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响应曲面法优化铜绿微囊藻生长条件研究

张靖天  
【摘要】: 本论文以“我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准研究课题”为依托,以铜绿微囊藻为研究对象,在室内条件下,采用响应曲面法考察温度、光照强度、pH、N、P、Fe、Mg、Ca对铜绿微囊藻生长的输入-响应关系,同时研究了不同形态氮源(NO3--N和NH4+-N)的影响,为湖泊营养物基准参照状态的确定提供参考。 研究结果表明:采用两水平Plackett-Burman筛选设计,确立了NO3--N为氮源时的主效应因子有:NaNO3、K2HPO4、Fe·citrate·H2O和温度,其中温度的影响最显著,其Effect值为3.9708, K2HPO4浓度增加抑制了铜绿微囊藻的生长,其它因子对铜绿微囊藻的生长起促进作用;NH4+-N为氮源时的主效应因子有4个,其影响值大小依次为:温度光照强度Fe·citrate·H2ONH4Cl (Etemperature= 2.7340, Elight int ensity=1.1465, EFe·citrate·H2O= 0.9944,ENH4Cl=-0.8869)其中NH4Cl抑制了铜绿微囊藻的生长。 在确立了主效应因子后,采用三水平Box-Behnken设计进行优化,结果发现:无论是硝态氮还是氨态氮为氮源,各因子对藻细胞最大现存量的影响主要表现在它们单独作用上。尽管各因子之间的交互作用并不显著,但与其它因子间的交互作用相比,有些因子间的交互作用相对显著。如:以硝态氮为氮源时,NaNO3和K2HPO4的交互作用、K2HPO4和Fe·citrate·H2O的交互作用;以氨态氮为氮源时,温度和光照强度的交互作用。硝态氮为氮源时,铜绿微囊藻的最佳生长条件是:温度为29℃,K2HPO4为0.057 mmol·L-1, NaNO3为1.059 mmol·L-1, Fe·citrate·H2O为0.024mmol·L-1;氨态氮为氮源时,铜绿微囊藻的最佳生长条件是:NH4Cl为1.059mmol·L-1,Fe·citrate·H2O为0.016 mmol·L-1,温度为26℃,光照强度为71μmol·(m2·s)-1。 模型验证的结果显示:在室内实验的条件下,以统计学为基础的实验方法能够更快更有效地揭示了环境因子对铜绿微囊藻生长的影响。


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