环境科学研究  2018, Vol. 31 Issue (2): 265-272  DOI: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.63

引用本文  

韩丽华, 杨桂军, 刘玉, 等. 扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响[J]. 环境科学研究, 2018, 31(2): 265-272.
HAN Lihua, YANG Guijun, LIU Yu, et al. Effect of Disturbance Intensity on the Growth and Chlorophyll Fluorescence of Microcystis flos-aquae Colony in Lake Taihu[J]. Research of Environmental Sciences, 2018, 31(2): 265-272.

基金项目

国家自然科学基金重点项目(No.41230744);国家水体污染控制与治理科技重大专项(No.2012ZX07503-002, 2012ZX07101-013-03)
National Natural Science Foundation of China (No.41230744); Major Science and Technology Water Pollution Control and Treatment (No.2012ZX07503-002, 2012ZX07101-013-03)

责任作者

杨桂军(1979-), 男, 广西桂林人, 副教授, 博士, 主要从事淡水生物生态和蓝藻水华暴发机理研究, E-mail:yanggj1979@163.com

作者简介

韩丽华(1992-), 女, 浙江嘉善人, hlh1992hlh@163.com

文章历史

收稿日期:2017-06-20
修订日期:2017-10-13
扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响
韩丽华1 , 杨桂军1 , 刘玉1 , 秦伯强2 , 钟春妮2 , 杨宏伟2     
1. 江南大学环境与土木工程学院, 江苏 无锡 214122;
2. 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 湖泊与环境国家重点实验室, 江苏 南京 210008
摘要:风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度(0、50、100、200、400 r/min)来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 r/min组的ρ(Chla)、微囊藻数量、Fv/Fm(潜在最大光合效率)、ETRmax(潜在最大光合速率)、Ik(半饱和光强)和α(光能利用效率)增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组(P < 0.05),而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组(P < 0.05).方差分析表明,试验第7~11天,100 r/min组的ρ(Chla)、水华微囊藻数量、Fv/Fm、ETRmaxα显著高于对照组(P < 0.05);第1~5天,400 r/min组的ρ(Chla)、ETRmaxIk显著低于对照组(P < 0.05).研究显示,适宜的扰动强度(100 r/min)促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度(400 r/min)则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.
关键词水华微囊藻    群体    扰动强度    叶绿素荧光    太湖    
Effect of Disturbance Intensity on the Growth and Chlorophyll Fluorescence of Microcystis flos-aquae Colony in Lake Taihu
HAN Lihua1 , YANG Guijun1 , LIU Yu1 , QIN Boqiang2 , ZHONG Chunni2 , YANG Hongwei2     
1. Environment and Civil Engineering School, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;
2. State Key Laboratory of Lake and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China
Abstract: Disturbance induced by wind-wave occurs frequently in lakes and reservoirs, and it is one of the important factors affecting the lakes ecosystem. To understand the effect and mechanism of mixing induced by wind-wave on the growth of Microcystis flos-aquae colony in Lake Taihu, an experiment was conducted in lab, using different disturbance intensity (0, 50, 100, 200 and 400 r/min) by agitator to simulate the mixing induced by wind-wave in Lake Taihu. The disturbance time is 24 h. Growth and chlorophyll fluorescence parameters of M. flos-aquae colony were measured in this study. The study results showed that the increasing speeds of ρ(Chla), abundance, potential maximum photosynthetic efficiency (Fv/Fm), the potential maximum photosynthetic rate (ETRmax), half saturation light intensity (Ik) and light use efficiency (α) of M. flos-aquae in the 100 r/min groups were the highest among all treatment groups. In the end of the experiment, the value of ρ(Chla), abundance, Fv/Fm, ETRmax, Ik and α of M. flos-aquae in the 100 r/min groups were 3.29, 10.75, 1.20, 2.30, 2.21 and 1.21 times as more as that before mixing in the experiment. In the end of this experiment, the cell abundance of 3-10 cells colony of M. flos-aquae in the 100 r/min groups decreased from 25.80% to 20.70% to total cell abundance, and which was significantly lower than that in the control groups (P < 0.05). However, the cell abundance of >10 cells colony of M. flos-aquae in the 100 r/min groups increased significantly from 0 to 25.55% to total cell abundance, which was significantly higher than that in the control groups (P < 0.05).The variance analysis showed that the ρ(Chla), abundance, Fv/Fm, ETRmax and α of M. flos-aquae in the 100 r/min groups were significantly higher than those in the control groups (P < 0.05) during the 7th-11th day in the experiment. During the 1st-5th day, the ρ(Chla), ETRmax and Ik in the 400 r/min treatment groups were significantly lower than those in the control groups (P < 0.05) in the experiment. The results showed that the suitable disturbance intensity (100 r/min) promoted the growth and photosynthetic activity of M. flos-aquae, but the high disturbance intensity (400 r/min) inhibited the growth and photosynthetic activity of M. flos-aquae.
Keywords: Microcystis flos-aquae    colony    mixing intensity    chlorophyll fluorescence    Lake Taihu    

随着我国经济的快速发展,大量污染物的产生和排放,使得我国水体富营养化愈发严重.湖泊污染及其带来的富营养化是目前我国淡水湖泊面临的主要挑战[1].太湖是一个典型的大型浅水湖泊,面积为2 338 km2,最大水深不足3 m,平均水深2 m[2-3].由于水体富营养化,太湖每年5—10月都会暴发微囊藻水华,不仅影响饮用水供水安全[4],还会致使水体黑臭及形成严重异味[5],并进一步地导致水体生物多样性下降[6],对太湖周边人们的生产生活造成了不良的影响.微囊藻是水生生态系统中的重要组成成分之一,其生长繁殖对水生生态系统的结构和功能有着非常重要的影响[7].微囊藻水华防治已成为国内外研究的热点[8].

目前,国内外就微囊藻水华暴发的成因开展了大量研究.微囊藻水华的暴发与风浪扰动[9-11]、微囊藻的生理特点[12]、营养盐[13-14]、水体温度[15]、光照[16-17]及其他生物等诸多环境因素密切相关.其中,风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生.风浪扰动会引起浅水湖泊底泥重新悬浮,一方面导致氮、磷等营养物质释放,另一方面会导致水体透明度降低,进而影响水下的光照强度[18].野外调查显示,在自然水体中,微囊藻水华暴发时,大量微囊藻以群体状态漂浮在水体表层[19-21]. WU等[22]发现,太湖微囊藻水华暴发时,微囊藻大群体更容易克服水体扰动产生的裹挟力,同时微囊藻大群体对太阳辐射的昼夜变化反应不敏感,无论是有风和无风的情况,聚集于水面表层的微囊藻总是以大于120 μm的大群体为主.关于扰动强度对微囊藻生长影响,前人也做了不少的工作[23-24],然而这些研究中都是关注扰动对单细胞和双细胞微囊藻生长的影响,鲜见有关扰动对微囊藻群体生长及其机理的研究报道.

水华微囊藻是形成太湖微囊藻水华的优势种之一,在野外主要以群体形态存在[25].该研究利用室内摇床设置不同的扰动强度(0、50、100、200、400 r/min)来模拟太湖风浪扰动,并测定了不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数,探究扰动强度对水华微囊藻群体生长的可能机理,以期为人们加深对太湖微囊藻水华形成机理的认识提供依据.

1 材料与方法 1.1 试验材料与设计

2016年6月在太湖梅梁湾采集微囊藻,经显微镜观察、鉴定,并采用稀释法分离得到单个水华微囊藻(M. flos-aquae)群体,在BG-11培养液中进行培养,当水华微囊藻繁殖到一定密度后,采用经过改良的BG-11培养液〔ρ(TN)=50 mg/L,ρ(TP)=2.5 mg/L〕扩大培养,连续培养8个月后开展试验.

向500 mL锥形瓶中加入200 mL经过灭菌的改良BG-11培养液,然后接种150 mL处于对数生长期、ρ(Chla)为240.42 μg/L的水华微囊藻(经镜检,微囊藻形态包括单细胞、双细胞和小群体).设置不同的扰动强度,包括0、50、100、200、400 r/min 5组,每组设置3个平行,0 r/min组为静置培养对照组,其余4组为试验组,分别将装有水华微囊藻的锥形瓶放入转速为50、100、200、400 r/min的4台摇床中.考虑到太湖强风浪扰动时湖水会将底泥搅动,大量的底泥悬浮会导致水体透明度急剧下降,有时水下光照几乎为0[26],为了模拟太湖扰动时水下光强,所以将每个处理组的光照强度皆设置为0 lx,温度设定为25 ℃.根据范成新等[27]报道,在太湖中,以1 m/s计的风速段的风速维持时间均不能超过1 d,以2 m/s计的风速段也仅有两次相对稳定在1 d左右,故该研究中连续扰动的时间设置为24 h.在试验中发现,有少量的水华微囊藻黏壁,所以扰动结束后,小心慢慢转动锥形瓶使瓶壁上的微囊藻进入液体中.然后将扰动结束后所有处理组放入培养箱中,培养温度为25 ℃,光照强度为3 000 lx,光照周期为12 h :12 h,继续培养.分别于试验的0、1、3、5、7、9、11 d取一定量的藻细胞溶液进行分析,取样过程均在无菌操作台进行,取样后不补充营养盐.测定相关指标,包括微囊藻数量、ρ(Chla)、叶绿素荧光参数.整个试验进行11 d.经测定,试验开始时,所有处理组ρ(TN)=50 mg/L,ρ(TP)=2.5 mg/L.

1.2 样品采集与测定 1.2.1 水样指标及测定方法

微囊藻细胞数量采用显微镜计数测定:先摇匀待镜检水样,然后用移液枪准确吸取0.1 mL,注入计数框(20 mm×20 mm)中,盖上同等面积的盖玻片,在10×40倍高倍显微镜下鉴定和计数不同类型的细胞(单细胞、双细胞、3~10细胞和>10细胞)的数量及其所占比例,每片计数100个视野[28].对于单、双细胞以及小群体采用直接计数,对于比较大的微囊藻群体数量则通过超声打散群体进行计数,然后总细胞数减掉单细胞、双细胞和小群体的数量可得到大群体细胞的数量.

ρ(Chla)采用丙酮法[29]测定,以ρ(Chla)代表水华微囊藻生物量.

1.2.2 叶绿素荧光参数

采用德国WALZ公司生产的浮游植物荧光仪(PHYTO-PAM)进行叶绿素荧光各项参数的测定.先取出样品杯,放入样品4 mL,盖上盖子暗适应10 min后,点击Gain,调节最适合信号,即连续两次Gain后的值不变,在settings窗口中设置Meas. Freq.为1,切换到Channels窗口,点击SAT-Pulse,测量Fv/Fm(潜在最大光和效率),再在settings窗口中设置Meas. Freq.为32,切换到Channels窗口,点击Chl[MF32],测量ρ(Chla),切换到Light Curve窗口,点击Start测量光响应曲线,然后换样品继续测量,待全部测量完成后,切换到Report窗口,点击File/Save Report,储存数据.

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2016对试验数据进行处理;采用Origin 8.5软件制图;利用SPSS 21.0软件中的单因素方差分析法(One-way ANOVA)对试验组和对照组中水华微囊藻群体的数量、叶绿素荧光参数进行差异显著性分析.

2 结果与分析 2.1 扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长的影响

图 1所示,扰动前ρ(Chla)初始值为240.42 μg/L.试验期间所有处理组ρ(Chla)随时间增加而增加.试验前3 d,ρ(Chla)的增加不明显,所有试验组与对照组无显著差异(P>0.05).但从第5天开始,除400 r/min组外,其余试验组包括对照组的ρ(Chla)都开始增加,尤以100 r/min组增加最快,到第11天时,100 r/min组的ρ(Chla)增至777.92 μg/L,为对照组的1.63倍.经方差分析,试验第7~11天,100 r/min组的ρ(Chla)显著高于对照组(P<0.05),说明100 r/min的扰动强度促进了水华微囊藻群体的生长.试验第1~7天,400 r/min组的ρ(Chla)没有明显增加,并显著低于对照组(P<0.05),直到第7天后,400 r/min组的ρ(Chla)才开始迅速增加,到第11天时,其ρ(Chla)变为对照组的1.24倍,表明400 r/min组的扰动强度可能对藻细胞产生了一定的损伤,但这种损伤经过一段时间后得到了恢复.其他试验组整个试验期间与对照组ρ(Chla)都没有显著差异(P>0.05).

扰动强度/(r/min):1—0;2—50;3—100;4—200;5—400. 图 1 扰动强度对太湖水华微囊藻群体ρ(Chla)的影响 Fig.1 Effect of disturbance intensity on the ρ(Chla) of M. flos-aquae colony in Lake Taihu

图 2所示,太湖水华微囊藻数量与ρ(Chla)的变化趋势基本一致,所有处理组的微囊藻数量随时间增加而增加.扰动前微囊藻的数量为0.32×106 mL-1,而且扰动前3 d,微囊藻数量增加不明显,所有试验组水华微囊藻数量与对照组没有显著差异(P>0.05).试验第5天起,100 r/min组的微囊藻数量增加明显,并且持续增加,到第11天时达到3.58×106 mL-1,为对照组的1.39倍,方差分析显示,试验第7~11天,100 r/min组微囊藻数量极显著高于对照组(P<0.01).说明100 r/min组的扰动强度有利于水华微囊藻的生长.由图 2可见,试验第1~7天,400 r/min组微囊藻数量增加不明显,并且在第5天时,400 r/min组微囊藻数量极显著低于对照组(P<0.01);从第7天开始,该组微囊藻数量开始增加,试验第9~11天,微囊藻的数量增加迅速,到第11天时达到2.68×106 mL-1,水华微囊藻数量的变化表明,400 r/min组的过高扰动短期内可能会损害藻细胞的生理结构,从而抑制藻的分裂繁殖,但这种损害是可以恢复的,适当的扰动强度促进太湖水华微囊藻的生长,而过强的扰动强度则会抑制其生长.

扰动强度/(r/min):1—0;2—50;3—100;4—200;5—400. 图 2 扰动强度对太湖水华微囊藻数量的影响 Fig.2 Effect of disturbance intensity on the abundance of M. flos-aquae in Lake Taihu

不同扰动强度对水华微囊藻不同类型藻细胞(单细胞、双细胞、3~10细胞群体和>10细胞群体)的数量影响不同,如图 3所示.方差分析显示,扰动前试验组和对照组不同类型藻细胞数量无显著性差异(P>0.05).扰动结束后,试验组和对照组的微囊藻数量均发生了明显变化. 50、100、200和400 r/min条件下藻单细胞数量占比分别下降了16.67%、27.78%、21.62%和13.51%;由占比方差分析可知,此时各试验组都显著低于对照组(P<0.05);另外,除100 r/min试验组外,其他试验组的双细胞数量变化与对照组有显著差异(P<0.05);对照组在整个试验中未出现>10细胞的群体.扰动结束后,50、100、200和400 r/min条件下>10细胞的群体细胞占比分别为15.19%、25.55%、17.22%和8.97%,均显著高于对照组(P<0.05),并且400 r/min组在试验第1~7天中藻细胞总数量增加缓慢,群体细胞也明显少于其他组.由图 3可知,扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量有所下降,而>10细胞群体细胞数量增加明显,其中,3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组(P<0.05),而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组(P<0.05)〔见图 3(c)〕.结果表明,适当扰动促进了水华微囊藻群体细胞数量的生长,过强扰动抑制了水华微囊藻总数量和群体细胞的生长.

图 3 试验过程中水华微囊藻不同类型藻细胞浓度变化 Fig.3 Different types of algal cell concentration variation of M. flos-aquae during the experiment
2.2 扰动强度对太湖水华微囊藻群体叶绿素荧光的影响 2.2.1 扰动强度对水华微囊藻群体的Fv/Fm的影响

图 4可知,各处理组的Fv/Fm几乎都处于0.5~0.6之间,变幅不大.其中,100 r/min组的Fv/Fm持续增加,到第11天时达到0.61,为对照组的1.09倍;经方差分析发现,试验第7~11天,100 r/min组的Fv/Fm显著高于对照组(P<0.05),这与100 r/min组水华微囊藻群体ρ(Chla)和数量变化趋势基本一致.扰动24 h后,即试验第1天,除50 r/min组外,其余试验组的Fv/Fm分别为扰动前的1.02、1.08、1.12倍,并且400 r/min组的Fv/Fm极显著高于对照组(P<0.01);但第3天时,400 r/min组的Fv/Fm又降低至各处理组最低,极显著低于对照组(P<0.01),之后缓慢增加,在试验7~11天中,400 r/min组的Fv/Fm升至较高值,到第11天时极显著高于对照组(P<0.01),这与400 r/min组水华微囊藻群体ρ(Chla)和数量变化趋势基本一致.这说明适宜的扰动强度对水华微囊藻群体的Fv/Fm有促进作用.

扰动强度/(r/min):1—0;2—50;3—100;4—200;5—400. 图 4 扰动强度对太湖水华微囊藻群体的Fv/Fm的影响 Fig.4 Effect of disturbance intensity on the Fv/Fm of M. flos-aquae colony in Lake Taihu
2.2.2 扰动强度对水华微囊藻群体的ETRmax的影响

图 5所示,试验期间,各处理组ETRmax(潜在最大光合速率)都有不同程度的增长,ETRmax越高,水华微囊藻群体生长越好.扰动24 h后,各试验组变化明显,100 r/min组和200 r/min组的ETRmax分别为扰动前的1.07和1.55倍,其中,200 r/min组ETRmax与对照组有着极显著性的差异(P<0.01);50 r/min组和400 r/min组分别比扰动前降低了34.57%和15.90%,经方差分析,50 r/min组ETRmax与对照组呈极显著性差异(P<0.01).另外,由图 5可知,整个试验期间,100 r/min组增加趋势明显,到第11天时达到343.8 μmol/(m2 ·s),为扰动前的2.30倍,此时,100 r/min组的ETRmax极显著高于其余各处理组(P<0.01).试验期间,400 r/min组的ETRmax增加缓慢,明显低于其他各处理组,说明过高扰动强度不利于水华微囊藻群体最大光合速率的增加,而适宜的扰动强度有利于水华微囊藻群体ETRmax的增加.

扰动强度/(r/min):1—0;2—50;3—100;4—200;5—400. 图 5 扰动强度对太湖水华微囊藻群体的ETRmax的影响 Fig.5 Effect of disturbance intensity on the ETRmax of M. flos-aquae colony in Lake Taihu
2.2.3 扰动强度对水华微囊藻群体Ik的影响

图 6所示,试验期间,各处理组Ik(半饱和光强)都有不同程度的增加.扰动24 h后,100 r/min组和200 r/min组的Ik分别为扰动前的1.07和1.68倍,50 r/min组和400 r/min组的Ik比扰动前分别降低了21.15%和10.45%;经方差分析,各试验组与对照组都有着显著差异(P<0.05).由图 6可知,400 r/min组的Ik均低于对照组,其中,试验第1~9天,400 r/min组的Ik显著低于对照组(P<0.05).另外,100 r/min组的Ik增加显著,第11天时增至1 399.9 μmol/(m2 ·s),为扰动前的2.21倍,极显著高于其他处理组(P<0.01).这说明适当的扰动强度促进了水华微囊藻群体的Ik,而过高扰动强度不利于水华微囊藻群体的Ik的增加.

扰强强度/(r/min): 1—0; 2—50; 3—100; 4—200; 5—400. 图 6 扰动强度对太湖水华微囊藻群体Ik的影响 Fig.6 Effect of disturbance intensity on the Ik of M. flos-aquae colony in Lake Taihu
2.2.4 扰动强度对水华微囊藻群体α的影响

图 7可知,试验结束时,各处理组中水华微囊藻群体α(光能利用效率)分别为扰动前的1.08、1.10、1.21、1.06、1.14倍,其中,100 r/min组增加最快,达到了0.246.扰动24 h后,100 r/min组、200 r/min组和400 r/min组的α均高于对照组,其中,200 r/min组和400 r/min组α显著高于对照组(P<0.05);50 r/min组有所降低,但降低不显著(P>0.05).经方差分析可知,试验第1~5天,100 r/min组α与对照组没有显著差异(P>0.05);第7~11天,100 r/min组α显著高于对照组(P<0.05).另外,试验第1天,400 r/min组α极显著高于对照组(P<0.01);第7~11天,尤其是第7天,400 r/min组α极显著高于对照组(P<0.01).由此可知,适宜的扰动强度会促进微囊藻群体对光能的利用效率.

扰动强度/(r/min):1—0;2—50;3—100;4—200;5—400. 图 7 扰动强度对太湖水华微囊藻群体α的影响 Fig.7 Effect of disturbance intensity on the α of M. flos-aquae colony in Lake Taihu
3 讨论

该研究发现,100 r/min的扰动强度促进了水华微囊藻群体的生长,而400 r/min的扰动强度抑制水华微囊藻群体的生长,这表明适宜的扰动强度有利于微囊藻的生长,但过强的扰动强度对微囊藻的生长会起抑制作用.王珂等[30]发现,微囊藻和栅藻均适宜在小扰动的环境中生长繁殖,大扰动不利于藻类的聚集.江林燕等[31]研究发现,水体的扰动对铜绿微囊藻的生长同时存在促进和抑制作用,低速度扰动时,促进作用占主导地位;高速度扰动时,抑制作用占主导地位.颜润润等[32]发现,扰动强度对铜绿微囊藻的生长有相同的影响. HUANG等[33]研究表明,转速等于或小于300 r/min时,铜绿微囊藻种群不仅与养分释放呈正相关,而且与藻类的运动和生长呈正相关;而转速为400 r/min时,会对藻类生长产生不利影响.以上研究主要关注扰动对单细胞和双细胞微囊藻生长的影响,该研究结果显示,扰动强度对水华微囊藻群体也有相似的影响.究其原因: ①适宜的扰动加速了离子向细胞表面的流动,增加了微囊藻对营养盐的吸收[24],刺激了其生长增殖,又能防止其沉降,还可以延长藻生长过程中的适应期和对数增长期[34],从而使水体中水华微囊藻的数量保持高浓度;②适宜的扰动还可以降低藻细胞周围对藻生长有抑制作用的代谢产物的浓度,有助于藻的生长[31].反之,过强的扰动可能会损伤藻细胞结构,从而抑制微囊藻的生长. Hondzo等[35]认为,一定程度的紊动会造成绿藻叶绿体和尾脊的缺失,导致细胞破坏和生长抑制.

光合作用是绿色植物最基本和最重要的生命活动过程[36].光照是影响藻类生长最重要的生态因子之一[37],藻类光合作用受水体中风浪扰动、温度、pH、光、无机碳等的影响.叶绿素荧光是光合作用的良好指标和探针,通过对各种荧光参数的分析,可以得到有关植物光能利用途径的信息,也可以反映植物受胁迫的情况[38].江成[39]研究表明,铜绿微囊藻和月牙藻等藻类的光合参数会明显受到扰动的影响,适当的扰动可以增加藻类的Fv/Fm、rETRmax以及αIk,从而促进藻类生长.李林等[40]发现,扰动能提高微囊藻对光能的吸收,使得藻类对光照强度的需求降低.该研究发现,太湖水华微囊藻群体的光合参数受扰动强度的影响,这与前人的研究结果一致.该研究还发现,试验第7~11天,100 r/min组的Fv/Fm、ETRmaxα显著高于对照组(P<0.05),这表明适当的扰动强度促进了水华微囊藻群体细胞PSⅡ(光系统Ⅱ)的光能转换效率、光合速率和对光能的捕获能力;而试验第1~5天,400 r/min组的ETRmaxIk显著低于对照组(P<0.05),表明过大的扰动强度降低了水华微囊藻群体细胞的光合速率和耐受强光的能力,不利于微囊藻的光合作用.扰动过大可能会使藻细胞受到机械损伤而被破坏,这时扰动引起的促进作用远小于抑制作用,从而对光合作用表现为抑制[31]. Mitsuhashi等[41]指出紊流产生的剪切力能够有效地降低藻类的光合作用效率.

4 结论

a) 所有试验组中,100 r/min组的ρ(Chla)和微囊藻数量增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29和10.75倍.试验第7~11天,100 r/min组的ρ(Chla)、水华微囊藻数量显著高于对照组(P<0.05);试验第1~5天,400 r/min组的ρ(Chla)显著低于对照组(P<0.05).该研究表明适宜的扰动强度(100 r/min)促进水华微囊藻群体细胞的生长,过高的扰动强度(400 r/min)则会抑制水华微囊藻群体细胞的生长繁殖.

b) 所有试验组中,100 r/min组的Fv/Fm、ETRmaxIkα增加最快,试验结束时分别为扰动前的1.20、2.30、2.21和1.21倍;试验第7~11天,100 r/min组的Fv/Fm、ETRmaxα显著高于对照组(P<0.05);试验第1~5天,400 r/min组的ETRmaxIk显著低于对照组(P<0.05).该研究表明适宜的扰动强度(100 r/min)有利于水华微囊藻群体细胞的光合活性,过高的扰动强度(400 r/min)则会抑制水华微囊藻群体细胞的光合活性.

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