微藻这种古老而低等的植物，生长周期短，对环境适应能力强，种类繁多。并可直接利用阳光、二氧化碳和含氮、磷等元素的简单营养物质快速生长，并可在细胞内合成油脂。且具有不与人争粮，不与粮争地得优点，是最具潜力的可再生生物柴油原料，只有获得较多的生物量，才能承载更多的油脂。其中如何提高单位面积的生物量是目前研究的瓶颈。本实验室创新性的提出了微藻的贴壁培养这一培养模式，使单位面积产量和光利用效率都有很大提高。本文以栅藻(Scenedesmus dimorphus)为实验材料，研究了贴壁条件获得较大生物量的原因，本实验还可对培养工艺的优化，微藻的采收提供理论依据。首先以传统的液体浸没式培养栅藻，分为实验组(缺氮)和对照组(全氮)，对栅藻油脂和光合作用进行了分析。实验结果显示，缺氮组总脂含量由22.4±0.6%提高到36.3±0.7%，其中甘油三酯含量由4.6±1.2%提高到68.3±2.5%而磷脂含量由92.8±1.6%降低到26.8±2.0%。缺氮处理1d后，叶绿素含量明显下降，呼吸速率明显升高。缺氮处理初始阶段栅藻光系统II最大光能转化效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭系数(NPQ)维持稳定，4d后Fv/Fm显著降低而NPQ显著升高。目的是掌握栅藻生长特性，探索适用于栅藻研究的实验手段。对贴壁培养和水体培养在室外条件做了生长分析，发现同一地点，相同的培养条件下，室外跑道池中累积生物量一周内可达~65g/m2，而贴壁培养中多层插板反应器中生物量可达50~80g/m2/d，平均每天增长60g/m2，这说明贴壁比传统液体培养更具有大规模培养微藻的潜力。从细胞的生理状况和整体对光的利用率两个方面分析了贴壁培养方式下高生物量的原因。首先，对两种培养方式下栅藻细胞的光合作用能力进行了测定。结果显示，相同培养条件和接种量的前提下，培养周期内贴壁培养的最大光合放氧速率(113~154μmolO2/mg Chl/h)比水体培养(109~261μmolO2/mg Chl/h)要低，而呼吸速率一直比水体培养高，且随时间不断增高。叶绿素荧光分析显示水体培养的藻Fv/Fm和Y(II)均比贴壁培养的高，即单个细胞的光利用效率比贴壁的高。以上结果都表明贴壁培养的藻与水体培养相比，在细胞光合作用能力和能量利用率方面均并没有优势。其次对跑道池和贴壁藻片的透光情况进行了探索。发现，前五天跑道池中大于80%的藻可以得到有效光照，最后达最大生物量时此比例便降低到30%左右。而在与跑道池相当的光照下贴壁培养栅藻，全氮培养的藻层可进行光合作用的藻细胞占总体的比例均在100%左右。缺氮培养几乎整个周期内，更是全部藻都可得到光。对以上实验结果分析表明藻在贴壁状态下的细胞与液体培养的单个细胞相比，本身的生理状态并不占据优势，但贴壁这种培养方式下细胞密集，生物量大，因而能够利用太阳光进行光合作用并进行生物量积累的藻细胞比例较大，导致细胞群整体对阳光的利用率高，进而表现出整体高产优势。这是微藻贴壁培养能够实现高产率的重要原因之一。