利用藻類生長潛力試驗(yàn)評(píng)價(jià)城市湖泊水質(zhì)

賴?yán)碇恰盍酪馈」⒂耔〉?/p>

摘要：以武漢城區(qū)湖泊——南湖、東湖、湯遜湖作為試驗(yàn)對(duì)象，利用藻類生長潛力（Algal Growth Potential， AGP）測試試驗(yàn)，設(shè)置多個(gè)條件限制因子，探究不同條件下藻類的生長情況。結(jié)果表明，在三個(gè)湖區(qū)的原湖水樣中，南湖藻類的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）和平均最大特定生長率（μmax）均為最高，分別為161.821 mg/L和0.269 d-1，說明南湖水中的綜合營養(yǎng)十分豐富。而湯遜湖的平均最大現(xiàn)存量和平均最大特定生長率最低，分別為90.266 mg/L和0.189 d-1，說明原水樣存在藻類生長的限制因子。

關(guān)鍵詞：藻類；湖泊水質(zhì)；藻類生長潛力測試；最大現(xiàn)存量；限制因子

中圖分類號(hào)：X171 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）22-5387-04

湖泊富營養(yǎng)化是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一，這是由于營養(yǎng)物質(zhì)在水中積蓄過多，造成水體從貧營養(yǎng)逐步向富營養(yǎng)過渡的一種現(xiàn)象[1]。近幾十年，由于人類社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)水體的影響逐漸加劇，生活用水和流域里的無機(jī)和有機(jī)營養(yǎng)鹽不斷進(jìn)入水體中，使得水體富營養(yǎng)化。湖泊富營養(yǎng)化可引起藻類以及其他水生物異常繁殖，水體的透明度和溶解氧含量下降，水質(zhì)惡化等現(xiàn)象[2]。據(jù)馬經(jīng)安等[3]指出，全球范圍內(nèi)30%～40%的湖泊和水庫遭到不同程度富營養(yǎng)化的影響。

武漢是“百湖之市”，水面面積占全市面積的25.8%[4]，湖泊是武漢最珍貴的自然資源和市貌特征。然而，近年來武漢湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康呈現(xiàn)下降趨勢。湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康是指滿足人類社會(huì)合理要求和湖泊生態(tài)系統(tǒng)自我維持與更新的能力[5]。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，大量富含營養(yǎng)物質(zhì)的生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)處理，直接或間接排入湖泊中[6]，長此以往，湖泊的生態(tài)系統(tǒng)的自我維持與更新的能力將會(huì)下降甚至完全喪失。

近年來，武漢市治理湖泊污染中所采取的一系列措施在保障湖泊水環(huán)境安全上起到了至關(guān)重要的作用。然而，武漢市湖泊的水環(huán)境狀況依然十分嚴(yán)峻，水質(zhì)污染嚴(yán)重、富營養(yǎng)化程度不斷加深仍然是武漢市湖泊的“硬傷”[4]。本試驗(yàn)以武漢南湖、東湖、湯遜湖3個(gè)湖泊的藻類生長潛力（AGP）試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和討論，為控制3個(gè)湖泊富營養(yǎng)化的研究提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

湖泊水樣分別采集自武漢市南湖、東湖、湯遜湖。湖水用采水器采集水面下0.5 m處上層水，并冷凍保存，在進(jìn)行AGP試驗(yàn)前進(jìn)行解凍過濾。本藻種為中南民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院純種培養(yǎng)的小球藻（Chlorella），在BG-11培養(yǎng)基中培養(yǎng)，轉(zhuǎn)接至新配制的培養(yǎng)液，重復(fù)2次，待生長狀況穩(wěn)定后作為藻種。

1.2 湖水處理

湖水經(jīng)微孔濾膜過濾后，分裝于三角瓶中，用封口膜封口，置于壓力蒸汽滅菌器中，在121 ℃滅菌20 min，自然冷卻至室溫，最終濾液將用于藻類生長潛力測試。

1.3 接種及培養(yǎng)條件

在超凈化工作臺(tái)上進(jìn)行接種。于250 mL的三角瓶中加入湖泊水樣，接種初始藻類細(xì)胞密度為5×104 個(gè)/mL，然后配制湖水水樣的不同濃度營養(yǎng)元素系列組，每組3個(gè)重復(fù)，同時(shí)設(shè)置湖水濾液對(duì)照組，試驗(yàn)組BG-11為完全培養(yǎng)基組，所有試驗(yàn)組均置于光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。光照4 000 lx，24 h恒光，溫度（24±2） ℃，每天振蕩三角瓶，使小球藻群體相對(duì)分散均勻，以便小球藻群體得到較好的生長繁殖。

1.4 試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

參照魏徵等[7]的方法，試驗(yàn)添加營養(yǎng)物的氮源為硝酸鈉（NaNO3），磷源為磷酸氫二鉀（K2HPO4）。測試樣分3個(gè)湖區(qū)組培養(yǎng)，每個(gè)湖區(qū)組設(shè)計(jì)3個(gè)添加營養(yǎng)組及2個(gè)對(duì)照組，添加營養(yǎng)組分2個(gè)不同的濃度添加水平，每個(gè)水平重復(fù)3次，每個(gè)湖區(qū)組接種24瓶，共接種72瓶。在每個(gè)湖區(qū)組設(shè)置一營養(yǎng)鹽濃度完全一致的完全營養(yǎng)對(duì)照組，培養(yǎng)液選用BG-11培養(yǎng)基，如表1所示。

1.5 分析測試方法

從第2天開始每隔1 d測定光密度（663 nm），藻密度用722E型分光光度計(jì)測定，采用Excel組件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)整理，求出每組中3個(gè)重復(fù)的平均最大現(xiàn)存量（Xmax），平均特定生長率（μmax），繪制藻類生長曲線。采用單因素方差分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法分析各個(gè)湖區(qū)藻類生長狀況、限制因子和相關(guān)富營養(yǎng)化問題。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖泊AGP試驗(yàn)BG-11完全營養(yǎng)對(duì)照組生長曲線

本試驗(yàn)采用常用的淡水藍(lán)綠藻培養(yǎng)基BG-11培養(yǎng)小球藻作為完全營養(yǎng)對(duì)照組。由圖1可以看出，在對(duì)數(shù)生長期中藻的生長持續(xù)時(shí)間較長，不同湖區(qū)設(shè)置的BG-11完全營養(yǎng)對(duì)照組生長曲線基本一致，說明本試驗(yàn)藻種狀況、光照、溫度等試驗(yàn)條件基本一致且保持穩(wěn)定，可對(duì)試驗(yàn)中的不同湖區(qū)進(jìn)行討論。

2.2 不同區(qū)域水體營養(yǎng)特征

在三個(gè)湖區(qū)的AGP試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，南湖原湖水樣組和添加營養(yǎng)組中的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）均大于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明N、P對(duì)南湖藻類的生長起到明顯的促進(jìn)作用，南湖水體營養(yǎng)富足；東湖添加營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）均小于完全營養(yǎng)對(duì)照組，而原湖水樣組與完全營養(yǎng)組相當(dāng)，說明N、P對(duì)東湖藻類的生長并沒有顯著的促進(jìn)作用，東湖水體營養(yǎng)較平衡；湯遜湖添加營養(yǎng)組則與完全營養(yǎng)對(duì)照組相當(dāng)，原湖水樣組明顯小于完全營養(yǎng)組，說明N、P起到促進(jìn)生長作用，湯遜湖湖水可能存在抑制小球藻的繁殖增長因子。

2.3 小球藻藻密度曲線

對(duì)三個(gè)湖區(qū)的水樣進(jìn)行AGP測試，將三角瓶培養(yǎng)的小球藻，置于光照恒溫箱中培養(yǎng)，第2天起采用722E型分光光度計(jì)（663 nm）測OD值，每隔一天測一次。測定之前，先預(yù)熱分光光度計(jì)20 min，調(diào)波長和滿度，以無藻的完全培養(yǎng)液作為參比調(diào)零。測定之前，輕輕晃動(dòng)待測的三角瓶，稍稍靜置后即可進(jìn)行測定。小球藻在分光光度計(jì)測定下的藻密度曲線如圖2所示。

3個(gè)湖區(qū)中，與完全營養(yǎng)對(duì)照組相比，南湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長較好，最大光密度值都超過0.8。相反，東湖和湯遜湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長狀況較差，最大光密度值均低于完全營養(yǎng)組的光密度值，分別為0.749和0.871。

東湖的氮磷營養(yǎng)組生長曲線呈較明顯的對(duì)數(shù)生長期，即東湖區(qū)的氮、磷濃度能滿足小球藻生長所需的營養(yǎng)，說明東湖的綜合營養(yǎng)足夠藻類生長繁殖。而南湖和湯遜湖區(qū)的生長曲線均未出現(xiàn)明顯的對(duì)數(shù)生長期。在南湖區(qū)，添加低氮營養(yǎng)組比添加磷的營養(yǎng)組及湖水對(duì)照組的生長周期持續(xù)時(shí)間長，說明南湖秋季水體氮的微量增加比磷對(duì)小球藻的生長有更大的促進(jìn)作用，且原湖水樣組的藻類最大光密度值大于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明南湖水中的綜合營養(yǎng)十分豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。湯遜湖的原湖水營養(yǎng)組最大光密度則明顯小于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明原水樣存在藻類生長的限制因子。

2.4 小球藻的特定生長率

試驗(yàn)結(jié)束后，求出特定生長率μ=ln（X2/X1）/（t2-t1）[8，9]。

其中，X2和X1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的開始和最終的藻類濃度，t2和t1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的天數(shù)。同一組中各瓶中的最大μ值的平均值為（μmax），單位為d-1。

培養(yǎng)至第2天，采樣測定藻光密度，此后，隔天測藻光密度。由此，計(jì)算得到3個(gè)湖區(qū)的藻類平均特定生長率，如圖3所示。

在3個(gè)湖區(qū)中，氮營養(yǎng)組中平均最大增長率（μmax）為0.222 d-1，磷營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.199 d-1，氮磷混合營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.216 d-1，湖水對(duì)照組平均最大增長率（μmax）為0.220 d-1。添加氮營養(yǎng)組與氮磷混合營養(yǎng)組和湖水對(duì)照都有較大的平均最大特定增長率（μmax），單獨(dú)磷營養(yǎng)組的平均最大特定增長率（μmax）較小。由此可見，在3個(gè)不同湖區(qū)中單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組，各自的特定增長率相對(duì)較低，磷的加入沒有帶來明顯的生物量的增加，說明這3個(gè)湖區(qū)對(duì)藻類生長起著限制作用的因子可能是氮。

2.5 小球藻的最大現(xiàn)存量

根據(jù)OD值與干重的回歸方程換算成干重[10]。方程為：

Y干重=146.328 7XOD+0.127 6（γ=0.999）

其中，Y干重為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組的小球藻干重，單位為mg/L，XOD為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組在663 nm下測定的小球藻吸光度值。

對(duì)3個(gè)不同湖區(qū)小球藻群體進(jìn)行三角瓶培養(yǎng)，在培養(yǎng)第2天起，每隔1 d，對(duì)每組的光密度進(jìn)行測定，測定發(fā)現(xiàn)光密度不再繼續(xù)增大時(shí)，此時(shí)的小球藻密度一般為該組的小球藻的平均最大現(xiàn)存量。3個(gè)不同湖區(qū)的平均最大現(xiàn)存量如圖4所示。

圖4為3個(gè)不同湖區(qū)的小球藻生長的平均最大現(xiàn)存量，由圖可知，不管是湖水對(duì)照組，還是添加營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）均為南湖的最高。在3個(gè)不同湖區(qū)的添加營養(yǎng)組中，氮營養(yǎng)組和氮磷混合營養(yǎng)組都有較大的平均最大現(xiàn)存量，而磷營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量不高。在相同濃度的營養(yǎng)組下，南湖和湯遜湖水樣的平均最大現(xiàn)存量明顯高于東湖水樣的各個(gè)營養(yǎng)組。

2.6 小球藻的單因素方差分析

根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)湖泊各添加營養(yǎng)組及對(duì)照組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）進(jìn)行單因素方差分析，選用Excel組件分析，各湖泊結(jié)果在顯著性水平為0.05情況下，顯著性不同。

南湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組和對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異顯著（F>Fα），表明南湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組、對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（FFα），表明湯遜湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。

3 結(jié)果與討論

藻類平均最大比增長率一般在藻類生長的延緩期出現(xiàn)，根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，平均最大比增長率（μmax）多數(shù)出現(xiàn)在第2～6天，而平均最大現(xiàn)存量（Xmax）在第12～16天出現(xiàn)[7]，本試驗(yàn)記錄結(jié)果與此記錄相符。藻類生長周期由延緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期組成，最大比增長速率沒有出現(xiàn)在對(duì)數(shù)生長期，但不同添加氮磷營養(yǎng)組及湖水濾液組的最大比增長速率之間存在一定差異，不可排除添加不同濃度的氮磷對(duì)藻種的生長產(chǎn)生影響。

在南湖的AGP試驗(yàn)中，由（μmax）（P）<（μmax）（N）和（Xmax）（N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1）可知，低氮的加入比磷的加入更顯著促進(jìn)了小球藻群體的繁殖增長，所以氮可能為南湖的限制因子；根據(jù)（Xmax）（BG-11）<（Xmax）（湖水），可看出南湖湖水濾液組中藻生長較旺盛，說明南湖水體營養(yǎng)豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。

在東湖AGP試驗(yàn)的歷史記錄中，發(fā)現(xiàn)不論單獨(dú)或同時(shí)添加氮、磷營養(yǎng)，都對(duì)藻類增長無顯著促進(jìn)作用[8]。在東湖的AGP試驗(yàn)中，（Xmax）（P1、P2）<（Xmax）（N2），（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水），（Xmax）（湖水）≈（Xmax）（BG-11），說明東湖單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組并不能明顯地促進(jìn)小球藻的生長，而高氮的加入有較明顯地促進(jìn)小球藻的生長，但都沒有較原湖水樣高，說明氮、磷的添加沒有明顯地促進(jìn)小球藻的繁殖增長，與上述結(jié)果一致。參考東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組的方差分析，平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（F

在湯遜湖的AGP試驗(yàn)中，氮營養(yǎng)組比磷營養(yǎng)組的特定增長率高，而（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2），（Xmax）（P1）≈（Xmax）（N1），（Xmax）（P2）≈（Xmax）（N2），（Xmax）（湖水）<（Xmax）（BG-11），這說明湯遜湖中氮、磷均有可能是水華爆發(fā)的控制因子，而且原湖水樣的最大現(xiàn)存量明顯低于其他添加營養(yǎng)組和完全營養(yǎng)組，由此，湯遜湖水體中可能存在抑制小球藻的繁殖增長因子。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱炳文，周 勇，周 敏，等.武漢市南湖富營養(yǎng)化現(xiàn)狀.趨勢及其綜合整治對(duì)策[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，19（4）：350-352.

[2] 楊學(xué)芬.武漢南湖營養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)及重金屬污染的研究[D].武漢， 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[3] 馬經(jīng)安，李紅清.淺談國內(nèi)外江河湖庫水體富營養(yǎng)化狀況[J].長江流域資源與環(huán)境，2002，11（6）：575-577.

[4] 彭晶倩，李 琳，曹 雯，等.城市湖泊水環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2010，36（5）：62-64.

[5] 胡志新，胡維平，谷孝鴻，等.太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].湖泊科學(xué)，2005，17（3）：256-262.

[6] 牛志廣，王秀俊，陳彥熹.湖泊的水生態(tài)模型[J].生態(tài)學(xué)雜志， 2013，32（1）：217-225.

[7] 魏 徵，鄭朔方，儲(chǔ)昭升，等.應(yīng)用藻類生長潛力試驗(yàn)的方法研究滇池藻類生長的控制因子[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（7）：1472-1478.

[8] 章宗涉.武漢東湖湖水的藻類生長潛力（AGP）測試[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1990，10（4）：445-452.

[9] 王 芳，晏維金.長江輸送顆粒狀態(tài)磷的生物可利用性及其環(huán)境地球化學(xué)意義[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：418-422.

[10] 劉麗萍.滇池湖水中的藻類生長潛力的測試[J].云南環(huán)境科學(xué)，1993，12（3）：79-80.

（責(zé)任編輯 彭西甜）

3個(gè)湖區(qū)中，與完全營養(yǎng)對(duì)照組相比，南湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長較好，最大光密度值都超過0.8。相反，東湖和湯遜湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長狀況較差，最大光密度值均低于完全營養(yǎng)組的光密度值，分別為0.749和0.871。

東湖的氮磷營養(yǎng)組生長曲線呈較明顯的對(duì)數(shù)生長期，即東湖區(qū)的氮、磷濃度能滿足小球藻生長所需的營養(yǎng)，說明東湖的綜合營養(yǎng)足夠藻類生長繁殖。而南湖和湯遜湖區(qū)的生長曲線均未出現(xiàn)明顯的對(duì)數(shù)生長期。在南湖區(qū)，添加低氮營養(yǎng)組比添加磷的營養(yǎng)組及湖水對(duì)照組的生長周期持續(xù)時(shí)間長，說明南湖秋季水體氮的微量增加比磷對(duì)小球藻的生長有更大的促進(jìn)作用，且原湖水樣組的藻類最大光密度值大于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明南湖水中的綜合營養(yǎng)十分豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。湯遜湖的原湖水營養(yǎng)組最大光密度則明顯小于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明原水樣存在藻類生長的限制因子。

2.4 小球藻的特定生長率

試驗(yàn)結(jié)束后，求出特定生長率μ=ln（X2/X1）/（t2-t1）[8，9]。

其中，X2和X1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的開始和最終的藻類濃度，t2和t1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的天數(shù)。同一組中各瓶中的最大μ值的平均值為（μmax），單位為d-1。

培養(yǎng)至第2天，采樣測定藻光密度，此后，隔天測藻光密度。由此，計(jì)算得到3個(gè)湖區(qū)的藻類平均特定生長率，如圖3所示。

在3個(gè)湖區(qū)中，氮營養(yǎng)組中平均最大增長率（μmax）為0.222 d-1，磷營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.199 d-1，氮磷混合營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.216 d-1，湖水對(duì)照組平均最大增長率（μmax）為0.220 d-1。添加氮營養(yǎng)組與氮磷混合營養(yǎng)組和湖水對(duì)照都有較大的平均最大特定增長率（μmax），單獨(dú)磷營養(yǎng)組的平均最大特定增長率（μmax）較小。由此可見，在3個(gè)不同湖區(qū)中單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組，各自的特定增長率相對(duì)較低，磷的加入沒有帶來明顯的生物量的增加，說明這3個(gè)湖區(qū)對(duì)藻類生長起著限制作用的因子可能是氮。

2.5 小球藻的最大現(xiàn)存量

根據(jù)OD值與干重的回歸方程換算成干重[10]。方程為：

Y干重=146.328 7XOD+0.127 6（γ=0.999）

其中，Y干重為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組的小球藻干重，單位為mg/L，XOD為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組在663 nm下測定的小球藻吸光度值。

對(duì)3個(gè)不同湖區(qū)小球藻群體進(jìn)行三角瓶培養(yǎng)，在培養(yǎng)第2天起，每隔1 d，對(duì)每組的光密度進(jìn)行測定，測定發(fā)現(xiàn)光密度不再繼續(xù)增大時(shí)，此時(shí)的小球藻密度一般為該組的小球藻的平均最大現(xiàn)存量。3個(gè)不同湖區(qū)的平均最大現(xiàn)存量如圖4所示。

圖4為3個(gè)不同湖區(qū)的小球藻生長的平均最大現(xiàn)存量，由圖可知，不管是湖水對(duì)照組，還是添加營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）均為南湖的最高。在3個(gè)不同湖區(qū)的添加營養(yǎng)組中，氮營養(yǎng)組和氮磷混合營養(yǎng)組都有較大的平均最大現(xiàn)存量，而磷營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量不高。在相同濃度的營養(yǎng)組下，南湖和湯遜湖水樣的平均最大現(xiàn)存量明顯高于東湖水樣的各個(gè)營養(yǎng)組。

2.6 小球藻的單因素方差分析

根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)湖泊各添加營養(yǎng)組及對(duì)照組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）進(jìn)行單因素方差分析，選用Excel組件分析，各湖泊結(jié)果在顯著性水平為0.05情況下，顯著性不同。

南湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組和對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異顯著（F>Fα），表明南湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組、對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（FFα），表明湯遜湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。

3 結(jié)果與討論

藻類平均最大比增長率一般在藻類生長的延緩期出現(xiàn)，根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，平均最大比增長率（μmax）多數(shù)出現(xiàn)在第2～6天，而平均最大現(xiàn)存量（Xmax）在第12～16天出現(xiàn)[7]，本試驗(yàn)記錄結(jié)果與此記錄相符。藻類生長周期由延緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期組成，最大比增長速率沒有出現(xiàn)在對(duì)數(shù)生長期，但不同添加氮磷營養(yǎng)組及湖水濾液組的最大比增長速率之間存在一定差異，不可排除添加不同濃度的氮磷對(duì)藻種的生長產(chǎn)生影響。

在南湖的AGP試驗(yàn)中，由（μmax）（P）<（μmax）（N）和（Xmax）（N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1）可知，低氮的加入比磷的加入更顯著促進(jìn)了小球藻群體的繁殖增長，所以氮可能為南湖的限制因子；根據(jù)（Xmax）（BG-11）<（Xmax）（湖水），可看出南湖湖水濾液組中藻生長較旺盛，說明南湖水體營養(yǎng)豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。

在東湖AGP試驗(yàn)的歷史記錄中，發(fā)現(xiàn)不論單獨(dú)或同時(shí)添加氮、磷營養(yǎng)，都對(duì)藻類增長無顯著促進(jìn)作用[8]。在東湖的AGP試驗(yàn)中，（Xmax）（P1、P2）<（Xmax）（N2），（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水），（Xmax）（湖水）≈（Xmax）（BG-11），說明東湖單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組并不能明顯地促進(jìn)小球藻的生長，而高氮的加入有較明顯地促進(jìn)小球藻的生長，但都沒有較原湖水樣高，說明氮、磷的添加沒有明顯地促進(jìn)小球藻的繁殖增長，與上述結(jié)果一致。參考東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組的方差分析，平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（F

在湯遜湖的AGP試驗(yàn)中，氮營養(yǎng)組比磷營養(yǎng)組的特定增長率高，而（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2），（Xmax）（P1）≈（Xmax）（N1），（Xmax）（P2）≈（Xmax）（N2），（Xmax）（湖水）<（Xmax）（BG-11），這說明湯遜湖中氮、磷均有可能是水華爆發(fā)的控制因子，而且原湖水樣的最大現(xiàn)存量明顯低于其他添加營養(yǎng)組和完全營養(yǎng)組，由此，湯遜湖水體中可能存在抑制小球藻的繁殖增長因子。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱炳文，周 勇，周 敏，等.武漢市南湖富營養(yǎng)化現(xiàn)狀.趨勢及其綜合整治對(duì)策[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，19（4）：350-352.

[2] 楊學(xué)芬.武漢南湖營養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)及重金屬污染的研究[D].武漢， 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[3] 馬經(jīng)安，李紅清.淺談國內(nèi)外江河湖庫水體富營養(yǎng)化狀況[J].長江流域資源與環(huán)境，2002，11（6）：575-577.

[4] 彭晶倩，李 琳，曹 雯，等.城市湖泊水環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2010，36（5）：62-64.

[5] 胡志新，胡維平，谷孝鴻，等.太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].湖泊科學(xué)，2005，17（3）：256-262.

[6] 牛志廣，王秀俊，陳彥熹.湖泊的水生態(tài)模型[J].生態(tài)學(xué)雜志， 2013，32（1）：217-225.

[7] 魏 徵，鄭朔方，儲(chǔ)昭升，等.應(yīng)用藻類生長潛力試驗(yàn)的方法研究滇池藻類生長的控制因子[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（7）：1472-1478.

[8] 章宗涉.武漢東湖湖水的藻類生長潛力（AGP）測試[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1990，10（4）：445-452.

[9] 王 芳，晏維金.長江輸送顆粒狀態(tài)磷的生物可利用性及其環(huán)境地球化學(xué)意義[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：418-422.

[10] 劉麗萍.滇池湖水中的藻類生長潛力的測試[J].云南環(huán)境科學(xué)，1993，12（3）：79-80.

（責(zé)任編輯 彭西甜）

3個(gè)湖區(qū)中，與完全營養(yǎng)對(duì)照組相比，南湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長較好，最大光密度值都超過0.8。相反，東湖和湯遜湖區(qū)添加營養(yǎng)組的小球藻生長狀況較差，最大光密度值均低于完全營養(yǎng)組的光密度值，分別為0.749和0.871。

東湖的氮磷營養(yǎng)組生長曲線呈較明顯的對(duì)數(shù)生長期，即東湖區(qū)的氮、磷濃度能滿足小球藻生長所需的營養(yǎng)，說明東湖的綜合營養(yǎng)足夠藻類生長繁殖。而南湖和湯遜湖區(qū)的生長曲線均未出現(xiàn)明顯的對(duì)數(shù)生長期。在南湖區(qū)，添加低氮營養(yǎng)組比添加磷的營養(yǎng)組及湖水對(duì)照組的生長周期持續(xù)時(shí)間長，說明南湖秋季水體氮的微量增加比磷對(duì)小球藻的生長有更大的促進(jìn)作用，且原湖水樣組的藻類最大光密度值大于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明南湖水中的綜合營養(yǎng)十分豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。湯遜湖的原湖水營養(yǎng)組最大光密度則明顯小于完全營養(yǎng)對(duì)照組，說明原水樣存在藻類生長的限制因子。

2.4 小球藻的特定生長率

試驗(yàn)結(jié)束后，求出特定生長率μ=ln（X2/X1）/（t2-t1）[8，9]。

其中，X2和X1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的開始和最終的藻類濃度，t2和t1為某一試驗(yàn)時(shí)間間隔的天數(shù)。同一組中各瓶中的最大μ值的平均值為（μmax），單位為d-1。

培養(yǎng)至第2天，采樣測定藻光密度，此后，隔天測藻光密度。由此，計(jì)算得到3個(gè)湖區(qū)的藻類平均特定生長率，如圖3所示。

在3個(gè)湖區(qū)中，氮營養(yǎng)組中平均最大增長率（μmax）為0.222 d-1，磷營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.199 d-1，氮磷混合營養(yǎng)組平均最大增長率（μmax）為0.216 d-1，湖水對(duì)照組平均最大增長率（μmax）為0.220 d-1。添加氮營養(yǎng)組與氮磷混合營養(yǎng)組和湖水對(duì)照都有較大的平均最大特定增長率（μmax），單獨(dú)磷營養(yǎng)組的平均最大特定增長率（μmax）較小。由此可見，在3個(gè)不同湖區(qū)中單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組，各自的特定增長率相對(duì)較低，磷的加入沒有帶來明顯的生物量的增加，說明這3個(gè)湖區(qū)對(duì)藻類生長起著限制作用的因子可能是氮。

2.5 小球藻的最大現(xiàn)存量

根據(jù)OD值與干重的回歸方程換算成干重[10]。方程為：

Y干重=146.328 7XOD+0.127 6（γ=0.999）

其中，Y干重為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組的小球藻干重，單位為mg/L，XOD為某一試驗(yàn)營養(yǎng)組在663 nm下測定的小球藻吸光度值。

對(duì)3個(gè)不同湖區(qū)小球藻群體進(jìn)行三角瓶培養(yǎng)，在培養(yǎng)第2天起，每隔1 d，對(duì)每組的光密度進(jìn)行測定，測定發(fā)現(xiàn)光密度不再繼續(xù)增大時(shí)，此時(shí)的小球藻密度一般為該組的小球藻的平均最大現(xiàn)存量。3個(gè)不同湖區(qū)的平均最大現(xiàn)存量如圖4所示。

圖4為3個(gè)不同湖區(qū)的小球藻生長的平均最大現(xiàn)存量，由圖可知，不管是湖水對(duì)照組，還是添加營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）均為南湖的最高。在3個(gè)不同湖區(qū)的添加營養(yǎng)組中，氮營養(yǎng)組和氮磷混合營養(yǎng)組都有較大的平均最大現(xiàn)存量，而磷營養(yǎng)組的平均最大現(xiàn)存量不高。在相同濃度的營養(yǎng)組下，南湖和湯遜湖水樣的平均最大現(xiàn)存量明顯高于東湖水樣的各個(gè)營養(yǎng)組。

2.6 小球藻的單因素方差分析

根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)湖泊各添加營養(yǎng)組及對(duì)照組的平均最大現(xiàn)存量（Xmax）進(jìn)行單因素方差分析，選用Excel組件分析，各湖泊結(jié)果在顯著性水平為0.05情況下，顯著性不同。

南湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組和對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異顯著（F>Fα），表明南湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組、對(duì)照組間平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（FFα），表明湯遜湖試驗(yàn)湖區(qū)添加營養(yǎng)組與對(duì)照組間藻類增長差異顯著。

3 結(jié)果與討論

藻類平均最大比增長率一般在藻類生長的延緩期出現(xiàn)，根據(jù)AGP試驗(yàn)記錄，平均最大比增長率（μmax）多數(shù)出現(xiàn)在第2～6天，而平均最大現(xiàn)存量（Xmax）在第12～16天出現(xiàn)[7]，本試驗(yàn)記錄結(jié)果與此記錄相符。藻類生長周期由延緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期組成，最大比增長速率沒有出現(xiàn)在對(duì)數(shù)生長期，但不同添加氮磷營養(yǎng)組及湖水濾液組的最大比增長速率之間存在一定差異，不可排除添加不同濃度的氮磷對(duì)藻種的生長產(chǎn)生影響。

在南湖的AGP試驗(yàn)中，由（μmax）（P）<（μmax）（N）和（Xmax）（N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1）可知，低氮的加入比磷的加入更顯著促進(jìn)了小球藻群體的繁殖增長，所以氮可能為南湖的限制因子；根據(jù)（Xmax）（BG-11）<（Xmax）（湖水），可看出南湖湖水濾液組中藻生長較旺盛，說明南湖水體營養(yǎng)豐富，一旦陽光充足，水溫適宜，水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化。

在東湖AGP試驗(yàn)的歷史記錄中，發(fā)現(xiàn)不論單獨(dú)或同時(shí)添加氮、磷營養(yǎng)，都對(duì)藻類增長無顯著促進(jìn)作用[8]。在東湖的AGP試驗(yàn)中，（Xmax）（P1、P2）<（Xmax）（N2），（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2）<（Xmax）（湖水），（Xmax）（湖水）≈（Xmax）（BG-11），說明東湖單獨(dú)添加磷營養(yǎng)組并不能明顯地促進(jìn)小球藻的生長，而高氮的加入有較明顯地促進(jìn)小球藻的生長，但都沒有較原湖水樣高，說明氮、磷的添加沒有明顯地促進(jìn)小球藻的繁殖增長，與上述結(jié)果一致。參考東湖試驗(yàn)湖區(qū)各添加營養(yǎng)組的方差分析，平均最大現(xiàn)存量（Xmax）的方差差異不顯著（F

在湯遜湖的AGP試驗(yàn)中，氮營養(yǎng)組比磷營養(yǎng)組的特定增長率高，而（Xmax）（湖水）<（Xmax）（N1、N2、P1、P2、N1P1、N2P2），（Xmax）（P1）≈（Xmax）（N1），（Xmax）（P2）≈（Xmax）（N2），（Xmax）（湖水）<（Xmax）（BG-11），這說明湯遜湖中氮、磷均有可能是水華爆發(fā)的控制因子，而且原湖水樣的最大現(xiàn)存量明顯低于其他添加營養(yǎng)組和完全營養(yǎng)組，由此，湯遜湖水體中可能存在抑制小球藻的繁殖增長因子。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱炳文，周 勇，周 敏，等.武漢市南湖富營養(yǎng)化現(xiàn)狀.趨勢及其綜合整治對(duì)策[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，19（4）：350-352.

[2] 楊學(xué)芬.武漢南湖營養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)及重金屬污染的研究[D].武漢， 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[3] 馬經(jīng)安，李紅清.淺談國內(nèi)外江河湖庫水體富營養(yǎng)化狀況[J].長江流域資源與環(huán)境，2002，11（6）：575-577.

[4] 彭晶倩，李 琳，曹 雯，等.城市湖泊水環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2010，36（5）：62-64.

[5] 胡志新，胡維平，谷孝鴻，等.太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].湖泊科學(xué)，2005，17（3）：256-262.

[6] 牛志廣，王秀俊，陳彥熹.湖泊的水生態(tài)模型[J].生態(tài)學(xué)雜志， 2013，32（1）：217-225.

[7] 魏 徵，鄭朔方，儲(chǔ)昭升，等.應(yīng)用藻類生長潛力試驗(yàn)的方法研究滇池藻類生長的控制因子[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（7）：1472-1478.

[8] 章宗涉.武漢東湖湖水的藻類生長潛力（AGP）測試[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1990，10（4）：445-452.

[9] 王 芳，晏維金.長江輸送顆粒狀態(tài)磷的生物可利用性及其環(huán)境地球化學(xué)意義[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：418-422.

[10] 劉麗萍.滇池湖水中的藻類生長潛力的測試[J].云南環(huán)境科學(xué)，1993，12（3）：79-80.

（責(zé)任編輯 彭西甜）