不同環(huán)境條件對蘆葦稈浸出液抑藻作用的影響

于淑池+李晶瑋+鄧紅英+童軼璇+趙明星+蘇濤

摘要：研究了3種不同環(huán)境條件下（溫度10～35 ℃、pH 7～10、氮磷比4～72）對蘆葦稈浸出液抑制銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）生長的影響。結(jié)果表明，3種環(huán)境條件均對蘆葦稈浸出液抑制銅綠微囊藻（以下簡稱“藻”）產(chǎn)生了不同程度的影響。培養(yǎng)12 d后，不同溫度條件下，35 ℃時蘆葦稈浸出液的抑藻作用最強，抑制率為51.88%，10 ℃抑制率為42.86%，25 ℃抑藻作用最弱；在pH 7.0、7.5、8.0時，藻密度隨pH的上升而上升，pH 8.9和9.6兩組保持平緩下降，pH 9.6抑藻效果最好，培養(yǎng)6 d后，抑制率達到了57.98%；不同氮磷比對蘆葦稈浸出液抑藻作用的影響基本一致，均使藻密度呈現(xiàn)上升趨勢，相對而言，當?shù)妆葹?2時銅綠微囊藻生長最為緩慢。

關(guān)鍵詞：溫度；pH；氮磷比；蘆葦稈浸出液；銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）

中圖分類號：X173 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）01-0073-03

Effects of Different Environmental Conditions on the Algal Inhibition of Reed Extract

YU Shu-chi1，LI Jing-wei2，DENG Hong-ying2，TONG Yi-xuan2，ZHAO Ming-xing2，SU Tao2

（1.School of Science and Technology，Qiongzhou Universty，Sanya 572022，Hainan，China；

2.College of Life Sciences， Huzhou Teachers College， Huzhou 313000，Zhejiang，China）

Abstract： The effects of 3 different environmental conditions including temperature （10～35 ℃）， pH（7～10） and the ratio of N/P （4～72） on the inhibition of Microcystis aeruginosa were studied. The results showed that au the 3 environmental conditions all lead to different algal inhibitary effects of Reed extract. After 12 days of cultivating under different temperatures， the algal inhibitary function with an inhibition rate of 51.88% was the strongest when the temperature was 35 ℃. The second strongest inhibitory function with the inhibition rate of 42.86% appeared when the temperature was 10℃； the weakest point appeared when the temperature was 25℃. Under different pH conditions， the algae cell density rose in the 3 pH7～8 groups. In the pH8.9 and pH 9.6 groups the densities declined steadily. The inhibitory effect was the best in pH 9.6 group， in which 6 days later the inhibition ratio reached 57.98%. Different N/P ratios have similar algal inhibitary effects on reed extract where the algae densities all rose， and microcystis aeruginosa grew slowest when N/P ratio was 72.

Key words： Temperature； pH； N/P ratio； Reed extract； Microcystis aeruginosa

收稿日期：2013-02-04

基金項目：湖州市2011年自然科學基金項目（2011YZ05）

作者簡介：于淑池（1966-）女，河北平泉人，副教授，碩士，研究方向為環(huán)境污染與修復(fù)，（電話）13587284095（電子信箱）yushuchi@126.com。

藍藻門（Cyanophyta）植物是形成富營養(yǎng)化水華的主要類群，尤其是銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）最為嚴重，利用水生植物產(chǎn)生的化感物質(zhì)抑制藻類的生長為藻類控制技術(shù)開辟了新的思路[1]?；形镔|(zhì)是植物次生代謝物質(zhì)，在自然條件下易降解，生態(tài)系統(tǒng)中不會積累，生態(tài)安全性高[2]。李鋒民等[3，4]、門玉潔等[5]運用乙醇提取法從蘆葦（Phragmites australis）稈中提取2-甲基乙酰乙酸乙酯（EMA），對銅綠微囊藻和蛋白核小球藻具有選擇抑制作用；郭歡[6]用水提取法提取蘆葦稈中活性物質(zhì)對銅綠微囊藻有明顯的抑制作用；李鋒民等[7]研究蘆葦不同部位的水提取液均對蛋白核小球藻產(chǎn)生抑制作用。目前關(guān)于蘆葦化感物質(zhì)抑藻的最佳環(huán)境條件研究還鮮見報道。吳敏等[8]認為水華暴發(fā)是藻類與營養(yǎng)鹽、溫度、光照強度、pH、鹽度以及水動力學條件等環(huán)境影響因子共同作用的結(jié)果，因此解決水華問題應(yīng)通過改變或控制優(yōu)勢藻類生長所需的動力條件，進而防止出現(xiàn)藻類瘋長現(xiàn)象的發(fā)生。本試驗在已經(jīng)明確了蘆葦稈浸出液具有明顯的抑藻作用的前提下，研究了不同溫度、pH、氮磷比條件下蘆葦稈浸出液對銅綠微囊藻生長的抑制作用，探討了環(huán)境因素對蘆葦稈浸出液抑藻的影響，為蘆葦化感物質(zhì)應(yīng)用于控制水華的發(fā)生及水體藍藻污染的防治提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

銅綠微囊藻（以下簡稱“藻”）由湖州師范學院生命科學學院提供。采用BG-11培養(yǎng)基將藻置于模擬人工氣候室培養(yǎng)至對數(shù)生長期。人工氣候室參數(shù)為溫度25 ℃，光照度2 200 lx，每天光照12 h。蘆葦稈采自湖州師范學院校園周邊。采集植株地上部分，于60 ℃烘箱干燥后，用剪刀剪成2～3 cm小段，去離子水浸泡15 d后，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾2次，濾液即為蘆葦稈浸出液，收集后于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度、pH、氮磷比處理設(shè)置 在蘆葦稈浸出液100 mL里加入對數(shù)生長期的藻液150 mL，將BG-11培養(yǎng)基定容到400 mL進行培養(yǎng)，設(shè)置不同的環(huán)境條件，每個處理設(shè)置3個重復(fù)。連續(xù)培養(yǎng)12 d。①溫度。設(shè)置5個梯度，依次為10、18、25、30、35 ℃。②pH。設(shè)置5個梯度，依次為7.0、7.5、8.0、8.9、9.6。用0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)BG-11培養(yǎng)基的pH。③氮磷比。用添加氮（NH4Cl）和磷（KH2PO4）設(shè)置氮磷質(zhì)量比。分別設(shè)置5個梯度，依次為4、16、40、54、72。

1.2.2 測定方法 藻細胞數(shù)測定采用XB-K-25型血球計數(shù)板在顯微鏡（16×40倍）下計藻數(shù)，計算抑制率（Inhibition Ratio，IR）。IR=（1-N/N0）×100%。式中，N為加入了蘆葦稈浸出液組的藻密度；N0為初始藻密度。每2 d定時取藻液測定藻細胞密度[9，10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用 Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度對蘆葦稈浸出液抑藻作用的影響

在不同溫度條件下，蘆葦稈浸出液的藻細胞密度如圖1所示。由圖1可知，25 ℃時，蘆葦稈浸出液抑藻的作用最弱； 35 ℃時，蘆葦稈浸出液抑藻的作用最強，抑制率達到了51.88%（根據(jù)抑制率公式計算，下同）；10 ℃抑制率為42.86%。除25 ℃組的藻細胞密度到第四天開始降低外，其他組藻細胞密度在第二天開始逐漸降低，從第八天開始，各組藻細胞密度均平緩下降。藻密度變化曲線整體走勢一致。12 d時，35 ℃的抑制效果最好。

2.2 不同pH對蘆葦稈浸出液抑藻作用的影響

試驗期間測定各pH對蘆葦稈浸出液藻細胞密度的影響如圖2所示。由圖2可知，從培養(yǎng)開始，各組藻細胞密度基本平緩或稍有下降，隨著培養(yǎng)時間的推移，pH為8.9和9.6的兩組平緩下降，第四天以后，兩組下降幅度不大。而其余3組，除pH 7.0組在第四天至第六天及第10天至第12天稍有波動外，基本呈現(xiàn)上升趨勢。較高pH條件下（8.9和9.6）抑藻作用明顯，在pH大于8.9時，藻細胞生長受到抑制；pH 9.6時，抑藻效果最為理想，6 d后，抑制率達到了57.98%。

2.3 不同氮磷比對蘆葦稈浸出液抑藻作用的影響

BG-11培養(yǎng)基中含有氮元素和磷元素，在試驗過程中通過添加氮（NH4Cl）、磷（KH2PO4）從而控制氮磷質(zhì)量比，不同氮磷比條件下藻細胞密度如圖3所示。由圖3可知，不同氮磷比對蘆葦稈浸出液抑藻作用不明顯，藻細胞密度基本都呈現(xiàn)上升趨勢。第12天時，氮磷比為72時藻細胞密度上升最慢，蘆葦稈浸出液抑藻效果最佳；氮磷比為40時蘆葦稈浸出液抑藻作用最弱；氮磷比為16和氮磷比為54的兩條曲線走勢基本重合。

3 小結(jié)與討論

徐怡等[11]認為11、17、23 ℃這3個溫度，分別代表千島湖的冬季、春秋季和夏季的水環(huán)境溫度。本試驗設(shè)定了10、18、25、30、35 ℃ 5個溫度處理組，結(jié)果抑藻作用最明顯的是35 ℃組，抑制率為51.88%；10 ℃組次之，抑制率為42.86%；25 ℃時蘆葦稈浸出液抑藻作用最弱。藻處于不適宜環(huán)境中，溫度成為首要的限制因子，高溫條件（35～40 ℃）下藻細胞的死亡速率大于藻細胞的增殖速率或只有死亡而無增殖[12]，而在水溫較低時，藻處于休眠狀態(tài)，不利于吸收光和營養(yǎng)物質(zhì)，也加速了細胞的衰亡[13]。薛凌展等[14]指出低溫（15 ℃）顯著抑制藻的生長。袁麗娜等[13]研究表明在低溫時，藻利用營養(yǎng)鹽的能力下降。Takemma等[15]研究表明，當溫度處于4～11 ℃時，光合作用基本被抑制。因此蘆葦稈浸出液抑藻作用與溫度因素和蘆葦稈浸出液本身對藻的協(xié)同抑制作用有關(guān)。吳和巖等[16]指出25 ℃最適合藻的生長。郭勝娟等[17]也認為我國夏季是水華暴發(fā)的時期，水溫基本在20～30 ℃，因此中等溫度組25 ℃的抑制效果最弱。

許海等[18]、陳建中等[19]研究結(jié)果表明藻生長的最適pH為8.0～9.0，pH高于9.0時， 藻的最終生長量略有下降。pH 7.0～8.0時，藻細胞密度呈現(xiàn)上升趨勢。本試驗中pH 8.9和9.6兩組呈現(xiàn)平緩下降現(xiàn)象，在pH>8.9時，藻的生長受到抑制，pH為9.6時，藻在6 d之后抑制率為57.98%。在pH 9.6條件下，蘆葦稈浸出液抑藻作用效果最好，這可能與pH過高會對藻的光合作用產(chǎn)生抑制有關(guān)[13]。

Vollenweider[20]通過對藻類原生質(zhì)組成進行分析，發(fā)現(xiàn)其主要組成元素比例為C106H263N16P。從理論上講，如果氮磷比小于16，氮將限制藻的增長；如果氮磷比大于16，則可認為磷是藻增長的限制因素。本研究在不改變BG-11培養(yǎng)基中的氮磷元素含量的條件下，通過外在添加氮（NH4Cl）和磷（KH2PO4）從而控制氮磷比在4～72之間。結(jié)果表明，藻對氮磷比的適宜性較強，各組結(jié)果變化非常一致，總體都處于生長態(tài)勢，抑制作用較弱，相對來說，培養(yǎng)12 d后，氮磷比為72時生長最為緩慢。侯延鵬[21]的試驗表明，適宜藻生長的氮磷比范圍較寬，為5.1～21.4。劉玉生等[12]在探討氮磷比對藻生長的影響中發(fā)現(xiàn)，氮磷比適宜范圍為5～10。易文利等[22]認為藻在氮磷比為16時，生長情況最好，此時藻能迅速有效地吸收水中的磷，而在氮磷比為4時，藻的生長情況最差。氮磷比直接影響藻生長、細胞組成及其對營養(yǎng)的攝取能力。不同氮磷比可誘導(dǎo)藻的化感抗性形成，對藻類細胞的生長速度造成影響，甚至對細胞內(nèi)物質(zhì)的合成積累也有影響[23]。葉良濤等[24]認為氮、磷可誘導(dǎo)藻的化感抗性形成，崔力拓等[25]認為TN、TP隨著營養(yǎng)鹽初始濃度增加反而會逐漸限制藻的生長，與本研究結(jié)果較為接近。

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（責任編輯 童志婷）

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（責任編輯 童志婷）

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（責任編輯 童志婷）