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不同氮磷浓度对角毛藻生长的影响

作者:刘楠 吴茜 姚抒含 张毅 来源:科学与财富 202019期 时间:2020-11-17

摘要:角毛藻是引发赤潮的主要藻类,研究角毛藻的生长规律对于防治赤潮有很大意义。实验室条件,不同的NaNO3和NaH2PO4.H2O浓度下,研究不同氮和磷浓度(P:5...

  摘要:角毛藻是引发赤潮的主要藻类,研究角毛藻的生长规律对于防治赤潮有很大意义。实验室条件,不同的NaNO3和NaH2PO4.H2O浓度下,研究不同氮和磷浓度(P:5μmol/L,N:0~80μmol/L和N:40μmol/L,P:0~5μmol/L)对角毛藻(Chaetoceros)生长的影响。实验结果表明:在高N、P(N:80μmol/L,P:5μmol/L)条件下,角毛藻的生长态势最好,具有较高的相对生长率。添加N可以明显促进角毛藻的生长,比生长率有较大幅度提高。添加P对角毛藻的生长也具有一定的促进作用,但比生长率提高幅度不大,这表明角毛藻的生长对N敏感。

  关键词:角毛藻;氮磷浓度;生长率

  1、引言

  赤潮是海洋中一些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平,引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。赤潮的发生会造成很大危害。第一赤潮对海洋生态平衡的破坏。海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存,相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定,动态平衡的状态。当赤潮发生時由于赤潮生物的异常爆发性增殖,这种平衡遭受到严重干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期,由于植物的光合作用,赤潮海域水体中叶绿素a 含量增高、pH 值增高、溶解氧增高、化学耗氧量增高。这种环境因素的改变,致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,导致一些生物逃避甚至死亡,破坏了原有的生态平衡。第二赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏。赤潮生物的异常爆发性增殖,导致了海域生态平衡被打破,海洋浮游植物、浮游动物、底栖生物、游泳生物相互间的食物链关系和相互依存、相互制约的关系异常或者破裂,这就大大破坏了主要经济渔业种类的饵料基础,破坏了海洋生物食物链的正常循环;赤潮生物的异常爆发性繁殖,可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣鳃机械堵塞,造成这些生物窒息而死;赤潮后期,赤潮生物大量死亡,在细菌分解作用下,可造成区域性海洋环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害化学物质,使海洋生物缺氧或中毒死亡;另外,有些赤潮生物的体内或代谢产物中含有生物毒素,能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。第三赤潮对人类健康的危害。有些赤潮生物还能分泌一些可以在贝类体内积累的毒素,统称贝毒,其含量往往有可能超过食用时人体可接受的水平。这些贝类如果不慎被食用,就会引起人体中毒。

  赤潮发生的生理生态机制相当复杂, 许多学者从物理学、化学、气象学、生物学等角度对赤潮爆发的机制进行研究[4-8],但是对赤潮爆发的内在规律及其受控机理的了解仍然不够,还存在着许多的疑问,相关研究发现,海洋微藻的生长与海水营养盐含量有密切的关系[9]。由于人类活动所引起海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件,尤其以氮、磷营养盐为主, 它们被认为是海洋生态系统中微藻生长繁殖的限制性因子[10-11],因此研究营养盐在赤潮发生和演替中的作用对阐明赤潮的成因和防治赤潮的危害具有重要的理论意义和实用价值。其中角毛藻是形成主要有害赤潮的主要赤潮藻类,能够引发大规模的赤潮。这些大规模的赤潮对海洋生物及其海洋生态系统带来了危害,引发了大批研究者的关注。

  通过研究营养盐氮磷的浓度,及比值对角毛藻生长的影响,可以通过控制营养盐的浓度,比值方面从而控制东角毛藻的生长,以便更好的控制赤潮的发生,减少赤潮给人们所带来的损失。目前已有研究注意到氮磷比对赤潮发生的影响。考虑到中国沿海大部分海域目前处于高氮磷比的富营养化状态因此对角毛藻这种有害藻种应给与特别关注,希望通过此类实验为赤潮的预防和治理提供参考数据。

  2、实验材料与方法

  2、实验材料与方法

  2.1 材料

  实验所用藻种来自中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验

  室。

  2.2 仪器设备

  LDZX-40CI 型立式自动电热压力蒸汽灭菌器

  DL-1 万用电炉,天津市泰斯特仪器有限公司

  N-117M 显微镜

  电子天平FA1004,上海舜宇恒平科学仪器有限公司

  血球计数板,上海医用光学仪器厂—分厂

  2.3 试验方法

  2.3.1 实验前准备

  三角瓶用滤纸包口放在LDZX-40CI 型立式自动电热压力蒸汽灭菌器内121℃灭菌20min。

  实验用海水取自秦皇岛附近海域,用脱脂棉过滤,并煮沸消毒,冷却备用。

  配制格鲁试剂:称取碘(I2)2.5g 和碘化钾(KI)5 g 溶于50ml 的蒸馏水中,放置于棕色试剂瓶中保存。

  配制f/2 培养液母液,待使用时稀释到相应的工作液浓度(表1)。

  2.3.2? 不同氮浓度对角毛藻生长的影响

  本组实验设置4个浓度梯度,每个浓度设2个平行。固定添加磷的浓度为2.5μmol/L,添加氮的浓度为0μmol/L,20μmol/L,40μmol/L,80μmol/L。详见表2。

  2.3.3? 不同磷浓度对角毛藻生长的影响

  本组实验设置4个浓度梯度,每个浓度设2个平行。固定添加氮的浓度为80μmol/L,添加磷的浓度为0μmol/L,1.25μmol/L,2.5μmol/L,5μmol/L。详见表3。

  添加适量硅使其浓度为1.01×10-4mmol/L以满足硅藻生长的需要。N、P、Si分别用NaNO3、NaH2PO4.H2O、Na2SiO3.9H2O配制。培养温度室温,培养光照为自然光照,光照周期14h:10h。

  2.3.4? 测定方法

  采用血球计数板测定藻细胞数量,根据公式(1)计算藻细胞的比生长速(单位:d-1)[14]

  μ=ln(N2/N1)/(t2-t1) (1)

  公式中N1、N2分别为t1、t2时刻细胞的数量。

  3实验结果与讨论

  3.1不同硝酸盐浓度对角毛藻生长的影响

  不同硝酸盐浓度对角毛藻生长的影响如图1.不同硝酸盐浓度下的角毛藻均在接种的前两天缓慢生长,第三天进入对数生长期,直到第六天到达平台期,然后开始衰减。由图可知,各培养组藻细胞在接种后第二天即进入指数生长阶段,但未添加NO3-N的培养组增殖程度较小,最大藻密度停留在较低水平.对各个NO3-N浓度梯度下角毛藻的最大细胞密度平均值进行统计学分析,结果表明,添加NO3-N的培养组最大细胞密度与对照组(N/P=0)差异极显著(P<0.01),说明添加硝酸盐后促进了角毛藻的生长.此外,通过计算比生长率发现,当N/P=16时,比生长率出现最大值,同时,此培养组的藻密度也有最大值。

  在几个实验组中,N3组中的最大比增长率最大,说明在此浓度下,角毛藻吸收的氮的情况较好,而N1组最小,在N浓度最低的情况下,藻类吸收情况相对较弱,N2,N3组中,最大比增率是适中的。平均比增长率中N2,N3组接近,且相对很大,说明在N2,N3组中的氮浓度下,角毛藻的总体的生长情况较好。

  3.2不同磷酸盐浓度对角毛藻生长的影响

  不同磷酸盐浓度下对角毛藻生长的影响.不同磷酸盐浓度下的角毛藻在接种后经过两天的适应性生长均在第二天进入对数生长期,在第四天到达平台期,第七天开始衰退,而且衰退程度很大。由图可知未添加PSO4-P的培养组藻细胞增殖程度较小,最大藻密度停留在较低水平。对各个PSO4-P浓度梯度下角毛藻的最大细胞密度均值统计分析表明,未添加PSO4-P的培养组最大细胞密度与其他培养组存在极显著性差异(P<0.01),说明添加磷酸盐后促进了角毛藻的生长。通过计算指数生长期的比生长率和培养期间的最大藻密度发现,随着磷酸盐浓度的增加,藻细胞的比生长速率和最大藻密度都不断增大,当N/P=8时,比生长率达到最大值。

  随磷酸盐浓度的增加,藻细胞的比生长速率和最大藻密度都不断增长,P1组中最大比生长率最小,而P4(P:2.5μmol/L,N:80μmol/L)时比生长率达到最大值4.75。说明角毛藻在P4的浓度下吸收磷的情况最好。从平均增长率的数值来看P3,P4组的数值较大,说明在相对较高的磷的浓度下,角毛藻的总体生长情况相对较好。

  本实验为一次性培养,且在较小的三角瓶中培养,与东海原甲藻引发赤潮的生态环境相差很大,没有营养盐的补给,空氣的流通也不顺畅,而且每天取样观察也会带来污染。实验结果只能在一定程度上反应氮磷浓度对东海原甲藻生长特性的影响,尚不能与自然海域的情况相比[11]。

  4.结论

  曾经有学者提出,藻细胞的生长特性与环境中的营养盐浓度以及N/P比值密切相关[17]。本实验得出结论氮磷营养盐的浓度越高,角毛藻的比生长率越高,生长态势越好。而且在其生长环境中,添加氮可以促进角毛藻的生长,添加磷也可以促进角毛藻的生长,但是添加磷效果更加明显。

  参考文献:

  [1] 蔡卓平,肖群,黄伟伟,段舜山.2种海洋微藻对氮浓度生长响应的研究[N].水产科报,2010,29(11),629-633.

  [2] 王猛,李纯厚等.C/N对牟氏角毛藻生长率和总脂含量的影响[N].水产学报,2010,34(10),1518-1523.

  [3] 孙琳,高亚辉,陈长平,周茜茜,郑敏华.氮、硅限制对赤潮藻扁面角毛藻休眠孢子形成的影响[N].植物学报,2009,44(5),601-607.

  [4] 曹春晖,王学魁,刘文岭,王迎.氮,磷,EDTA铁,锰对旋链角毛藻生长的影响[N]盐业与工,2009,38(4),30-33.

  [5] 梁妍,邹宁,潘曰磊,刘文娟,孙东红.角毛藻培养研究进展[J].生命科学仪器,2008,6(7),25-27.

  [6] 尹翠玲,梁英,张秋丰.磷浓度对盐生杜氏藻和纤细角毛藻叶绿素荧光特性及生长的影响[N].水产科学,2007,26(3),154-159.

  [7] 于瑾,蒋霞敏,梁洪,邵力.氮、磷、铁对牟氏角毛藻生长速率的影响[N].水产科学报,2006,2(3),121-124.

  [8] 康燕玉,梁君荣,高亚辉,林荣澄,高华,邢小丽,马捷,骆巧琦.氮、磷比对两种赤潮藻生长特性的影响及藻间竞争作用[N].海洋学报,2006,28(5),117-122.

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