姜小玉 趙閃閃 褚一凡 陳 艷 李杲光 靳同霞 馬劍敏

(河南師范大學生命科學學院, 新鄉(xiāng) 453007)

水體富營養(yǎng)化已成為世界上大多數(shù)淡水和近海海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要水質(zhì)問題[1], 并導致藍藻水華頻發(fā)。研究表明[2], 生態(tài)修復是有效控制水華的最佳途徑。生態(tài)修復方法中利用水生植物[3]和生物操縱[4]技術(shù)控制藻類水華取得了明顯成效。

大型水生植物與浮游植物同為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者, 兩者生態(tài)位高度重合, 對光照、空間、營養(yǎng)等資源競爭激烈[5]。大型水生植物還能通過化感作用抑制藻類的生長[6]。姚遠等[7]通過微宇宙實驗發(fā)現(xiàn)水體中的沉水植物能使浮游植物的生物量顯著降低。生物操縱是利用浮游動物的攝食控制藻類。陳濟丁等[8]發(fā)現(xiàn), 可以直接添加大型溞等大型植食性浮游動物, 使其達到并保持一定的密度, 從而有效抑制藻類的暴發(fā)式增殖。

氮磷濃度直接影響重建水生植被的可能性和生物操縱的有效性。根據(jù)Liebig[9]最小因子定律,對限制浮游植物增長的氮磷等營養(yǎng)鹽加以控制是減輕水體富營養(yǎng)化的重要基礎(chǔ)[10]。研究發(fā)現(xiàn), 內(nèi)陸水體(湖泊等)一般是磷限制[11]; 外源水體(海灣等)通常是氮限制[12, 13]。限制因子會因周圍環(huán)境和人類干預而發(fā)生轉(zhuǎn)換, 還存在共同限制的情況[14—16]。當?shù)坠餐拗苹蛳拗菩砸蛩夭淮_定時, 單一減少氮或磷輸入并不能有效防治水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象[17]。美國中西部因種植玉米引發(fā)過高的氮濃度排入水體, 導致藻類水華大面積暴發(fā), 漁業(yè)損失慘重[18],另考慮到海灣和湖泊、河流之間可能存在的相互影響, 所以即使我國富營養(yǎng)化湖泊主要以磷為限制因子[11], 也必須采取以控磷為主, 控氮為輔的措施以減緩富營養(yǎng)化現(xiàn)象, 不可過度放寬對氮的控制[19, 20]。

本實驗室先前做了一系列氮磷濃度影響溞-草-藻控藻效果的研究[21—23], 結(jié)果發(fā)現(xiàn)水生植被的恢復重建與生物操縱相結(jié)合可以取得極佳抑藻(藍藻)效果的磷濃度范圍為0.2—0.5 mg/L, 但其氮濃度閾值范圍仍未可知。為了進一步弄清楚水體氮濃度對實施生物操縱和重建水生植物的影響, 本實驗選用銅綠微囊藻、金魚藻和大型溞為實驗材料, 研究不同氮濃度對生物操縱和草-藻競爭的影響, 為藍藻水華的防治提供依據(jù)與參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa, FACHB 573): 購自中國科學院淡水藻種庫, 采用BG-11培養(yǎng)基[24], 置于恒溫光照培養(yǎng)箱(溫度25℃, 光強2600 lx,光暗比14h∶10h)培養(yǎng), 選擇指數(shù)生長期的藻種用于實驗。

大型溞(Daphnia magna): 采自新鄉(xiāng)市牧野湖,純化培養(yǎng)后, 置于恒溫光照培養(yǎng)箱馴化, 選擇同一母體繁殖三代以上的體型相似的幼齡大型溞用于實驗。

金魚藻(Ceratophyllum demersum): 采自新鄉(xiāng)市牧野湖, 反復沖洗干凈, 培養(yǎng)于BG-11培養(yǎng)基, 置于實驗室靠窗實驗臺。選擇生長良好、長勢一致的0.1 g的頂枝用于實驗。

1.2 實驗方法

培養(yǎng)液的配置 以BG-11培養(yǎng)基為基礎(chǔ), 用檸檬酸鐵代替檸檬酸鐵銨, 用CoCl2·6H2O代替Co(NO3)2·6H2O, 配置無氮磷的培養(yǎng)液。因為適合銅綠微囊藻生長的最佳磷濃度范圍為1.0—1.5 mg/L[25], 為保證磷源充足, 用磷標液(磷酸二氫鉀)將培養(yǎng)液磷濃度調(diào)節(jié)為1.5 mg/L; 結(jié)合水華程度判別的氮、磷參考標準[26]和已有研究[25, 27], 用氮標液(硝酸鉀)將培養(yǎng)液氮濃度梯度調(diào)節(jié)為0.5、2、4、8和16 mg/L, 包含從輕度到重度水華的范圍。培養(yǎng)液初始pH為7.5, 均為無菌環(huán)境。

接種方法 實驗前將藻種擴大培養(yǎng)7d, 在無N、P的BG-11培養(yǎng)液中饑餓處理48h, 以去除藻細胞中蓄積的N、P, 取一定量體積的藻種離心(4000 r/min, 10min)后, 棄上清液, 再用15 mg/L的NaHCO3洗滌2次, 離心棄上清液, 無菌水稀釋后用于接種。

實驗設置 實驗采用1000 mL的錐形瓶, 裝800 mL不同氮濃度的培養(yǎng)液, 每個氮濃度設3個重復, 置于恒溫光照培養(yǎng)箱(溫度25℃, 光強2600 lx,光暗比14h∶10h)培養(yǎng), 每天定時搖晃每錐形瓶3次,實驗周期15d。每3天取10 mL藻液, 測定藻液的OD680值, 計算藻細胞密度。實驗結(jié)束后測定藻液的OD680值、大型溞數(shù)目和金魚藻質(zhì)量, 計算各自的增長率; 并測定培養(yǎng)液中的氮、磷濃度, 計算氮磷削減率。采用溞-草-藻搭配組合, 設置4個不同處理組合和1個空白對照。根據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果[22], 接種銅綠微囊藻初始密度為1.0×105cells/mL, 金魚藻頂枝0.1 g, 大型溞5只。

具體組合方式如下:

組合 0: 銅綠微囊藻單獨培養(yǎng)(空白對照);

組合 1: 溞-藻共培養(yǎng);

組合 2: 草-藻共培養(yǎng);

組合 3: 金魚藻種植水培養(yǎng)銅綠微囊藻(用配置好的5種氮濃度梯度的培養(yǎng)液培養(yǎng)金魚藻, 15d后,取出金魚藻, 補充培養(yǎng)液氮磷至初始濃度, 然后接種銅綠微囊藻);

組合 4: 溞-草-藻共培養(yǎng)。

1.3 測定指標

銅綠微囊藻細胞密度: 實驗前, 每2天測定藻液的OD680, 用血球計數(shù)板計數(shù)藻細胞, 為期14d, 創(chuàng)建OD680值與藻細胞密度回歸方程:y=1522.2x-4.6892,R2=0.9984; 其中,y是藻細胞密度(×105cells/mL),x是OD680值。實驗中, 每3天測定藻液的OD680值,換算得到藻細胞密度。

大型溞數(shù)目: 肉眼計數(shù)。

金魚藻質(zhì)量: 吸水紙吸干表面水分, 稱重。

培養(yǎng)液中的氮、磷濃度(指水中的氮磷濃度,不包括生物體吸收、吸附的氮磷): 藻液經(jīng)離心(4000 r/min, 10min)后, 取上清液, 采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法測定氮濃度, 鉬銻抗分光光度法測定磷濃度[28]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

銅綠微囊藻生長速率:μ=(lnX2-lnX1)/(T2-T1)。式中,X1和X2分別為實驗初期和結(jié)束后銅綠微囊藻的細胞密度; (T2-T1)為培養(yǎng)天數(shù), 為15d。

采用Monod方程[29]探討銅綠微囊藻單獨培養(yǎng)實驗中, 藻生長速率與氮濃度的關(guān)系, 方程如下:μ=μmax·x/(x+Ks)。式中,μmax為藻的最大生長速率;x為氮濃度;Ks為半飽和速率常數(shù)。

銅綠微囊藻、大型溞和金魚藻的增長率計算方法見靳萍等[30]。

培養(yǎng)液中氮、磷削減率:R=(C0-Ct)/C0×100%。式中,C0和Ct分別為實驗初期和結(jié)束后培養(yǎng)液中的氮磷濃度。

用EXCEL 2013處理數(shù)據(jù)并作圖, 其中Monod方程擬合曲線用Origin 8.0制得, 用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果

2.1 銅綠微囊藻單獨培養(yǎng)

如圖 1所示, 氮濃度為16 mg/L時, 在培養(yǎng)周期內(nèi)銅綠微囊藻生長曲線呈“J”型, 其他各濃度下則呈“S”型。實驗末期, 氮濃度為4—8 mg/L時, 銅綠微囊藻生長速率減慢, 但藻細胞密度仍在3×107cells/mL以上; 氮濃度為0.5—2 mg/L時, 銅綠微囊藻細胞密度不再增加, 藻類無法持續(xù)增長。

如圖 2所示, Monod方程對實驗結(jié)果擬合度良好,R2=0.99699。由擬合方程可知, 磷濃度為1.5 mg/L, 氮濃度為0.5—16 mg/L時, 銅綠微囊藻最大表觀生長速率為2.15/d, 氮的半飽和濃度為1.97 mg/L。故當培養(yǎng)液中磷濃度較高時, 應將氮濃度降低到1.97 mg/L以下, 以控制藻類短期內(nèi)暴發(fā)性增殖, 與生長曲線所得結(jié)果一致。

2.2 溞-藻共培養(yǎng)

在溞-藻共培養(yǎng)時, 銅綠微囊藻的生長曲線如圖 3所示, 與對照組(圖 1)相比, 各氮濃度處理組銅綠微囊藻的細胞密度較低, 表明在大型溞的攝食下,微囊藻的密度增長均受到了抑制。氮濃度為8—16 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率遠大于大型溞(圖4), 呈現(xiàn)暴發(fā)式增長, 實驗末期藻細胞密度在1.5×107cells/mL以上, 且持續(xù)增加(圖 3), 培養(yǎng)液呈藍綠色, 抑藻效果差。氮濃度為0.5—4 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率顯著低于其他氮濃度處理組(P＜0.05), 大型溞的增長率則與之相反(P＜0.05)(圖4), 實驗末期, 銅綠微囊藻生長速率減慢, 藻細胞密度不再上升(圖 3), 培養(yǎng)液較清澈, 抑藻效果好。故利用大型溞控制銅綠微囊藻的有效氮濃度范圍為0.5—4 mg/L。

圖 1 銅綠微囊藻單獨培養(yǎng)時的生長曲線Fig. 1 Growth curve of M. aeruginosa when cultured individually

圖 2 銅綠微囊藻生長速率與氮濃度的關(guān)系Fig. 2 The relationship of growth rate and nitrogen concentration for M. aeruginosa

圖 3 與大型溞共培養(yǎng)時, 銅綠微囊藻的生長曲線Fig. 3 Growth curve of M. aeruginosa when co-cultured with D.magna

圖 4 實驗末期, 大型溞和銅綠微囊藻的增長率Fig. 4 Growth rate of M. aeruginosa and D. magna at the end of the experiment

2.3 銅綠微囊藻和金魚藻的相互作用

在草-藻相互作用時, 銅綠微囊藻的生長曲線如圖 5所示, 不論是草-藻共培養(yǎng), 還是用草的種植水培養(yǎng)銅綠微囊藻, 與對照組相比, 各氮濃度處理組銅綠微囊藻的細胞密度均較低, 表明金魚藻或金魚藻種植水的加入可以抑制微囊藻的增長。

在草-藻共培養(yǎng), 氮濃度為4—16 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率隨氮濃度的增大而增大, 金魚藻的增長率則隨之減小(圖 6, 組合2), 且高氮濃度(8—16 mg/L)處理組藻細胞密度持續(xù)增加(圖 5, 組合2),抑藻效果差。在氮濃度為0.5—2 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率顯著低于高氮濃度處理組(P＜0.05), 金魚藻的增長率顯著高于高氮濃度處理組(P＜0.05)(圖 6, 組合2), 實驗末期, 藻細胞密度開始下降(圖 5,組合2), 培養(yǎng)液較清澈, 抑藻效果顯著。實驗末期,氮濃度為0.5和2 mg/L時, 草-藻共培養(yǎng)的藻細胞密度分別是溞-藻共培養(yǎng)的23.89%和21.51%, 表明處于有效控藻的氮濃度范圍, 草-藻競爭的控藻效果好于溞-藻共培養(yǎng)。

圖 5 與金魚藻相互作用時, 銅綠微囊藻的生長曲線Fig. 5 Growth curve of M. aeruginosa when co-cultured with C.demersum

圖 6 實驗末期, 金魚藻和銅綠微囊藻的增長率Fig. 6 Growth rate of C. demersum and M. aeruginosa at the end of the experiment

用草的種植水培養(yǎng)銅綠微囊藻時, 銅綠微囊藻的增長率隨氮濃度的增大而增大(圖 6, 組合3), 但遠低于對照組。氮濃度為8—16 mg/L時, 實驗末期藻細胞密度在7×106cells/mL以上, 控藻效果差; 氮濃度為0.5—4 mg/L時, 實驗末期藻細胞密度不再增加(圖 5, 組合3), 培養(yǎng)液較清澈, 抑藻效果較好, 氮濃度越低, 抑藻效果越好。實驗末期, 氮濃度為0.5和2 mg/L時, 藻-草共培養(yǎng)的藻細胞密度分別是種植水培養(yǎng)方式下的23.89%和41.35%, 表明處于有效控藻的氮濃度范圍, 草-藻競爭的控藻效果好于草的種植水。

2.4 溞-草-藻共培養(yǎng)

在溞-草-藻共培養(yǎng)時, 銅綠微囊藻的生長曲線如圖 7所示, 與對照組相比, 各氮濃度處理組中銅綠微囊藻的細胞密度較低, 表明在大型溞和金魚藻共同存在的情況下, 微囊藻的增殖均受到了抑制。銅綠微囊藻的增長率隨氮濃度的增大而增大, 各氮濃度處理組, 銅綠微囊藻的增長率均小于大型溞, 控藻效果良好; 氮濃度為0.5—4 mg/L時, 大型溞、金魚藻和銅綠微囊藻的增長率依次降低(P＜0.05), 銅綠微囊藻的增長率均為負值(圖 8), 實驗末期, 藻細胞密度急劇下降至1.0×105cells/mL以下(圖 7), 抑藻效果最佳。

2.5 不同組合培養(yǎng)液中的氮、磷削減率

圖 7 三者共培養(yǎng)時, 銅綠微囊藻的生長曲線Fig. 7 Growth curve of M. aeruginosa when three species were co-cultured together

如表 1和表 2所示, 氮濃度為16 mg/L時, 氮、磷營養(yǎng)鹽充裕, 在各處理條件下氮磷削減率沒有顯著差異。銅綠微囊藻單獨培養(yǎng)(組合0), 用金魚藻種植水培養(yǎng)銅綠微囊藻(組合3)的氮、磷削減率低于其他實驗組, 說明溞-藻, 草-藻和溞-草-藻的組合方式可以提高水中的氮磷削減率, 降低水中營養(yǎng)鹽濃度。氮濃度為2—8 mg/L時, 草-藻(組合2)和溞-草-藻(組合4)共培養(yǎng)時, 對氮、磷的削減率最大, 說明氮和磷的削減率具有協(xié)同性, 且主要受水生植物的影響。

3 討論

3.1 氮濃度對銅綠微囊藻生長的影響

圖 8 實驗末期, 大型溞、金魚藻和銅綠微囊藻的增長率Fig. 8 Growth rate of D. magna, C. demersum and M. aeruginosa at the end of the experiment

根據(jù)Redfield[31]值, 海洋浮游植物對碳、氮、磷的需求為C∶N∶P=106∶16∶1, 該比例被普遍應用于淡水浮游植物營養(yǎng)鹽限制研究中; 當研究水體中的N∶P＞20時, 常判定為磷限制; 當N∶P＜10時, 常判定為氮限制; 在居于兩者之間時, 則無法判定限制性因素[32]。在本實驗中, 磷濃度設置為1.5 mg/L, 氮濃度梯度為0.5、2、4、8和16 mg/L, 對應N、P原子個數(shù)比分別是0.74、2.95、5.90、11.81和23.62。實驗中, 銅綠微囊藻的增長率隨氮濃度的升高而升高,表征為氮限制, 支持Redfield值的判定; 當?shù)谞I養(yǎng)過剩時, 藻細胞生理代謝所需營養(yǎng)物質(zhì)的比例與水體內(nèi)相應比例不相關(guān), Redfield值不再適用[32]。當?shù)獫舛冗M一步升高達到高氮濃度(8和16 mg/L), 隨著氮濃度從不足到過量, 銅綠微囊藻生長速率趨于平緩(圖 2), 氮限制作用越來越小, 驗證了這一結(jié)果。

氮可以合成藻細胞的蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素等生物大分子, 影響著微藻的光合效率、光呼吸和暗反應的主要酶[33], 是限制浮游植物生長的重要因子之一[34]。研究發(fā)現(xiàn), 以單一元素為限制底物時,氮濃度低于4 mg/L時, 銅綠微囊藻不能正常生長[25];也有學者提出應將氮濃度控制在1 mg/L以下, 可以有效降低水體浮游植物的繁殖[29]。本研究認為當培養(yǎng)液中磷濃度較高時, 將氮濃度降低到1.97 mg/L以下, 可以有效控制銅綠微囊藻的暴發(fā)性增殖, 該值處于前人研究區(qū)域之間, 結(jié)果更為精確。

表 1 實驗末期不同處理組的培養(yǎng)液中氮削減率分析Tab. 1 Nitrogen reduction rate (%) for different mediums from different treatment groups at the end of the experiment (%)

表 2 實驗末期不同處理組的培養(yǎng)液中磷削減率分析Tab. 2 Phosphorus reduction rate (%) for different mediums from different treatment groups at the end of the experiment (%)

3.2 不同組合方式抑藻效果的差異

實驗表明, 在大型溞、金魚藻單獨存在或二者同時存在的情況下, 都會抑制銅綠微囊藻的增長,培養(yǎng)液中氮、磷削減率均會提高。草-藻共培養(yǎng)的控藻效果比草的種植水更好。因為草-藻共培養(yǎng)時,金魚藻會持續(xù)分泌活性物質(zhì)[35], 而金魚藻的種植水是一次添加而不是連續(xù)添加的, 隨時間延長, 揮發(fā)油濃度降低, 抑藻效果減弱[36], 且前者還具有競爭作用。在同等氮濃度的實驗條件下, 最終藻細胞密度對比為: 溞-藻＞草-藻＞溞-草-藻, 抑藻效果則為相反順序; 需要說明的是, 對于溞-藻和草-藻組合二者的抑藻順序, 這與用什么草、用什么藻有關(guān), 但二者單獨的抑藻能力一定小于溞-草-藻組合。大型溞主要通過攝食作用達到控制藻類增長的目的, 其作用效果的好壞由大型溞的牧食速度和藻的增長速度差決定; 金魚藻主要依靠生存競爭和分泌化感物質(zhì)(可破壞藻細胞的葉綠素a, 引起膜脂質(zhì)過氧化,進而導致銅綠微囊藻死亡)而抑藻, 但是銅綠微囊藻也會對金魚藻的生長起到一定的脅迫作用[37]。所以, 大型溞和金魚藻的抑藻效果與它們各自的初始生物量密不可分。本實驗室先前研究[22]表明, 最適宜大型溞繁殖的銅綠微囊藻細胞密度約為1.0×105cells/mL, 所以生物操縱初始生物量的選擇是合適的, 同時輔以大型水生植物的重建(為浮游動物提供棲息地和氧氣, 與藻類競爭營養(yǎng)、光照,分泌化感物質(zhì)等), 兩者同時控藻, 相輔相成, 構(gòu)建健康的水生態(tài)系統(tǒng), 可以將控藻效果發(fā)揮得更好。實驗表明, 有金魚藻存在的組合, 氮磷削減率顯著高于其他實驗組, 說明大型沉水植物有利于凈化水中的氮磷污染, 減少淺水湖泊營養(yǎng)鹽含量[38], 維持清水穩(wěn)態(tài)[39]。藻細胞吸收吸附的氮磷、大型溞攝食藻細胞所固定的氮磷、以及大型沉水植物所吸收的氮磷均可以通過食物鏈流向更高營養(yǎng)級的生物。而生命周期較長的大型沉水植物和高營養(yǎng)級水生動物可以較長時間固定氮磷, 有效減少水中氮磷含量, 在一定程度上減少夏季高溫時藍藻水華暴發(fā)的機率。光照溫度等氣候條件不再適宜的時候,即使固定的氮磷被重新釋放進入水體, 也不再會大面積暴發(fā)藍藻水華。因此, 溞-草-藻系統(tǒng)對水中氮磷的削減也是反映系統(tǒng)凈水能力的一項參考指標,對水體富營養(yǎng)化的治理具有一定的參考意義。

3.3 氮濃度對生物操縱和草-藻競爭的影響

在溞-藻共培養(yǎng)時, 實驗條件下, 氮濃度為0.5—4 mg/L時, 大型溞增長率隨氮濃度的升高而上升, 且顯著高于其他氮濃度處理組, 銅綠微囊藻的增長率顯著低于其他氮濃度處理組, 加上大型溞的迅速增殖對其攝食作用增強, 實驗末期, 藻細胞密度不再增加, 說明大型溞可以有效控藻。氮濃度為0.5 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率最低, 且有大型溞的牧食壓力, 藻細胞密度急劇下降。氮濃度為4 mg/L時, 大型溞的增長率最高, 這是因為在一定營養(yǎng)鹽濃度下, 浮游動物的密度隨總氮濃度的增加而增加[40]。但是, 在氮磷營養(yǎng)鹽濃度過高時, 不利于生物操縱技術(shù)控藻, 在高氮濃度條件下, 由于營養(yǎng)鹽充足, 生存條件合適, 銅綠微囊藻暴發(fā)性繁殖, 對大型溞增殖不利, 控藻效果差。本文設計溞-藻共培養(yǎng), 旨在找出利用大型溞等浮游動物抑藻的有效氮濃度范圍, 為實際水體水華的防治提供參考。在本實驗條件下, 生物操縱的有效控藻氮濃度范圍為低于4 mg/L, 在這個范圍內(nèi), 可以通過直接向水體投加浮游動物或利用食物鏈關(guān)系控制并維持浮游動物的密度來達到控藻目的; 但當?shù)獫舛瘸? mg/L時,生物操縱難以奏效。

在草-藻共培養(yǎng)時, 氮濃度為0.5—2 mg/L時, 金魚藻增長率顯著高于其他氮濃度處理組, 銅綠微囊藻的增長率顯著低于其他氮濃度處理組, 金魚藻在草-藻競爭中占優(yōu)勢。隨著氮濃度進一步升高, 金魚藻增長率隨之下降, 甚至在高氮濃度組出現(xiàn)枝葉裂解現(xiàn)象, 其釋放的營養(yǎng)會促進藻類生長。這是因為營養(yǎng)鹽濃度過高時, 不利于金魚藻的正常生理代謝, 使其抗逆性弱化[41]; 而高營養(yǎng)鹽濃度卻促進藻類生長, 對金魚藻的生長起到一定的脅迫作用[37],使金魚藻在與藻類競爭中處于劣勢。

在溞-草-藻共培養(yǎng)時, 氮濃度為0.5—16 mg/L時, 銅綠微囊藻的增長率均小于大型溞, 因為金魚藻和銅綠微囊藻的生長耗費很多氮磷等養(yǎng)分, 大型溞攝食銅綠微囊藻, 把營養(yǎng)轉(zhuǎn)化為大型溞的生物量,減輕了高營養(yǎng)鹽對金魚藻的脅迫, 大型溞和金魚藻共同抑藻, 效果顯著。溞-草-藻三者結(jié)合有效控藻氮濃度范圍的增大, 表征物種多樣性和生物群落復雜性的加大, 有助于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 加強生物操縱和草-藻競爭的抑藻效果。氮濃度為0.5—4 mg/L時, 大型溞的增長率最大, 銅綠微囊藻的增長率最小(均為負值), 銅綠微囊藻被顯著抑制,大型溞和金魚藻明顯占優(yōu)勢, 控藻效果最好。這說明生物操縱和草-藻競爭的聯(lián)合作用, 可以明顯提高控藻效果。研究發(fā)現(xiàn), 必須在實施生物操縱后恢復水生植被, 才能維持清潔型穩(wěn)態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)[42]。

上述結(jié)果是實驗室條件下所得的氮濃度閾值,可以看成是理論值, 實際應用時, 該閾值應該會縮小, 尚需進一步驗證。將研究結(jié)果應用于水體生態(tài)修復工程前, 建議首先了解水體營養(yǎng)鹽濃度和水環(huán)境條件, 在營養(yǎng)鹽條件不具備、或缺乏沉水植物的水域, 用單一的經(jīng)典生物操縱技術(shù)來控藻, 難以達到長期的良好效果; 要盡量建立草-溞-藻共存的復雜生態(tài)系統(tǒng), 以達到較好的控藻效果。

4 結(jié)論

生物操縱、草-藻競爭、以及溞-草-藻三者結(jié)合對藻類的抑制效果均與水體氮濃度有關(guān); 在同一氮濃度條件下, 就抑藻效果來說, 溞-藻＜草-藻＜溞-草-藻。生物操縱有效控藻的氮濃度范圍為0.5—4 mg/L; 草-藻競爭有效控藻的氮濃度為0.5—2 mg/L; 生物操縱和草-藻競爭相結(jié)合的有效控藻的氮濃度范圍為0.5—16 mg/L, 氮濃度為0.5—4 mg/L時, 大型溞的增長率最大, 銅綠微囊藻的增長率最小(均為負值), 銅綠微囊藻被顯著抑制。