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通过测定净光合放氧速率研究了温度、光照和pH对铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和玫瑰拟衣藻(Chloromonasrosae)光合作用的影响;设置5个分别代表极贫营养、贫营养、中营养、富营养、超富营养的氮磷浓度梯度,5个硝态氮比例梯度(0、20%、50%、80%、100%),研究了氮磷浓度及硝态氮比例对铜绿微囊藻和玫瑰拟衣藻光合放氧和生长繁殖速率的影响;在贫营养和富营养条件下混合培养铜绿微囊藻和玫瑰拟衣藻,初步研究了2种藻的相互竞争。得到以下结果:
1.2种藻的光合放氧速率都随着温度的升高而加快,在10-35℃范围内,铜绿微囊藻净光合放氧速率随温度升高而直线上升,其最适温度不低于35℃,当温度高于30℃玫瑰拟衣藻的净光合放氧速率迅速下降;2种微藻的光合放氧速率-光强变化曲线有所不同,铜绿微囊藻光饱和点在500μmol·m-2·s-1附近,光强达到900μmol·m-2·s-1时仍无光抑制现象发生,玫瑰拟衣藻光饱和点在630μmol·m-2·s-1附近,当光强进一步升高,光合放氧速率开始下降;铜绿微囊藻最适pH值是10.0,在pH值6.5-115范围内,光合放氧都很活跃,变化幅度不大,玫瑰拟衣藻最适pH值7.0,偏酸或偏碱,光合放氧都迅速下降,pH高于10.0出现了负值;2.氮磷浓度、硝态氮比例变化对2种藻光合放氧和生长繁殖速率有显著的影响,除了磷浓度达到最大值(1.0mg·L-1)铜绿微囊藻光合放氧速率下降外,2种藻生长繁殖速率和光合放氧速率对氮磷浓度、硝态氮比例变化的响应表现出相同的规律:光合放氧速率、生长繁殖速率均随着氮磷浓度升高和硝态氮比例提高而上升;3.铜绿微囊藻不能适应贫营养环境,而玫瑰拟衣藻对贫营养环境具有很强的适应能力;在富营养条件下,除了弱酸性环境(pH5.0)玫瑰拟衣藻占优势外,铜绿微囊藻具有显著的竞争优势。
对研究结果进行全面分析,得出以下结论:1.铜绿微囊藻光合作用特性可以概括为:(1)适应温度范围宽,对高温具有良好的适应性,并且光合作用随温度的升高显著提高;(2)光饱和点低,光合作用活性高,能在弱光环境中高效进行光合作用,并且抗强光伤害;(3)在中性和碱性环境中,都能活跃地进行光合作用,对pH变化具有超强的适应能力。铜绿微囊藻光合作用的特性,决定了其对温度、光强、pH变化的适应能力和对其它微藻的竞争优势,在高温、高pH,弱光条件下,其竞争优势更显著;2.铜绿微囊藻在贫营养环境中不能生长繁殖,缺乏竞争能力;环境营养水平升高,硝态氮比例加大,对铜绿微囊藻光合作用和生长繁殖具有显著的刺激作用,极大地提高了其竞争能力,所以,富营养化程度越高,硝态氮比例越大,铜绿微囊藻竞争优势越明显;3.贫营养对2种藻影响的规律是:磷源充足而氮源贫乏的影响最为严重,氮源充足而磷源贫乏的影响最小,氮磷都贫乏的影响间于二者之间,这似乎说明,在贫营养条件下,对藻体造成不良影响的不仅仅是因为氮或磷的缺乏,氮磷比值低对藻细胞的危害更大;4.混合培养情况下,由于2种藻的相互竞争,磷源充足氮源缺乏的营养状况对2种藻的危害作用进一步加大了;5.生长繁殖速率和光合放氧速率对氮磷浓度、硝氮铵氮比例变化的响应表现出相同的规律,通过测定光合放氧速率,可以反映营养条件变化对生长繁殖影响的规律;6.铜绿微囊藻在富营养和pH高,碳源缺乏的条件下占优势,玫瑰拟衣藻在贫营养和pH低,碳源充足的条件下占优势;7.玫瑰拟衣藻光合作用对温度、光强、pH变化的响应特征非常典型,既能适应极贫营养的环境,也能适应超富营养的环境,既能在全硝态氮的环境中快速生长繁殖,也能在全铵态氮的环境中持续生长繁殖,表现出对环境营养条件变化的极强的适应能力,是非常理想的实验材料,可望成为微藻生理生态学研究的模式物种。
本文从对环境的适应性和微藻间相互竞争的角度,较为全面深入地分析,阐述了铜绿微囊藻光合作用特性和营养生长动力学特征及其对竞争能力的影响,为认识铜绿微囊藻水华形成的机理提供了生理生态学证据。