不同环境条件对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响

于淑池+李晶玮+邓红英+童轶璇+赵明星+苏涛

摘要：研究了3种不同环境条件下（温度10～35 ℃、pH 7～10、氮磷比4～72）对芦苇秆浸出液抑制铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长的影响。结果表明，3种环境条件均对芦苇秆浸出液抑制铜绿微囊藻（以下简称“藻”）产生了不同程度的影响。培养12 d后，不同温度条件下，35 ℃时芦苇秆浸出液的抑藻作用最强，抑制率为51.88%，10 ℃抑制率为42.86%，25 ℃抑藻作用最弱；在pH 7.0、7.5、8.0时，藻密度随pH的上升而上升，pH 8.9和9.6两组保持平缓下降，pH 9.6抑藻效果最好，培养6 d后，抑制率达到了57.98%；不同氮磷比对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响基本一致，均使藻密度呈现上升趋势，相对而言，当氮磷比为72时铜绿微囊藻生长最为缓慢。

关键词：温度；pH；氮磷比；芦苇秆浸出液；铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）

中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：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

基金项目：湖州市2011年自然科学基金项目（2011YZ05）

作者简介：于淑池（1966-）女，河北平泉人，副教授，硕士，研究方向为环境污染与修复，（电话）13587284095（电子信箱）yushuchi@126.com。

蓝藻门（Cyanophyta）植物是形成富营养化水华的主要类群，尤其是铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）最为严重，利用水生植物产生的化感物质抑制藻类的生长为藻类控制技术开辟了新的思路[1]。化感物质是植物次生代谢物质，在自然条件下易降解，生态系统中不会积累，生态安全性高[2]。李锋民等[3，4]、门玉洁等[5]运用乙醇提取法从芦苇（Phragmites australis）秆中提取2-甲基乙酰乙酸乙酯（EMA），对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻具有选择抑制作用；郭欢[6]用水提取法提取芦苇秆中活性物质对铜绿微囊藻有明显的抑制作用；李锋民等[7]研究芦苇不同部位的水提取液均对蛋白核小球藻产生抑制作用。目前关于芦苇化感物质抑藻的最佳环境条件研究还鲜见报道。吴敏等[8]认为水华暴发是藻类与营养盐、温度、光照强度、pH、盐度以及水动力学条件等环境影响因子共同作用的结果，因此解决水华问题应通过改变或控制优势藻类生长所需的动力条件，进而防止出现藻类疯长现象的发生。本试验在已经明确了芦苇秆浸出液具有明显的抑藻作用的前提下，研究了不同温度、pH、氮磷比条件下芦苇秆浸出液对铜绿微囊藻生长的抑制作用，探讨了环境因素对芦苇秆浸出液抑藻的影响，为芦苇化感物质应用于控制水华的发生及水体蓝藻污染的防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

铜绿微囊藻（以下简称“藻”）由湖州师范学院生命科学学院提供。采用BG-11培养基将藻置于模拟人工气候室培养至对数生长期。人工气候室参数为温度25 ℃，光照度2 200 lx，每天光照12 h。芦苇秆采自湖州师范学院校园周边。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，去离子水浸泡15 d后，经0.45 μm滤膜过滤2次，滤液即为芦苇秆浸出液，收集后于4 ℃冰箱保存备用。

1.2 试验方法

1.2.1 温度、pH、氮磷比处理设置 在芦苇秆浸出液100 mL里加入对数生长期的藻液150 mL，将BG-11培养基定容到400 mL进行培养，设置不同的环境条件，每个处理设置3个重复。连续培养12 d。①温度。设置5个梯度，依次为10、18、25、30、35 ℃。②pH。设置5个梯度，依次为7.0、7.5、8.0、8.9、9.6。用0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NaOH调节BG-11培养基的pH。③氮磷比。用添加氮（NH4Cl）和磷（KH2PO4）设置氮磷质量比。分别设置5个梯度，依次为4、16、40、54、72。

1.2.2 测定方法 藻细胞数测定采用XB-K-25型血球计数板在显微镜（16×40倍）下计藻数，计算抑制率（Inhibition Ratio，IR）。IR=（1-N/N0）×100%。式中，N为加入了芦苇秆浸出液组的藻密度；N0为初始藻密度。每2 d定时取藻液测定藻细胞密度[9，10]。

1.3 数据处理

应用 Excel 2003进行数据处理和作图。

2 结果与分析

2.1 不同温度对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响

在不同温度条件下，芦苇秆浸出液的藻细胞密度如图1所示。由图1可知，25 ℃时，芦苇秆浸出液抑藻的作用最弱； 35 ℃时，芦苇秆浸出液抑藻的作用最强，抑制率达到了51.88%（根据抑制率公式计算，下同）；10 ℃抑制率为42.86%。除25 ℃组的藻细胞密度到第四天开始降低外，其他组藻细胞密度在第二天开始逐渐降低，从第八天开始，各组藻细胞密度均平缓下降。藻密度变化曲线整体走势一致。12 d时，35 ℃的抑制效果最好。

2.2 不同pH对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响

试验期间测定各pH对芦苇秆浸出液藻细胞密度的影响如图2所示。由图2可知，从培养开始，各组藻细胞密度基本平缓或稍有下降，随着培养时间的推移，pH为8.9和9.6的两组平缓下降，第四天以后，两组下降幅度不大。而其余3组，除pH 7.0组在第四天至第六天及第10天至第12天稍有波动外，基本呈现上升趋势。较高pH条件下（8.9和9.6）抑藻作用明显，在pH大于8.9时，藻细胞生长受到抑制；pH 9.6时，抑藻效果最为理想，6 d后，抑制率达到了57.98%。

2.3 不同氮磷比对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响

BG-11培养基中含有氮元素和磷元素，在试验过程中通过添加氮（NH4Cl）、磷（KH2PO4）从而控制氮磷质量比，不同氮磷比条件下藻细胞密度如图3所示。由图3可知，不同氮磷比对芦苇秆浸出液抑藻作用不明显，藻细胞密度基本都呈现上升趋势。第12天时，氮磷比为72时藻细胞密度上升最慢，芦苇秆浸出液抑藻效果最佳；氮磷比为40时芦苇秆浸出液抑藻作用最弱；氮磷比为16和氮磷比为54的两条曲线走势基本重合。

3 小结与讨论

徐怡等[11]认为11、17、23 ℃这3个温度，分别代表千岛湖的冬季、春秋季和夏季的水环境温度。本试验设定了10、18、25、30、35 ℃ 5个温度处理组，结果抑藻作用最明显的是35 ℃组，抑制率为51.88%；10 ℃组次之，抑制率为42.86%；25 ℃时芦苇秆浸出液抑藻作用最弱。藻处于不适宜环境中，温度成为首要的限制因子，高温条件（35～40 ℃）下藻细胞的死亡速率大于藻细胞的增殖速率或只有死亡而无增殖[12]，而在水温较低时，藻处于休眠状态，不利于吸收光和营养物质，也加速了细胞的衰亡[13]。薛凌展等[14]指出低温（15 ℃）显著抑制藻的生长。袁丽娜等[13]研究表明在低温时，藻利用营养盐的能力下降。Takemma等[15]研究表明，当温度处于4～11 ℃时，光合作用基本被抑制。因此芦苇秆浸出液抑藻作用与温度因素和芦苇秆浸出液本身对藻的协同抑制作用有关。吴和岩等[16]指出25 ℃最适合藻的生长。郭胜娟等[17]也认为我国夏季是水华暴发的时期，水温基本在20～30 ℃，因此中等温度组25 ℃的抑制效果最弱。

许海等[18]、陈建中等[19]研究结果表明藻生长的最适pH为8.0～9.0，pH高于9.0时， 藻的最终生长量略有下降。pH 7.0～8.0时，藻细胞密度呈现上升趋势。本试验中pH 8.9和9.6两组呈现平缓下降现象，在pH>8.9时，藻的生长受到抑制，pH为9.6时，藻在6 d之后抑制率为57.98%。在pH 9.6条件下，芦苇秆浸出液抑藻作用效果最好，这可能与pH过高会对藻的光合作用产生抑制有关[13]。

Vollenweider[20]通过对藻类原生质组成进行分析，发现其主要组成元素比例为C106H263N16P。从理论上讲，如果氮磷比小于16，氮将限制藻的增长；如果氮磷比大于16，则可认为磷是藻增长的限制因素。本研究在不改变BG-11培养基中的氮磷元素含量的条件下，通过外在添加氮（NH4Cl）和磷（KH2PO4）从而控制氮磷比在4～72之间。结果表明，藻对氮磷比的适宜性较强，各组结果变化非常一致，总体都处于生长态势，抑制作用较弱，相对来说，培养12 d后，氮磷比为72时生长最为缓慢。侯延鹏[21]的试验表明，适宜藻生长的氮磷比范围较宽，为5.1～21.4。刘玉生等[12]在探讨氮磷比对藻生长的影响中发现，氮磷比适宜范围为5～10。易文利等[22]认为藻在氮磷比为16时，生长情况最好，此时藻能迅速有效地吸收水中的磷，而在氮磷比为4时，藻的生长情况最差。氮磷比直接影响藻生长、细胞组成及其对营养的摄取能力。不同氮磷比可诱导藻的化感抗性形成，对藻类细胞的生长速度造成影响，甚至对细胞内物质的合成积累也有影响[23]。叶良涛等[24]认为氮、磷可诱导藻的化感抗性形成，崔力拓等[25]认为TN、TP随着营养盐初始浓度增加反而会逐渐限制藻的生长，与本研究结果较为接近。

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（责任编辑 童志婷）

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（责任编辑 童志婷）