藻類增殖過程中關鍵因子的提取與應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、目前,對水體富營養(yǎng)化的監(jiān)測多為在赤潮及水華異常暴發(fā)后,通過水域水色深度及面積進行監(jiān)視,難以預報、預警,尋求一種簡便易行、準確性高、成本低廉的預測預警技術,是當前水體富營養(yǎng)化監(jiān)測技術的研發(fā)方向。本課題研究將傳統(tǒng)的顯微觀測手段與計算機圖像識別及分析技術相結合,用于有害藻類的識別和數量預測,為藻類水華的預測預警新技術開發(fā)提供基礎參考。即通過對銅綠微囊藻增殖過程中形態(tài)、數量、光合產氧速率等關鍵因子的研究,提取藻類增殖過程中關鍵形態(tài)學和光合特征,

2、根據已提取的特征對比藻類顯微圖像進行驗證性試驗;同時利用神經網絡技術對藻類增殖情況進行擬合仿真,對其生長狀況進行初步預測;并在人工圍隔中誘發(fā)水華,監(jiān)測水華前后藻類的增殖情況、生理生態(tài)和種群結構變化,結合現(xiàn)場實驗結果探討已有方法的可行性。 所得主要結論如下: (1)銅綠微囊藻的比增殖速率和分裂率隨培養(yǎng)時間變化,遲緩期(1-3d)、對數期(4-20d)、穩(wěn)定期(21-25d)、衰老期(26-29d)的比增殖速率μ的變化規(guī)律分別

3、為: 從0.4d-1猛增至1.0d-1左右、在0.2到1.0d-1之間波動變化、從0.1d-1緩慢下降至0.0d-1、穩(wěn)定于0d-1以下;分裂率變化也有一定規(guī)律,從30%快速上升至50%,在30%-50%之間上下浮動,在10%-15%之間波動,從15%緩慢上升到30%;藻細胞面積的變化隨培養(yǎng)時間的增加由小→大→小→大,分別為:從35pixels迅速增大至120 pixels,在80-160pixels之間波動,從60pixels逐漸上升

4、到120pixels,均>120pixels且呈上升趨勢;銅綠微囊藻處于穩(wěn)定生長期時的葉綠素a含量最高9.06×10-8μg/cell,其次是對數期7.89×10-8μg/cell,衰老期最低為4.90×10-8μg/cell。 (2)處于不同生長期的銅綠微囊藻在不同培養(yǎng)溫度條件下具有不同的呼吸速率和光補償點;對數期的銅綠微囊藻具有更強的低光適應性,處于同一生長期的銅綠微囊藻呼吸速率受溫度影響,溫度越高,呼吸速率越強;同一溫度下,

5、衰老期藻的呼吸速率顯著大于其它生長期;當環(huán)境溫度為20℃,處于對數期、穩(wěn)定期、衰老期的銅綠微囊藻,光補償點分別250lx、900lx、780lx,其呼吸速率分別為45、37、55μmolO2·mg-1·Chl a·h-1,當環(huán)境溫度為25℃時,光補償點分別為380lx、720lx、480lx,呼吸速率分別為67、57、117μmolO2·mg-1·Chl a·h-1。 (3)在低光照度下,藻類消亡符合內源呼吸-藻細胞衰減模型Ma=

6、Ma0 e-kt ;25℃時,斜生柵藻在不同低光照度0lx、200lx、500lx下的內源代謝系數K值分別為0.20、0.17、0.11d-1,30℃時分別為0.24、0.21、0.23d-1,可見,隨著溫度的升高K值增大,隨著光照度的提高K值減?。徊煌宸N的K值不同,在25℃時,銅綠微囊藻、斜生柵藻和水華魚腥藻的K值分別為0.37、0.20、0.30d-1。 (4)在人工圍隔內誘發(fā)銅綠微囊藻水華時若進行光限制處理,圍隔內葉綠素a

7、、DO、pH值均會發(fā)生顯著變化,銅綠微囊藻群體也會顯著減小。光限制前水中葉綠素a濃度、DO、pH值分別為107.1μg/L、9.7mg/L、9.1,光限制7d后顯著下降為44.5μg/L、2.6 mg/L、8.0;在群體形態(tài)方面,光限制前約71.4%群體直徑大于50μm,光限制7d后幾乎都在50μm以下。光限制初期銅綠微囊藻群體存在逐漸上浮聚集的趨勢,這與其自身的浮力調控機制有關。 (5)利用多種人工神經網絡對實驗室條件下的銅綠微

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