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不同营养盐条件对东海原甲藻生化性质的影响研究

张德强  
【摘要】:本文主要研究内容为863项目《长江口及邻近海域富营养化评价体系与风险评估模型》中表征富营养化程度的生化指标体系的建立,以我国长江口水域主要有害藻华原因种-东海原甲藻为研究对象,研究了东海原甲藻的硝酸还原酶、碱性磷酸酶、蛋白质、碳水化合物等主要生化组分对周围不同营养盐环境的响应机制。并对长江口海域营养盐浓度和碱性磷酸酶活性分布进行了调查,以期筛选出不同营养盐条件下对环境变化较为敏感的指示因子,为近海富营养化评价提供生物学参数。主要研究内容如下: 在实验室,通过对东海原甲藻在不同氮、磷营养盐条件下进行一次性培养,研究其生长和主要生化指标与氮、磷营养盐之间的关系,结果发现:①氮、磷营养元素是东海原甲藻生长和繁殖所必须的元素,在缺乏氮或磷的环境中,东海原甲藻不能正常生长繁殖;②硝酸还原酶活性的大小受到环境中硝酸盐和磷酸盐浓度的影响,不添加硝酸盐或者磷酸盐的两个处理组中,硝酸还原酶活性维持在较低的水平,藻密度在第2d开始下降;添加不同浓度硝酸盐和磷酸盐的处理组中,随着培养时间的延长,硝酸还原酶活性先上升,在指数生长期硝酸还原酶活性达到最大值后下降;最大藻细胞密度与硝酸还原酶活性达到最大值出现时间并不一致,存在一定的滞后效应;随着初始硝酸盐和磷酸盐浓度的增加,硝酸还原酶活性也在增加;硝酸还原酶活性与东海原甲藻比生长速率和硝酸盐吸收速率呈显著正相关,能很好的指示东海原甲藻对硝酸盐的吸收;环境中的氮磷比能够影响东海原甲藻的最大硝酸还原酶活性,从而影响东海原甲藻对硝酸盐的利用效率,研究发现当N/P为16时,东海原甲藻的最大硝酸还原酶活性最高,对硝酸盐的利用效率也达到最大值。③环境中的氮、磷营养盐同样能够影响东海原甲藻的碱性磷酸酶活性、蛋白质和碳水化合物等生化指标的含量。在一次性培养中发现在未添加硝酸盐或磷酸盐的两个处理组中,碱性磷酸酶和碳水化合物随着培养时间的延长而呈上升趋势,而蛋白质含量下降,环境中的硝酸盐和磷酸盐都能够影响碱性磷酸酶、蛋白质和碳水化合物的含量。在其它添加不同氮、磷浓度的处理组,在实验的初期,环境中的氮、磷营养盐充足,细胞处于快速分裂旺盛时期,碱性磷酸酶和碳水化合物随着营养盐的消耗呈下降趋势,蛋白质含量上升。在实验后期,氮、磷营养盐耗尽,藻细胞分裂缓慢,处于相对稳定期,碱性磷酸酶和碳水化合物随着培养时间的延长而呈上升趋势,蛋白质含量下降,因此低浓度磷酸盐能够促使碱性磷酸酶活性的升高。在整个实验过程中,蛋白质的含量虽然先增高后降低,但是总体变化不大,可能是蛋白是细胞的主要结构组分,变化幅度较小。碳水化合物作为一种储存能量的重要物质,在营养盐将要耗尽时含量开始增加,这对藻细胞适应低营养环境提供能量有着重要的意义。对三种生化组分分别与氮、磷营养盐相关性分析,东海原甲藻碳水化合物含量和碱性磷酸酶活性与培养液中磷酸盐的相关性较好,能够反应藻细胞体内磷酸盐的营养状态,因此碳水化合物含量和碱性磷酸酶活性可以作为藻细胞对环境中磷酸盐限制的指示参数。 在2010年5月对长江口及其邻海域的营养盐浓度和碱性磷酸酶活性分布调查,调查结果发现:表层TN、TP、NO_3-N、PO_4-P和SiO_3-Si浓度变化趋势相似,由近岸向远海呈下降趋势,TN和TP等值线几乎与海岸线平行,SiO_3-Si、NO_3-N和PO_4-P呈舌状分布,并向东南延伸,盐度和NH4-N浓度则呈现出由近岸向远海升高趋势;表层碱性磷酸酶活性分布与营养盐浓度分布趋势相反,由近岸到远海呈上升的趋势,在长江口附近形成一个“蘑菇状”的低值区。在122.5°E以西的内陆架海域,受到长江口冲淡水的影响较为明显,表层盐度与底层盐度相差较大,TN、NO_3-N和PO_4-P随着的深度的增加呈下降趋势,而APA则呈上升趋势;在122.5°以东的外陆架海域,主要受到大洋的影响,营养盐和APA的变化较为复杂。APA与一些富营养化指标存在很好的相关性,能够很好的反映富营养化的程度。


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