生物能源的开发和利用一直以来被认为是应对环境危机和能源危机最为有效的手段,因此,在过去半个世纪里曾备受关注,但由于与传统化石能源相比不具有成本优势,因此迄今为止全球范围内尚未能实现生物能源的大规模应用。但随着“碳达峰、碳中和”国家生态经济战略的提出,生物质能源的发展也迎来了前所未有的机遇。微藻,作为第三代生物能源原料的代表,可以以工业生产过程中产生CO2为原料进行光合作用合成自身能量物质,进一步可以将其加工生产为生物柴油等。此外,吸收的CO2可以进入“碳交易市场”进行销售。然而,现阶段微藻的培养密度和油脂含量仍相对较低,这极大的制约了微藻生物能源的工业化进程。因此,本文以小球藻为研究对象,采用自养和兼养两种不同的营养方式,以添加植物激素吲哚-3-乙酸（IAA）和LED（发光二极管）调光以及它们的联合为主要策略,同时辅以营养盐浓度优化的方式来提高微藻的油脂产率。同时考察了小球藻生物量、三大组分（蛋白质、多糖和油脂）的含量及产率、营养盐代谢、叶绿素和细胞元素含量等生长动力学和生物能量学参数对上述条件的响应。最终得到的主要结论如下:（1）在一定浓度范围内,提高自养培养体系中NaNO3的浓度有助于提高自养小球藻的细胞干重但不利于油脂的积累。当NaNO3浓度为0.75 g/L时小球藻获得了最高的油脂产率,为31.36 mg/（L·d）。兼养培养时,当葡萄糖和NaNO3浓度分别为10 g/L和2.25g/L时小球藻获得了最大的细胞干重（2.783 g/L）和油脂产率（85.08 mg/（L·d））。因此,在后续实验中均采用含有0.75 g/L NaNO3为自养氮源,10 g/L葡萄糖和2.25 g/L NaNO3为兼养的有机碳源和氮源,并称它们为优化后的培养基。（2）生长素IAA和LED调光以及它们的联合均在一定程度上提高了微藻的油脂产率。IAA对小球藻生长的促进作用存在明显的剂量依赖性,且不同营养方式下IAA的最佳浓度均为10 mg/L。该浓度下自养小球藻获得的细胞干重和油脂产率分别较对照组（优化后的培养基）提高了37.46%和48.72%;兼性培养时细胞干重和油脂产率分别较对照组（优化后的培养基）提高了10.07%和23.38%。LED调光策略也可以有效提升小球藻的细胞干重和油脂产率,其中以蓝光为培养光源时小球藻油脂产率最高,分别较对照组提高了33.58（自养）和34.42%（兼养）。在IAA协同LED调光策略实验中,以红光培养下小球藻油脂产率的最大值分别为55.72mg/（L·d）（自养）和129.89 mg/（L·d）（兼养）,分别较对照组提高了77.68%和46.81%。（3）通过对自养培养过程进行实时监测发现:适宜的IAA浓度促进了小球藻对NaNO3的吸收,提高了小球藻的CO2固定率并对叶绿素的积累起到了积极作用。红光提高了小球藻的NaNO3消耗速率和对硫的吸收,但蓝光却不利于NaNO3的吸收。与此同时,红光和蓝光培养均提高了小球藻的CO2固定化率和细胞生长后期叶绿素的合成能力。（4）通过对兼养培养过程进行实时监测发现:IAA的加入一定程度上缓解了兼养小球藻应对营养方式转变时叶绿素含量迅速下降的现象,并在培养后期提高了叶绿素的含量。与此同时也提高了兼养小球藻对碳和氮的吸收。LED调光实验中,红光和蓝光在促进叶绿素合成和氮吸收方面也表现出明显的正向作用。在IAA协同LED调光实验中发现,红光更利于微藻对葡萄糖的利用,而蓝光一定程度上缓解了高密度藻细胞的“光遮蔽效应”,因而,无论是红光和蓝光均促进了小球藻生物量的积累。综上所述,通过接种时添加IAA和LED调光联合策略提高自养和兼养条件下小球藻油脂产率的培养工艺是可行的,对于节约微藻培养成本和推进微藻生物能源的产业化进程具有重要意义。