文/張彥明 王建福 張吉祥 李向超 秦世偉 白富勇

小球藻屬于綠藻門小球藻屬的一種單細(xì)胞藻類，對不良環(huán)境的適應(yīng)能力極強(qiáng)。小球藻對光的吸收和利用效率很高，其光合作用比其它植物高10倍以上，生長和繁殖速度都很快。小球藻的快速繁殖和生長特性使得其在水體凈化中具有很高的利用價值。在養(yǎng)殖水體中，小球藻對溶解氧改善以及亞硝酸鹽氮吸收均具有較好的效果。

利用小球藻在水體中形成優(yōu)勢種群，改善水體藻相條件，對提高養(yǎng)殖水生動物的健康水平，改善水體生態(tài)系統(tǒng)的健康程度均具有重要意義。藻類對水體中營養(yǎng)素的需求不同，不同地區(qū)的水體自身營養(yǎng)成分組成往往也有較大差別。通過找出不同水體類型適合的肥料施用比例，調(diào)控出水體優(yōu)質(zhì)藻相，可以改善養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境條件，預(yù)防水生動物疾病，實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖。

水生四號和BG-11均是生產(chǎn)上增殖淡水小球藻常用的培養(yǎng)液，其中水生四號多用于單細(xì)胞綠藻類（如柵列藻）的培養(yǎng)，BG-11常用于淡水藍(lán)藻和綠藻類的培養(yǎng)。本試驗(yàn)以此兩種常用的小球藻培養(yǎng)鹽類配方為基礎(chǔ)，選擇黃河水和去離子水兩種水源，經(jīng)過組合共設(shè)計了水生四號+BG-11+黃河水（A組）、水生四號+黃河水（B組）、水生四號+去離子水（C組）、BG-11+去離子水（D組）以及BG-11+黃河水（E組）共五個培養(yǎng)液組。通過連續(xù)測定各組小球藻的生長情況，篩選了本地適合小球藻快速增殖的鹽類配方。

一、材料與方法

（一）培養(yǎng)液配方

試驗(yàn)采用的水生四號和BG-11兩種小球藻培養(yǎng)液配方見表1、表2。

表1 水生四號配方組成

表2 BG-11配方組成

（二）小球藻培養(yǎng)及密度測定方法

五個培養(yǎng)組中，每組先加入各自培養(yǎng)液225mL，接種量10%，將25mL小球藻種液（藻密度837.5萬個/mL，基礎(chǔ)培養(yǎng)液為水生四號）加入300mL的玻璃錐形瓶內(nèi)。培養(yǎng)條件：光照強(qiáng)度4800Lux，溫度25℃，光暗比12h:12h，每組4個平行樣品，連續(xù)培養(yǎng)15d，每天9:00和19:00各搖動一次，以防止沉淀。試驗(yàn)過程中除取樣測量以外，其余時間均使用保鮮膜密封瓶口。各試驗(yàn)組每隔24h取樣一次，680nm測定吸光度，之后利用本實(shí)驗(yàn)室建立的吸光度和藻密度回歸曲線y=0.0004x+0.0015（曲線相關(guān)系數(shù)R=0.9985，x為藻密度，單位萬個/mL；y為吸光度）計算對應(yīng)小球藻密度。利用SPSS19.0軟件包進(jìn)行單因素ANOVA方差分析，Duncan氏多重比較，測定結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，以＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

二、結(jié)果與分析

（一）不同試驗(yàn)組小球藻生長情況

不同試驗(yàn)組培養(yǎng)液對小球藻生長的影響結(jié)果見圖1和圖2。在5個試驗(yàn)組中，水生四號+黃河水組（B組）小球藻的生長情況最好，培養(yǎng)1d后藻密度就顯著高于其他4組（＜0.05），并且這種生長優(yōu)勢一直持續(xù)至試驗(yàn)結(jié)束。A組和C組培養(yǎng)的小球藻在前5d的培養(yǎng)中生長未表現(xiàn)出顯著差異（＞0.05），但均顯著高于D組（＜0.05）。在培養(yǎng)的前5d內(nèi)，E組僅在第2d低于A組和C組，之后的4d差異變得不顯著（＞0.05）。培養(yǎng)第6d除B組外，其他各組均差異不顯著（＞0.05）。C組在培養(yǎng)的7d～13d內(nèi)，藻密度均顯著高于D組（＜0.05），且C組在培養(yǎng)的第10d之后，藻密度均顯著高于E組（＜0.05）。

圖1 不同試驗(yàn)組小球藻生長情況

圖2 不同試驗(yàn)組小球藻生長趨勢

（二）不同試驗(yàn)組培養(yǎng)液小球藻生長趨勢

小球藻在不同配方培養(yǎng)液中的生長趨勢見圖2。由圖可知，在試驗(yàn)的5個配方中，B組生長情況最好，培養(yǎng)第2d藻密度就已經(jīng)達(dá)到1008.75萬個/mL，第3d略有下降，之后的4d～15d基本維持穩(wěn)定。D組藻密度整體趨于不斷增長狀態(tài)，但生長較為緩慢，在第15d達(dá)到峰值，藻密度為505.75萬個/mL。A組、C組和E組均在第2d生長速度最快，A組和C組在培養(yǎng)的3d～15d內(nèi)，有持續(xù)生長趨勢，但生長速率明顯逐漸減緩。E組在培養(yǎng)3d～5d時藻密度基本維持在471.25萬個/mL～496.25萬個/mL之間，第6d濃度下降，第7d濃度繼續(xù)升高，第8d～15d生長趨勢呈逐漸下降狀態(tài)，藻密度逐漸降低，第15d降到416.25萬個/mL。

三、討論

（一）小球藻生長對營養(yǎng)鹽類的需要

小球藻生長所需要的關(guān)鍵營養(yǎng)鹽類主要有氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵等，不同的鹽類在小球藻的培養(yǎng)過程中具有不同的代謝規(guī)律。一般培養(yǎng)前期對營養(yǎng)鹽類的消耗量較大，容易造成部分營養(yǎng)鹽類缺乏而影響小球藻生長和繁殖的速度，但小球藻培養(yǎng)液中的部分營養(yǎng)鹽類變化規(guī)律是復(fù)雜的，并非簡單的線性關(guān)系。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是小球藻本身的代謝和合成作用會因?yàn)榕囵B(yǎng)環(huán)境鹽分改變而發(fā)生變化。利用這種規(guī)律，通過改變小球藻培養(yǎng)過程中的鹽類含量，可以培養(yǎng)出高脂肪含量、高蛋白含量等特殊的目標(biāo)產(chǎn)品。

利用小球藻快速生長來降低水體中營養(yǎng)鹽類的含量，可有效吸收有害物質(zhì)，改善水體溶解氧條件。在藻類的生長過程中除了這些已知含量較高、影響較大的營養(yǎng)鹽類之外，還有一些含量較低，但作用不可忽視的微量鹽類，土壤恰好提供了這些微量鹽類。本試驗(yàn)結(jié)果表明，利用含有土壤浸出液的水生四號培養(yǎng)液與黃河水培養(yǎng)的小球藻表現(xiàn)出了良好的生長狀態(tài)，并且這種好的生長狀態(tài)持續(xù)了整個試驗(yàn)測定期間。同樣采用土壤浸出液的水生四號和去離子水組合培養(yǎng)液中，小球藻也表現(xiàn)出了優(yōu)于其他組別的生長態(tài)勢。在本試驗(yàn)中BG-11培養(yǎng)液組小球藻生長的情況與水生四號組相比表現(xiàn)不佳。

同時含有水生四號和BG-11培養(yǎng)液的A組，小球藻也并未表現(xiàn)出較好的生長態(tài)勢。這可能是由于同時添加兩種培養(yǎng)液，使得營養(yǎng)鹽類含量過高導(dǎo)致對小球藻生長產(chǎn)生了抑制作用。由本試驗(yàn)結(jié)果推測，BG-11培養(yǎng)液作為西北地區(qū)黃河流域小球藻增殖的添加物不如水生四號，添加過量的營養(yǎng)鹽類可能會抑制小球藻的生長和增殖。

（二）氮元素含量和碳氮比（C/N）對小球藻生長的影響

本試驗(yàn)所采用的培養(yǎng)液并非養(yǎng)殖池塘的實(shí)際水體，有機(jī)物含量較低，碳含量不足。當(dāng)水體中的C/N值較小時，水體中的無機(jī)氮主要依靠藻類和自養(yǎng)細(xì)菌利用，總氮中氨態(tài)氮含量與作為水體中初級生產(chǎn)力重要組成部分的藻類密切相關(guān)，而硝酸鹽氮在水體中由于周轉(zhuǎn)迅速，因此和藻類等產(chǎn)量的關(guān)系不夠顯著。本試驗(yàn)中，如果僅計算基礎(chǔ)培養(yǎng)液所含鹽類，水生四號中鹽類C/N濃度比為0.39，BG-11中鹽類C/N濃度比為0.03。碳氮比對浮游植物和自養(yǎng)細(xì)菌的生長具有重要影響，一般認(rèn)為較高的C/N更有利于自養(yǎng)微生物的生長。所以，具有更高C/N濃度比的水生四號使小球藻生長狀況表現(xiàn)更好。

（三）各組合培養(yǎng)液小球藻長勢比較

在本試驗(yàn)中，水生四號+黃河水組培養(yǎng)液組生長速度最快，在培養(yǎng)試驗(yàn)的15d內(nèi)藻液濃度均維持在較高范圍之內(nèi)，均高于其他各組，吸光度可達(dá)0.4～0.5，藻密度在996.25萬個/mL～1246.25萬個/mL之間。BG-11+去離子水的培養(yǎng)液組生長速率較慢，但在試驗(yàn)時間內(nèi)一直維持增長狀態(tài)，可見此培養(yǎng)液類型適合用于對小球藻濃度要求不高的試驗(yàn)，如小球藻生長狀態(tài)觀察或者小球藻生長過程中不同生長階段藻細(xì)胞觀察類試驗(yàn)。其余各配方培養(yǎng)液組，小球藻在生長過程中只有前2d藻細(xì)胞密度增幅較大，之后均為緩慢增長。

值得注意的是，在試驗(yàn)期間BG-11+去離子水組和BG-11+黃河水組培養(yǎng)小球藻出現(xiàn)了少量沉淀，而水生四號添加組則未產(chǎn)生明顯藻類沉淀。有研究表明檸檬酸對藻類具有一定的絮凝作用，推測BG-11培養(yǎng)液中的檸檬酸可能導(dǎo)致小球藻產(chǎn)生了絮凝。

（四）本地養(yǎng)殖水體水質(zhì)特點(diǎn)

西北地區(qū)氣候干燥，降雨較少，蒸發(fā)量一般高于降水量，使得這一地區(qū)的水體礦化度一般高于300mg/L，水體的堿度和硬度往往較高。具有一定堿度和硬度的水體往往對以藻類為主的初級生產(chǎn)力形成具有積極促進(jìn)作用。黃河水系的干流和支流是西北地區(qū)養(yǎng)殖池塘的主要水源，水中各種離子的含量必然對藻類的生長具有重要的影響。根據(jù)藻類對營養(yǎng)鹽類利用的木桶效應(yīng)原理以及黃河上游水質(zhì)測定的結(jié)果，N相對于P已經(jīng)成為水體中主要的限制性營養(yǎng)元素。

組成無機(jī)氮源中的NH相對于NO

更容易被浮游植物等自養(yǎng)生物利用，經(jīng)過高溫浸提的土壤浸出物，可使土壤中的許多營養(yǎng)鹽類和有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)能夠快速地釋放到水中，為小球藻的生長提供了良好的營養(yǎng)條件。

四、小結(jié)

試驗(yàn)的兩種增殖小球藻營養(yǎng)鹽類配方都可以使西北地區(qū)黃河水系養(yǎng)殖池塘中接種的小球藻在較短時間內(nèi)達(dá)到生長峰值，但添加水生四號不但可以更好地提高小球藻生長的峰值水平，還能夠?qū)⑿∏蛟鍧舛容^為平穩(wěn)地維持在較高水平，從而達(dá)到快速改善養(yǎng)殖水體環(huán)境，維持有益藻相的目的。所以，在西北地區(qū)黃河水系的養(yǎng)殖池塘利用小球藻快速增殖來改善養(yǎng)殖水體環(huán)境的過程中，水生四號較BG-11更能達(dá)到較好的調(diào)水效果。