大型海藻對(duì)高度富營養(yǎng)化水體赤潮發(fā)生抑制作用的營養(yǎng)鹽競爭機(jī)制研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，我國的水域富營養(yǎng)化與赤潮問題不斷加劇。目前，利用大型海藻清除水中營養(yǎng)鹽防治赤潮的技術(shù)已得到普遍重視和研究，但這方面的研究多數(shù)開展于富營養(yǎng)化程度相對(duì)較低(Ⅳ類海水水質(zhì)以下)的海灣和淺海區(qū)域，而對(duì)于高度富營養(yǎng)化(Ⅳ類海水水質(zhì)以上)的城市水體(如廈門市筼筜湖)的研究還比較少。由于大型海藻在高度富營養(yǎng)化的水域環(huán)境中不一定具備良好的生長和環(huán)境修復(fù)能力，所以有必要研究大型海藻在相應(yīng)的高濃度營養(yǎng)鹽狀態(tài)下的生長和對(duì)營

2、養(yǎng)鹽的吸收利用特征。本課題研究了龍須菜(Gracilariopsislemaneifprmis)、細(xì)基江蘺繁枝變種(Gracilariatenuistipitatavar．liui)和石莼(Ulvaluctuca)等大型海藻在不同溫度以及高濃度營養(yǎng)鹽下的生長情況、營養(yǎng)鹽吸收特征和對(duì)牟氏角毛藻(Chaetocerosmuellerf)的生長抑制作用，并從營養(yǎng)鹽競爭的角度探討了大型海藻對(duì)赤潮發(fā)生的抑制作用機(jī)理。主要研究結(jié)果如下： 在

3、15℃、20℃和25℃下，使用筼筜湖中營養(yǎng)鹽污染最嚴(yán)重的3＃站點(diǎn)的過濾海水來培養(yǎng)三種大型海藻，測定其生長速率及Chlα含量變化情況。結(jié)果顯示，三種大型海藻在20℃和25℃生長較快；海藻的Chlα含量與生長沒有明顯關(guān)系。結(jié)合其他研究者的研究結(jié)果，細(xì)基江蘺繁枝變種的適溫范圍為20℃～30℃，龍須菜和石莼的適溫范圍為15℃～25℃。另，同樣的培養(yǎng)條件下，兩種紅藻的生長都沒有受到影響，而石莼在3個(gè)溫度下從第5天開始都出現(xiàn)漂白現(xiàn)象?？梢?，高濃度營

4、養(yǎng)鹽并沒有改變這三種大型海藻的適溫范圍，但是石莼不能在NH4+濃度極高的筼筜湖3＃站點(diǎn)生長，而龍須菜和細(xì)基江蘺繁枝變種則可以。 N：P為30：1的條件下，三種大型海藻在2μmol/L～500μmol/L的NH4+濃度中培養(yǎng)12天，測定其生長速率、干重百分含量、C、N、P含量及培養(yǎng)始末對(duì)營養(yǎng)鹽移除效率的變化。結(jié)果顯示，龍須菜雖然是生長最慢的，但生長速率隨著NH4+濃度的升高而升高；細(xì)基江蘺繁枝變種在超過50μM的NH4+濃度后生長

5、速率就隨著濃度的升高而減慢，干重百分含量相反；石莼在2μmol/L～100μmol/L中的生長速率是三種大型海藻中最快的，但在500μmol/L的NH4+濃度下出現(xiàn)了漂白現(xiàn)象。三種大型海藻的C、N、P含量基本都隨著NH4+濃度的增加而增加，其中，龍須菜最高，石莼最低；NH4+濃度為100μmol/L時(shí)，三種大型海藻在第1天和第12天，營養(yǎng)鹽移除效率都能達(dá)到100％，而在其他NH4+濃度時(shí)，龍須菜和細(xì)基江蘺繁枝變種在第12天對(duì)營養(yǎng)鹽的移除

6、效率比第1天稍有降低，石莼的移除效率則大幅降低。 龍須菜和細(xì)基江蘺繁枝變種不經(jīng)饑餓處理，只在實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)一天，即進(jìn)行營養(yǎng)鹽吸收速率的測定(該吸收速率反應(yīng)了這兩種大型海藻在原高NO3-、PO43-和缺NH4+的富營養(yǎng)水體中的吸收情況)，結(jié)果顯示，龍須菜和細(xì)基江蘺繁枝變種分別在5min和25min內(nèi)完成快速吸收，她們在3個(gè)時(shí)間段里的吸收都符合米氏方程；對(duì)NO3-和PO43-的吸收容易達(dá)到飽和，吸收速率較低。兩種紅藻的α值(=Vmax/

7、Ks)都較低，說明對(duì)低濃度營養(yǎng)鹽耐受性較差；龍須菜對(duì)NH4+的Vmax比細(xì)基江蘺繁枝變種要大，說明龍須菜在高濃度狀態(tài)中有競爭優(yōu)勢。 把細(xì)基江蘺繁枝變種和石莼分別與牟氏角毛藻混合培養(yǎng)，結(jié)果顯示，在DIN初始濃度為69μmol/L，赤潮爆發(fā)前添加細(xì)基江蘺繁枝變種，細(xì)基江蘺繁枝變種即使沒有分泌克生物質(zhì)，只需要通過競爭營養(yǎng)鹽就足以抑制赤潮爆發(fā)，而赤潮爆發(fā)后再添加細(xì)基江蘺繁枝變種，只通過競爭營養(yǎng)鹽則無法完全抑制赤潮發(fā)展的勢頭，此時(shí)抑制赤潮

8、可能主要是通過分泌克生物質(zhì)；DIN初始濃度為140μmol/L，在赤潮爆發(fā)前添加石莼，微藻生長受抑制程度與石莼的密度成正相關(guān)，可能與水體剩余營養(yǎng)鹽濃度或者分泌克生物質(zhì)的含量有關(guān)；DIN初始濃度為500μmol/L，在赤潮爆發(fā)前添加細(xì)基江蘺繁枝變種，細(xì)基江蘺繁枝變種抑制赤潮主要是通過克生作用，但在赤潮爆發(fā)后添加細(xì)基江蘺繁枝變種，如果分泌克生物質(zhì)的量不足以抑制微藻生長，微藻還是會(huì)被營養(yǎng)鹽刺激繼續(xù)生長。所以，分泌克生物質(zhì)跟競爭營養(yǎng)鹽是防治赤潮