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大型海藻生理生化特性对营养盐和水流交换的响应 ——以羊栖菜和石莼为例

大型海藻生理生化特性对营养盐和水流交换的响应 ...

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作者：林芳浙江大学

学位级别：硕士

大型海藻是极具潜力的富营养化海域修复生物物种,大型海藻的修复潜力及环境因子和其修复潜力之间的关系是大型海藻生物修复领域的前沿热点问题。大型海藻的生长速率和修复潜力受多种环境因子的影响,包括温度、光照、营养盐、C02水平、p... 详细信息

大型海藻是极具潜力的富营养化海域修复生物物种,大型海藻的修复潜力及环境因子和其修复潜力之间的关系是大型海藻生物修复领域的前沿热点问题。大型海藻的生长速率和修复潜力受多种环境因子的影响,包括温度、光照、营养盐、C02水平、pH、水体流动、盐度、光暗比、密度等因素。其中,充足的氮、磷营养盐供应是维持大型海藻高生物量的关键,而水流交换速率不仅可以维持实验体系中营养盐的供应,还可以调节因光合作用被加速消耗溶解碳而上升的pH,增加水体溶解碳,去除已死亡的藻细胞、阻碍生长的营养代谢产物及污浊生物。然而目前在国内外众多学者的研究中,关于水流交换量对大型海藻的生理生化和营养盐吸收的影响方面研究却并不多见,而关于水流交换量与营养盐浓度对大型海藻的影响是否存在交互的研究也未见报道。本文在综述营养盐浓度和水流对大型海藻生理生化影响的基础上,探讨了营养盐浓度、水流交换量及两者交互作用对大型海藻羊栖菜、石莼的生理生化影响,以期为大型海藻修复海域富营养化的实践提供理论基础。主要研究结果如下：1.营养盐浓度、水流交换量和两者的交互作用均对羊栖菜的平均相对生长速率（SGR）存在一定的影响。各种水流交换情况中,羊栖菜的长势随营养盐浓度的变化较为一致,表现为中浓度营养盐下生长速度快,而高浓度营养盐下生长则受到抑制。随水流交换量的增加,中浓度营养盐供给条件下SGR呈上升趋势,而高浓度营养盐供给条件下SGR呈先升后降趋势。营养盐的供给对可溶性蛋白质（Soluble protein, SP）含量有显著影响,水流交换量则对可溶性碳水化合物（Soluble carbohydrate, SC）含量有显著影响。2.石莼的生长主要受营养盐浓度与水流交换量的独立影响。虽然水流交换量对石莼生长无明显作用规律,但是当水流交换量为l00 vol/d时,石莼的平均SGR为5.93±0.82% d-1,远高于其他水流交换量下（0、25、50、200 vol/d）的平均SGR3.85±0.21%d-1。营养盐浓度增高时,石莼SGR呈线性增长。在中、高浓度营养盐下,SGR分别能达到6.31±0.38% d-1和8.00±0.51% d-1。虽然石莼在高浓度营养盐下能保持较快的生长速率,但是当水流交换量达到200 vol/d时,藻体会出现漂白现象。随营养盐浓度的增加,类胡萝卜素（Carotenoid, Car）含量呈上升趋势,而叶绿素a（Chlorophyll a, Chl a）和SP含量呈先升后降趋势,SC含量则与之相反。营养盐浓度对Chl a, Car、 SP和SC含量均有显著影响。3.由羊栖莱和石莼生理生化指标比较得知,石莼的SGR（4.23±0.24%d-1）要高于羊栖菜（2.42土0.15%d-1）。高浓度营养盐对羊栖菜的生长存在抑制作用,但对石莼的生长则无明显作用,因此石莼在高浓度营养盐条件下更具生存优势。营养盐浓度可以通过强化羊栖菜和石莼的光合反应以促进藻体生长,但营养盐浓度对羊栖菜Chi a和Car含量无显著影响,而对石莼Chl a和Car含量有显著影响,因此两者光合反应强化的机理有所差别。营养盐浓度对羊栖菜的SP含量和石莼的SC. SP含量有显著影响。水流交换量对羊栖菜SC含量有显著影响,说明由水流交换量所增加的CO2对于羊栖菜的固碳作用及可溶性碳水化合物合成有一定影响,但在高水流交换量下,其作用并不明显。4.通过羊栖菜及石莼生长对水流速度的响应小试,我们发现在目前中国典型富营养化海域的氮、磷背景下,水流速度为0.1m/s到0.3 m/s时石莼的SGR均高于相应条件下生长的羊栖菜。水流交换量对羊栖菜和石莼的生长均有显著影响,而水流速度对羊栖菜和石莼的生长均无显著影响。高浓度营养盐对羊栖菜的生长存在抑制作用,但是水流交换量和水流流速均会在一定程度上缓解高浓度营养盐对羊栖菜生长的毒害作用。虽然提升水流速度能防止石莼漂白现象的出现,但是总体上石莼生长速率的增加却显著低于调控水流交换量下生长速率的增加。

关键词：大型海藻羊栖菜石莼营养盐水流交换量

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