不同濃度的磷對(duì)柵藻生長(zhǎng)的影響

林海，王源，李冰

摘要：選用北京市媯水河浮游植物優(yōu)勢(shì)種之一的柵藻為實(shí)驗(yàn)藻種，研究了不同總磷含量柵藻生長(zhǎng)曲線的影響。結(jié)果表明：總磷對(duì)藻類生長(zhǎng)有重要作用，不同水質(zhì)條件下藻類生長(zhǎng)狀況有明顯差異性。當(dāng)氨氮濃度一定且充足時(shí)，適合柵藻生長(zhǎng)的最佳總磷濃度是0.1mg/L。

關(guān)鍵詞：柵藻；生長(zhǎng)曲線；總磷

基金項(xiàng)目：“十三五”國(guó)家水體污染與控制重大專項(xiàng)課題（2017ZX07101-004-002）

中圖分類號(hào)： Q945 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.034

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)重要的初級(jí)生產(chǎn)者， 浮游植物群落結(jié)構(gòu)和組成的變化影響著水生態(tài)系統(tǒng)的功能[1，2]。浮游植物的生長(zhǎng)主要受氮磷營(yíng)養(yǎng)元素的影響[3]，相關(guān)研究表明，藻類穩(wěn)定生長(zhǎng)及生理平衡最適宜的的氮磷比率是16∶1[4]，但不同種類的藻類細(xì)胞和元素組成有所差異，對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)元素的需求也不同，氮磷元素的含量對(duì)浮游植物的群落結(jié)構(gòu)組成有決定性作用[5]，因此不同的水體環(huán)境會(huì)形成不同的優(yōu)勢(shì)種和特征藻種。

本文選取媯水河優(yōu)勢(shì)種之一的柵藻為實(shí)驗(yàn)藻種，并結(jié)合媯水河實(shí)際水質(zhì)狀況，研究不同氨氮和總磷含量下柵藻的生長(zhǎng)變化情況及其與水質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，研究結(jié)果可為城市河流水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和治理提供生物數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與器材

試驗(yàn)材料：媯水河優(yōu)勢(shì)種中優(yōu)勢(shì)度明顯的柵藻為實(shí)驗(yàn)藻種，藻種購(gòu)自中科院水生生物研究所。

試驗(yàn)器材：UV-6000紫物外分光光度計(jì)、ARZ140電子分析天平（奧豪斯儀器有限公司）、U-10便攜式水質(zhì)分析儀（日本HOR IBA公司）、醫(yī)用手提式高壓蒸汽消毒器、人工氣候箱、真空干燥箱、尼康ECLIPSE 80i生物顯微鏡（德國(guó)）、Sedgewick-rafter計(jì)數(shù)框（0.1ml浮游生物技術(shù)框）、三口燒瓶、移液管、量筒、玻璃棒、錐形瓶、燒杯、容量瓶、注射器、抽濾機(jī)、濾紙、高速離心機(jī)等。

1.2試驗(yàn)方法

藻種實(shí)驗(yàn)前擴(kuò)大培養(yǎng)1周，然后饑餓培養(yǎng)2d，取適量的藻種以4000r/min的速度離心15min，棄去上清液，用15mg/L的碳酸氫鈉溶液洗滌后離心，重復(fù)3次，經(jīng)無(wú)菌水稀釋至接種所需的藻細(xì)胞密度，藻種的初始密度在5.0×104個(gè)/mL左右。根據(jù)地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置TP濃度為0.02mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L，并設(shè)置空白對(duì)照組，探究不同質(zhì)量濃度的磷對(duì)藻類生長(zhǎng)狀況的影響，分析磷濃度變化與藻類之間的相關(guān)性；試驗(yàn)條件為光照強(qiáng)度為2200lx，光暗比12h∶12h，溫度為22℃～25℃，每天手動(dòng)搖動(dòng)3次。于每天早上9點(diǎn)取樣，取樣后用純水補(bǔ)充至原水位。監(jiān)測(cè)頻率為1d /次，實(shí)驗(yàn)周期為12d。

2結(jié)果與分析

不同質(zhì)量濃度的總磷對(duì)柵藻生長(zhǎng)的影響。藻類在前7d均呈明顯的指數(shù)生長(zhǎng)趨勢(shì)，第7d到第12d生長(zhǎng)趨于平緩，隨著培養(yǎng)基中總磷消耗的增多，藻類逐漸停止增長(zhǎng)。從圖1中可以看出，在遲緩期，各培養(yǎng)介質(zhì)中的柵藻生長(zhǎng)緩慢。進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，各培養(yǎng)介質(zhì)中藻類生長(zhǎng)速度明顯增加，在第1d到第3d數(shù)量平均增長(zhǎng)接近3倍。在總磷質(zhì)量濃度較高的情況下，整個(gè)生長(zhǎng)期藻細(xì)胞的生長(zhǎng)趨勢(shì)相近。隨著培養(yǎng)基中磷消耗增多，藻類逐漸停止增長(zhǎng)，第7d到第12d的生長(zhǎng)趨于平緩。

圖2是培養(yǎng)12d后不同質(zhì)量濃度的總磷對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響，隨著總磷質(zhì)量濃度的升高，藻細(xì)胞密度呈增加趨勢(shì)，在總磷質(zhì)量濃度為0.2mg/L時(shí)，柵藻細(xì)胞濃度達(dá)到最大，說(shuō)明增加營(yíng)養(yǎng)鹽的效果對(duì)柵藻增長(zhǎng)有一定的限度，但是營(yíng)養(yǎng)鹽濃度過(guò)高反而對(duì)柵藻生長(zhǎng)起抑制作用。

3結(jié)論

通過(guò)分析不同質(zhì)量濃度的氨氮和總磷對(duì)柵藻生長(zhǎng)的影響，說(shuō)明柵藻生長(zhǎng)很大程度上受總磷濃度的影響。在一定的初始總磷質(zhì)量濃度下，隨著培養(yǎng)基中總磷消耗的增加，葉綠素a濃度呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明總磷濃度與浮游藻類的生長(zhǎng)關(guān)系密切。但當(dāng)磷濃度過(guò)高時(shí)，則對(duì)柵藻生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制。

參考文獻(xiàn)

[1]Haande S， Rohrlack T， Semyalo R P， et al. Phytoplankton dynamics and cyanobacterial dominance in Murchison Bay of Lake Victoria （Uganda） in relation to environmental conditions[J]. Limnologica， 2011，41（01）：20-29.

[2]Sitoki L， Kurmayer R， Rott E. Spatial variation of phytoplankton composition， biovolume， and resulting microcystin concentrations in the Nyanza Gulf （Lake Victoria， Kenya）[J].Hydrobiologia，2012，691（01）：109.

[3]孫凌，金相燦，鐘遠(yuǎn)，等.不同氮磷比條件下浮游藻類群落變化[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（07）：1218-1223.

[4]Daufresne T. Optimal nitrogen-to-phosphorus stoichiometry of phytoplankton.[J].Nature，2004，429（6988）：171.

[5]Nydick K R， Lafrancois B M， Baron J S， et al. Nitrogen regulation of algal biomass， productivity， and composition in shallow mountain lakes， Snowy Range， Wyoming， USA[J]. Canadian Journal of Fisheries & Aquatic Sciences， 2004，61（07）：1256-1268.

作者簡(jiǎn)介：林海，博士，教授，研究方向：環(huán)境生物技術(shù)。

通訊作者：王源，博士，教授，研究方向：環(huán)境生物技術(shù)與材料開(kāi)發(fā)。