环境因子和碳酸酐酶对岩溶区微藻稳碳能力影响的模拟研究

摘要

微藻在水生生态系统的碳固定中扮演着重要角色，碳酸酐酶（CA）在微藻CO2浓缩机制中起重要作用。但是，目前对于微藻利用岩溶水体中的无机碳转化为有机碳的稳碳能力以及环境因子和CA对岩溶区水生微藻稳碳能力的影响尚研究较少。本文自主设计了一种气升式防贴壁藻类培养装置，以从岩溶区水体中筛选得到的小球藻(Chlorella)和栅藻(Scenedesus)为研究对象，用模拟岩溶水进行培养，分别在外源添加微藻CA及CA受抑制情况下，研究不同光照强度和HCO3-浓度对微藻固碳能力的影响。此外，进一步收集微藻培养过程形成的沉积物进行降解实验，研究不同环境条件下所产生沉积物的降解程度。本文获得的主要结果如下：
　　（1）当光照强度和HCO3-浓度增加时，微藻生物量和产生沉积物的量都显著增加（P<0.01）。而且，当HCO3-浓度较高时，CA增强组和对照组的生物量和沉积物量的增长率高于CA抑制组。上述结果说明在较高HCO3-浓度和较高光照条件下，CA作用下的微藻能够利用更多的无机碳。
　　（2）在微藻培养过程所形成的沉积物中检测出无机碳的存在，且在小球藻培养过程中，培养液中Ca2+减少量与小球藻稳定期生物量存在一定的正相关关系（R2=0.41，P<0.01），说明微藻对HCO3-的利用可能促进了岩溶水中Ca2+的沉积。沉积物中的有机质在前12d内迅速分解，至48d时其降解率基本稳定于63.29％-97.22%之间，说明微藻利用的无机碳在转化成有机碳后可能形成一定量的难降解有机质，而且，高浓度HCO3-以及高光照条件下微藻培养过程形成更多难降解有机质，具有更强的稳碳能力。
　　研究结果揭示了光照强度、HCO3-离子浓度以及CA对岩溶区水生微藻稳碳能力的影响，为科学认识微藻及其CA在岩溶生态系统碳增汇中的作用提供了理论依据。

目录

声明

1 绪 论

1.1 碳循环与岩溶水生生态系统

1.2 微藻固定无机碳及其影响因素研究进展

1.3 淡水沉积物降解研究进展

1.4 本文的研究目的和主要内容

2材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验设计

3 结果与分析

3.1 微藻的分离筛选与鉴定及CA提取

3.2 微藻生物量的变化

3.3 培养体系中Ca2+浓度的变化

3.4 培养体系中沉积物的量

3.5 培养体系中有机碳及相关元素分析

3.6 沉积物降解率及其难降解有机质

4 讨论

4.1 环境因子对微藻固碳能力的影响

4.2 CA对微藻稳碳能力的影响

4.3 Ca2+浓度与微藻生物量的关系

4.4 难降解有机质及其生态学意义

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文与专利