不同浓度的磷对栅藻生长的影响

林海，王源，李冰

摘要：选用北京市妫水河浮游植物优势种之一的栅藻为实验藻种，研究了不同总磷含量栅藻生长曲线的影响。结果表明：总磷对藻类生长有重要作用，不同水质条件下藻类生长状况有明显差异性。当氨氮浓度一定且充足时，适合栅藻生长的最佳总磷浓度是0.1mg/L。

关键词：栅藻；生长曲线；总磷

基金项目：“十三五”国家水体污染与控制重大专项课题（2017ZX07101-004-002）

中图分类号： Q945 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.034

浮游植物是水生态系统重要的初级生产者， 浮游植物群落结构和组成的变化影响着水生态系统的功能[1，2]。浮游植物的生长主要受氮磷营养元素的影响[3]，相关研究表明，藻类稳定生长及生理平衡最适宜的的氮磷比率是16∶1[4]，但不同种类的藻类细胞和元素组成有所差异，对不同营养元素的需求也不同，氮磷元素的含量对浮游植物的群落结构组成有决定性作用[5]，因此不同的水体环境会形成不同的优势种和特征藻种。

本文选取妫水河优势种之一的栅藻为实验藻种，并结合妫水河实际水质状况，研究不同氨氮和总磷含量下栅藻的生长变化情况及其与水质的相关关系，研究结果可為城市河流水质的监测和治理提供生物数据与理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料与器材

试验材料：妫水河优势种中优势度明显的栅藻为实验藻种，藻种购自中科院水生生物研究所。

试验器材：UV-6000紫物外分光光度计、ARZ140电子分析天平（奥豪斯仪器有限公司）、U-10便携式水质分析仪（日本HOR IBA公司）、医用手提式高压蒸汽消毒器、人工气候箱、真空干燥箱、尼康ECLIPSE 80i生物显微镜（德国）、Sedgewick-rafter计数框（0.1ml浮游生物技术框）、三口烧瓶、移液管、量筒、玻璃棒、锥形瓶、烧杯、容量瓶、注射器、抽滤机、滤纸、高速离心机等。

1.2试验方法

藻种实验前扩大培养1周，然后饥饿培养2d，取适量的藻种以4000r/min的速度离心15min，弃去上清液，用15mg/L的碳酸氢钠溶液洗涤后离心，重复3次，经无菌水稀释至接种所需的藻细胞密度，藻种的初始密度在5.0×104个/mL左右。根据地表水质量标准设置TP浓度为0.02mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L，并设置空白对照组，探究不同质量浓度的磷对藻类生长状况的影响，分析磷浓度变化与藻类之间的相关性；试验条件为光照强度为2200lx，光暗比12h∶12h，温度为22℃～25℃，每天手动摇动3次。于每天早上9点取样，取样后用纯水补充至原水位。监测频率为1d /次，实验周期为12d。

2结果与分析

不同质量浓度的总磷对栅藻生长的影响。藻类在前7d均呈明显的指数生长趋势，第7d到第12d生长趋于平缓，随着培养基中总磷消耗的增多，藻类逐渐停止增长。从图1中可以看出，在迟缓期，各培养介质中的栅藻生长缓慢。进入对数生长期，各培养介质中藻类生长速度明显增加，在第1d到第3d数量平均增长接近3倍。在总磷质量浓度较高的情况下，整个生长期藻细胞的生长趋势相近。随着培养基中磷消耗增多，藻类逐渐停止增长，第7d到第12d的生长趋于平缓。

图2是培养12d后不同质量浓度的总磷对藻类生长的影响，随着总磷质量浓度的升高，藻细胞密度呈增加趋势，在总磷质量浓度为0.2mg/L时，栅藻细胞浓度达到最大，说明增加营养盐的效果对栅藻增长有一定的限度，但是营养盐浓度过高反而对栅藻生长起抑制作用。

3结论

通过分析不同质量浓度的氨氮和总磷对栅藻生长的影响，说明栅藻生长很大程度上受总磷浓度的影响。在一定的初始总磷质量浓度下，随着培养基中总磷消耗的增加，叶绿素a浓度呈上升趋势，说明总磷浓度与浮游藻类的生长关系密切。但当磷浓度过高时，则对栅藻生长产生抑制。

参考文献

[1]Haande S， Rohrlack T， Semyalo R P， et al. Phytoplankton dynamics and cyanobacterial dominance in Murchison Bay of Lake Victoria （Uganda） in relation to environmental conditions[J]. Limnologica， 2011，41（01）：20-29.

[2]Sitoki L， Kurmayer R， Rott E. Spatial variation of phytoplankton composition， biovolume， and resulting microcystin concentrations in the Nyanza Gulf （Lake Victoria， Kenya）[J].Hydrobiologia，2012，691（01）：109.

[3]孙凌，金相灿，钟远，等.不同氮磷比条件下浮游藻类群落变化[J].应用生态学报，2006，17（07）：1218-1223.

[4]Daufresne T. Optimal nitrogen-to-phosphorus stoichiometry of phytoplankton.[J].Nature，2004，429（6988）：171.

[5]Nydick K R， Lafrancois B M， Baron J S， et al. Nitrogen regulation of algal biomass， productivity， and composition in shallow mountain lakes， Snowy Range， Wyoming， USA[J]. Canadian Journal of Fisheries & Aquatic Sciences， 2004，61（07）：1256-1268.

作者简介：林海，博士，教授，研究方向：环境生物技术。

通讯作者：王源，博士，教授，研究方向：环境生物技术与材料开发。