铁磷对三种典型淡水藻生长协同影响及化感竞争机制研究

摘要

随着我国湖泊的富营养化越来越严重，藻华爆发的越来越频繁。藻华的爆发破坏原有湖泊（水库）环境的生态结构，影响渔业和水产资源的发展，造成水体黑臭，使城市景观和城市形象受损，并且藻毒素的分泌严重危害人类身体健康。进行藻华爆发机理研究，寻求预防，治理藻华办法的研究具有实际意义。
　　铁是藻类生长过程中不可或缺的元素，它能够参与光合作用、呼吸作用，协调活性氧、蛋白质与核酸合成、酶促反应等生长代谢过程。磷是藻类生长的必需营养元素，磷在水体富营养化过程中起到关键性作用，是天然淡水湖泊中影响藻类繁殖生长的第一限制性因子。铁与磷对于藻类生长并不是互不相关的两种影响，而是相互的，协同的影响。
　　化感作用是一种植物或微生物在它生长过程中，向环境释放某些化学物质，并且在它周围形成一个微环境区域，对该区域内其它植物或微生物生长产生促进或抑制的现象。藻类之间也具有这类现象，是藻类群落变化的关键因素。
　　本研究通过实验研究铁磷元素对三类典型淡水藻（水华鱼腥藻、四尾栅藻和直链藻）生长的影响和协同作用，研究三种藻之间的生长竞争以及四尾栅藻对水华鱼腥藻的化感竞争机制。
　　实验研究表明在实验设计的初始铁浓度范围0.06-1.8mg/L内，随着铁浓度的提高，铁对水华鱼腥藻、四尾栅藻和直链藻的生物量峰值均为“促进-抑制”作用。各种藻均有自己的一个最佳生长作用铁阈值，低于该阈值易使该种藻出现铁限制，影响其生长。高于该阈值则会过量吸收铁元素，并且影响磷元素的吸收。三类藻均在0.6mg/L初始铁浓度条件下生长最佳。
　　实验研究表明在不同初始磷浓度条件下，当初始磷浓度小于0.25mg/L，会限制水华鱼腥藻的生长率。当初始磷浓度小于0.125mg/L，则会限制四尾栅藻的生长率。并且认为存在一个最佳生长作用磷阈值，易使藻类爆发性生长。该实验条件下，水华鱼腥藻作用阈值为0.5-1mg/L；四尾栅藻作用阈值为0.25-1mg/L。并实验发现藻类的爆发性生长需铁磷同时在该藻的最佳生长阈值内。环境中的铁磷浓度对藻类吸收具有交互影响，环境中有过量的铁时，会促进水华鱼腥藻与四尾栅藻吸收更多的磷元素和铁元素。
　　实验发现，在水华鱼腥藻、四尾栅藻和直链藻的竞争生长中，四尾栅藻极易成为优势藻种。四尾栅藻的存在能在一段时间内使水华鱼腥藻数量急剧减少甚至消亡，对直链藻也具有抑制作用。实验认为四尾栅藻对水华鱼腥藻的优势源于四尾栅藻的化感作用。环境中磷浓度水平会影响四尾栅藻与水华鱼腥藻的化感竞争作用。实验结果显示，四尾栅藻需具有足够的磷才能够分泌足够的化感物质影响到水华鱼腥藻生长。不同络合态铁对四尾栅藻与水华鱼腥藻的化感竞争作用具有影响，实验认为EDTA-Fe对四尾栅藻最有利，草酸铁最不利。四尾栅藻所分泌的化感物质具有专一性和选择性，需要在与水华鱼腥藻接触竞争才会释放，煮沸会失效，推测化感物质是一类蛋白类物质。通过分子量分布检测与三维荧光光谱检测发现，藻类在纯培养条件下会分泌更少的各类物质到环境中，而混合培养则会大量增加各类物质的分泌释放。认为藻类的竞争能力的关键因素之一是体现在藻体对于周围微环境的控制，而这种“控制”大多需要藻类分泌各类代谢产物。一旦某类藻占领该环境，认为环境相对“安全”，藻类则会选择减少释放，实验发现原本释放的这些产物则会慢慢分解失效。

目录

第一章 绪论

1.1水体富营养化与水华

1.2铁磷对藻类生长影响的研究现状

1.3 藻类的化感作用研究现状

1.4 研究目的及意义

1.5 课题来源

1.6 课题研究内容和技术路线

第二章 实验方法与材料

2.1实验材料

2.2实验方法与设计

2.3指标检测与数据处理方法

第三章 铁磷元素对三类淡水藻纯培养生长影响及协同作用

3.1实验设计

3.2铁磷对水华鱼腥藻生长影响分析

3.3铁磷对四尾栅藻生长影响分析

3.4铁磷对直链藻生长影响分析

3.5本章小结

第四章 三类淡水藻混合培养竞争生长情况及分析

4.1实验设计

4.2不同初始接种比例下混合藻竞争生长结果及分析

4.3不同初始磷浓度条件下混合藻竞争生长结果及分析

4.4不同种络合态铁条件下混合藻竞争生长结果及分析

4.5本章小结

第五章 四尾栅藻对水华鱼腥藻的化感作用

5.1实验设计

5.2验证实验与滤液实验结果及分析

5.3分子量分布实验结果及分析

5.4三维荧光光谱实验结果及分析

5.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢