P﹥0.05）. 同时,另外选用0,0.05,0.10,0.20和0.50 g原状鱼饵研究铜绿微囊藻在鱼饵培养基溶液中的生长状况. 结果发现,当鱼饵投加量在0～0.2 g时,随着鱼饵释放可利用营养盐水平的提高,藻细胞最大现存量随鱼饵投加量的增加逐渐增大;鱼饵释放的NH₄+-N和溶解性正磷酸盐（DOP）是铜绿微囊藻吸收利用的主要氮磷形态. 鱼饵的投加造成铜绿微囊藻生长延缓期延长,但鱼饵营养盐释放达到平衡后接入藻种,延缓期延长的现象消失,鱼饵中营养盐的溶失和矿化过程消耗了大量溶解氧,是出现藻类生长延缓期延长的重要原因.      

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.     

芦苇化感物质EMA对铜绿微囊藻生理特性的影响

研究了芦苇产生的化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA)对铜绿微囊藻呼吸作用、光合作用和抗氧化酶体系的影响.结果表明,在实验条件下,EMA能提高铜绿微囊藻的呼吸速率,使培养瓶中的CO₂浓度升高;降低铜绿微囊藻的光合作用速率,促进了铜绿微囊藻叶绿素a的降解,使其含量降低;较低浓度的EMA提高了铜绿微囊藻的过氧化物酶、超氧化物歧化酶和脱氢酶的活性,而更高浓度的EMA则显著降低了这些酶活性(α=0.05).高浓度EMA抑制铜绿微囊藻的抗氧化酶体系并促进藻类叶绿素的降解可能是其抑藻机理之一.