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三种水华蓝藻竞争机理的研究

李燕均  
【摘要】:水体富营养化是一个全球性的水环境污染问题,富营养化会引起水华的发生,严重威胁到了水体生态系统和人类的健康,如何使用经济、安全的方法,长期有效的治理水华,已成为当今科学家们研究的热点之一。微藻之间存在着种间竞争关系,营养盐、光照、温度等环境条件均会影响浮游藻类之间竞争的结果。因此,本文以营养盐、温度、光照、细胞密度竞争为例,以常见水华蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、细小平裂藻(Phyllostachys pubescens)和土生伪鱼腥藻(Dioscorea opposita)作为受试对象,采用单因素实验法,通过测定细胞密度,研究不同氮浓度(超富营养、富营养、中营养、贫营养)、不同光照、不同温度条件下铜绿微囊藻和细小平裂藻、土生伪鱼腥藻在纯培养和混合培养条件下的生长状况和竞争行为,研究三种微藻之间的两两竞争关系,探索其竞争机理,研究结果表明:(1)在纯培养条件下不同环境因子对三种藻类的影响如下。细小平裂藻在15至30℃范围内,细小平裂藻的生物量与温度呈正相关,但在25℃条件下该藻的OD值与30℃条件下的OD值差异不大;细小平裂藻的生物量与光照强度呈正相关;在贫营养、中营养、富营养四个营养条件下,生物量与营养丰富程度呈正相关,而在超富营养条件下生物量随营养盐浓度升高而降低。土生伪鱼腥藻适宜生长在20~25℃的环境中,在低于20℃的低温条件下仍然可以低速率的生长,同时高温对其生长有一定的抑制;土生伪鱼腥藻适宜生长在90~120μmol/(m2·s)之间的中等强度光照下,强光照对土生伪鱼腥藻的生长具有一定的抑制作用;在贫营养、中营养、富营养条件下土生伪鱼腥藻的生物量与氮浓度呈正相关,而在超富营养条件下最大OD值下降。铜绿微囊藻的生物量与温度、光照强度、氮浓度呈正相关。由此可见,铜绿微囊藻更适宜在较高的温度和光照强度条件下生长,且该藻的环境容量上限比较大,这也可以解释一些地区夏季微囊藻大量存在和突然暴发微囊藻水华的原因,细小平裂藻同样适合生长在较高的温度、光照强度和氮浓度条件下,而土生伪鱼腥藻适合生长在低温、低光照、低氮浓度条件下。(2)铜绿微囊藻和土生伪鱼腥藻混合培养条件下,铜绿微囊藻在高于25℃的高温、高于120μmol/(m2·s)的高光照强度、高于2.25g/L的高氮浓度条件下易占竞争优势,且当铜绿微囊藻的初始细胞密度高时,对土生伪鱼腥藻的抑制作用更明显,土生伪鱼腥藻几乎不生长。土生伪鱼腥藻在温度低于25℃、光照强度低于120μmol/(m2·s)、氮浓度低于2.25g/L的条件下占竞争优势,且当土生伪鱼腥藻的初始细胞密度高时,铜绿微囊藻对其抑制作用明显降低,土生伪鱼腥藻的生长状况比其他初始细胞密度条件下好。(3)细小平裂藻和土生伪鱼腥藻混合培养条件下,细小平裂藻在温度高于20℃、光照强度高于90μmol/(m2·s)、氮浓度高于1.5g/L低于3g/L的条件下易占竞争优势,且当细小平裂藻的初始细胞密度高时,细小平裂藻对土生伪鱼腥藻的抑制作用比其他初始细胞密度条件更显著,竞争优势更明显。而土生伪鱼腥藻在低于25℃、低于120μmol/(m2·s)、低于2.25g/L的条件下占竞争优势,且当土生伪鱼腥藻的初始细胞密度高时,细小平裂藻对其抑制作用减弱,土生伪鱼腥藻生长状况比其他初始细胞密度条件下好。(4)细小平裂藻和铜绿微囊藻混合培养条件下,在两种藻类的初始密度比为1:1和1:10时,铜绿微囊藻占竞争优势,在温度高于27℃、光照强度高于120μmol/(m2·s)、氮浓度高于2.25g/L的条件下铜绿微囊藻生长状况更好,最大细胞密度更大。但在两种藻类的初始密度比为10:1的条件下,在温度不高于30℃、光照强度不高于120μmol/(m2·s)、氮浓度不高于2.25g/L的条件下细小平裂藻占竞争优势。实验结果表明氮浓度、光照、温度依然是决定三种藻竞争的重要影响因素,此外各细胞初始密度对竞争的影响也很大。


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