全 文 ：生态环境 2006, 15(4): 697-701 http://www.jeesci.com
Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2001CB409704）；广州市科技计划项目（2003Z3-C7361）
作者简介：吕颂辉（1963－），男，副教授，博士，主要研究方向为赤潮及水环境生态学。E-mail: lusonghui1963@163.com
收稿日期：2006-04-10
氮磷等营养盐对尖刺拟菱形藻生长的影响
吕颂辉 1，陈翰林 1，何智强 2
1. 暨南大学水生生物研究所，广东 广州 510632；2. 暨南大学生物工程学系，广东 广州 510632

摘要：尖刺拟菱形藻 Pseudo-nitzschia pungens Halse是我国沿海常见的赤潮生物。通过对采集和分离于珠江口大亚湾海域的
尖刺拟菱形藻藻种，在实验室条件下，研究不同浓度氮、磷等营养盐限制下该藻生长增殖的关系和特征，以及氮磷比
（c(N)/c(P)）变化等对该藻生长的影响。实验结果表明：尖刺拟菱形藻对氮、磷的依赖性较强，随浓度的变化而变化，属于
营养依赖型藻类。实验进一步发现，尖刺拟菱形藻的生长对氮、磷的需求并不是越多越好，而要求有一定的比例范围，得出
c(N)/c(P)在 10～32范围内有相对较大的生长,而当 c(N)/c(P)<5或 c(N)/c(P)>100时，尖刺拟菱形藻的生长明显受到抑制。
关键词：尖刺拟菱形藻；氮；磷；氮磷比
中图分类号：Q178.1+12 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）04-0697-05
尖刺拟菱形藻 Pseudo-nitzschia pungens 是一
种常见的海洋硅藻，也是形成有害赤潮的主要藻种
之一。在 20世纪 80年代以前，一般都认为硅藻赤
潮并不产生毒素，只是角毛藻中的某些种类会对养
殖鱼类造成物理性的损伤，导致鱼类死亡。真正对
硅藻特别是拟菱形藻的重视开始于 1987年，这一
年在加拿大的爱德华王子岛（Prince Edward Is-
land）发生一起由于食用当地海域培养的贻贝
Mytilus edulis而引起的中毒事件，造成 3人死亡，
100多人中毒。经研究，引起中毒的物质是神经毒
素-多莫酸（Domoic Acid, DA），它是由多列拟菱
形藻 Pseudo-nitzschia multiseries产生的[1]。由 DA
引起的贝类毒素称为记忆缺失性贝毒（Amnesic
Shellfish Poisoning, ASP），症状包括:呕吐、腹泻、
神智不清、丧失记忆等，最严重者可导致死亡。这
次事件以后，世界的其它地区又陆续报道人类或其
它动物的 DA中毒事件，事件的元凶均是拟菱形藻
属的种类。
尖刺拟菱形藻是中国沿海普遍存在的浮游生
物种类，并且也是重要的赤潮生物种类，在大连、
胶州湾、长江口、厦门港及南海各港湾都引起过赤
潮[2-3]。据报道，我国的南海海域夏季硅藻类约占
75.7%，冬季硅藻类约占 95.8%，主要优势种类为伏
氏海毛藻、尖刺拟菱形藻、柔弱拟菱形藻等[4]。而
目前国内对于尖刺拟菱形藻的研究主要以自然生
态特征和分类学研究为主，营养生理方面的研究较
少，所以加强对尖刺拟菱形藻的营养因子研究，研
究有关生态因子对它们增殖的影响, 对于了解赤潮
发生机理具有重要意义，对研究我国南海海域赤潮
的发生具有指导作用。
1 材料与方法
1.1 藻种与培养基
实验用藻种尖刺拟菱形藻 Pseudo-nitzschia
pungens 分离自广东大亚湾，经纯化后培养于暨南
大学藻种室。实验前将处于对数生长期的实验藻种
离心，用不添加任何培养基的人工海水清洗 3次，
然后在人工海水中饥饿培养 2 d，以此作为实验藻
种用于实验种源。实验用 f/2 培养基进行培养，其
中的 N、P浓度按实验要求添加。
1.2 培养条件
采用 100 mL锥形烧瓶置于光照培养箱内静置
培养。温度 (20±1) ℃，光照度（日光灯）约 4 000 lx,
光暗比 L∶D为 12 h∶12 h。藻种培养用人工海水
配置的 f/2 加富培养液，实验用人工海水按照
Harrison配方配制（盐度为 28‰）[5]。
1.3 器皿处理与仪器
为减少其他元素对实验的干扰,所用玻璃器皿
均在w=5%稀HCl中浸泡过夜,用双蒸水冲洗干净后
备用。培养用三角瓶在做上述处理后，双蒸水清洗，
最后在 160 ℃下干热灭菌。
恒温光照培养箱（LRH-400-GⅡ），照度仪
（Locor Model LI185meter，2π collector），显微镜
（Olympus CH30），电子天平（Sartorius BS210S），
计数框等。
1.4 实验设置
在人工海水中加入除 N、P之外的所有 f/2培养
基的其他成分，然后根据赤潮高发区 N、P 浓度的
平均值，设置 P(NaH2PO4·2H2O)浓度为 0.65
µmol·L-1，各 N 源浓度按设定浓度添加；设置
N(NaNO3)浓度为 40.0 µmol·L-1，各 P源浓度按设定
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2006.04.008
698 生态环境 第 15卷第 4期（2006年 7月）
浓度添加。实验用 f/2 培养基用人工海水配制，盐
度为 28‰，其中分别以 NaNO3和 NaH2PO4作为 N
源和磷源，其浓度按下表的梯度分别配制（表 1）。
1.5 生长曲线的测定
在显微镜下用计数框隔天计数，每瓶计数 2次，
取平均值，记录 20 d左右，以时间为横坐标，每 1
mL液体中的细胞数为纵坐标，绘制生长曲线。
1.6 生长率曲线
按照公式生长率 u=(lnN2-lnN1)/(t2-t1)计算，其中
t1、t2为培养时间；N2和 N1分别为培养 t2和 t1时间
的细胞密度[6] 。
1.7 最大生长率
从上述生长率曲线中分别找出最大生长率的点
进行比较，比较哪个 c(N)/c(P)梯度浓度下生长较好。
2 结果
2.1 N 浓度梯度下尖刺拟菱形藻的生长
N 浓度梯度下，尖刺拟菱形藻种群数量增长由
高到低梯度对应 c(N)/c(P)分别为 32、16、10、5、
100、200、1、0。c(N)/c(P)在 0、1、5 时，没有明
显的指数性生长，增长达到一定数量后，生长平缓，
随后衰退；c(N)/c(P)在 10、16、32时增长良好，基
本维持在较高数量水平；c(N)/c(P)在 100、200时生
长也较为缓慢（图 1）。对各个 N 浓度梯度下尖刺
拟菱形藻的最大细胞密度均值的统计分析表明，
c(N)/c(P)在 10、16、32时的最大细胞密度与对照组
差异极显著（P<0.01），而 c(N)/c(P)在 1、5、100、
200 时的最大细胞密度与对照组相比无显著性差异
（P>0.05）。
2.2 P 浓度梯度下尖刺拟菱形藻的生长
由图 2 显示，c(N)/c(P)在 0、1、5、100、200
的种群在培养的前 5 d细胞处于潜伏期，从第 5天
开始，进入对数生长时期，到第 9~13 天时，细胞
数陆续升至最高值，此后，细胞生长进入平台期和
衰亡期，细胞数开始缓慢下降，种群数量增长由高
到低对应 c(N)/c(P)分别为 200、100、5、1、0。而
c(N)/c(P)在 10、16、32的种群在 17 d时仍维持较
高水平，有较显著的增长趋势，明显优于其它梯度
种群的生长。对各个 P浓度梯度下尖刺拟菱形藻的
最大细胞密度均值的统计分析表明，c(N)/c(P)在 32、
100 时的最大细胞密度与对照组差异极显著
（P<0.01），c(N)/c(P)在 10、16时的最大细胞密度与
对照组差异显著（P<0.05），而 c(N)/c(P)在 1、5、
200 时的最大细胞密度与对照组相比无显著性差异
（P>0.05）。
2.3 尖刺拟菱形藻在不同的氮、磷浓度下的生长
率
0
2
4
6
8
10
12
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
t /d
细
胞
数
/(1
04
个
•m
L-
1 )
0 1
5 10
16 32
100 200

图 2 尖刺拟菱形藻在不同 P浓度下的生长曲线中 CAT的活性
Fig. 2 The growth curves of P.pungens under
different concentrations of phosphorous

0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
t /d
细
胞
数
/(1
03
个
•m
L-
1 )
0 1
5 10
16 32
100 200

图 1 尖刺拟菱形藻在不同 N浓度下的生长曲线中 CAT的活性
Fig. 1 The growth curves of P.pungens under
different concentrations of nitrogen
表 1 N、P 浓度梯度的配制
Table 1 Concentration gradient of nitrogen and phosphorous
固定 P浓度为 0.65 µmol·L-1, N的浓度梯度 固定 N浓度为 40.0 µmol·L-1，P的浓度梯度
梯度 N浓度/(µmol·L-1) 对应 c(N)/c(P) P浓度/(µmol·L-1) 对应 c(N)/c(P)
1 0 (空白对照) 0 0 (空白对照) 0
2 0.65 1 40 1
3 3.25 5 8.0 5
4 6.50 10 4.0 10
5 10.4 16 2.5 16
6 20.8 32 1.25 32
7 65.0 100 0.4 100
8 130.0 200 0.2 200

吕颂辉等：氮磷等营养盐对尖刺拟菱形藻生长的影响 699
图 3、图 4 为尖刺拟菱形藻在不同的氮，磷浓
度梯度下的生长率曲线。由图中可以看出，在培养
的前期（即前 10 d），尖刺拟菱形藻有较高的生长
率，而到了 10 d以后，生长率下降，甚至变为负值。
2.4 尖刺拟菱形藻在不同的氮、磷浓度下的最大
生长率
图 5、图 6 为尖刺拟菱形藻在不同的氮，磷浓
度梯度下的最大生长率。可以看出，培养基的
c(N)/c(P)在 10、16、32时，尖刺拟菱形藻有相对较
大的最大增长率，显示在这些 c(N)/c(P)浓度下，尖
刺拟菱形藻的增长较好，为相对适宜的生长环境。
3 分析与讨论
3.1 不同氮磷浓度对尖刺拟菱形藻生长的影响
由 N浓度梯度下的生长曲线可以看出，在固定
磷浓度为 0.65 µmol·L-1，氮浓度较低（0、0.65、3.25
µmol·L-1）的培养条件下，尖刺拟菱形藻种群的增
长幅度较小，种群在经过短暂的几天对数生长后，
很快停滞生长，甚至进入衰亡期，这种消退主要与
Ｎ的迅速耗尽有关，此时 P供应量充足，N成为限
制增长因子；而在氮浓度较高（6.50、10.4、20.8
µmol·L-1）的培养条件下，种群增长较好，N、P比
例恰当，能较好地维持藻细胞的增殖；而在氮浓度
过高（65.0、130.0 µmol·L-1）的培养条件下，种群
增长也无明显的随氮浓度的增加而增长，反而出现
抑制，这主要与 P的迅速耗尽有关，此时 N供应量
充足，P成为限制因子。
同样，在固定氮浓度为 40 µmol·L-1，在浓低度
磷（0、0.2、0.4 µmol·L-1）的培养条件下，由于 N
供应量充足，P成为生长限制因子；在适合的 P浓
度（1.25、2.5、4.0 µmol·L-1）培养条件下，由于 N、
P比例恰当，生长快速；而在 P含量过高（8.0、40
µmol·L-1）的培养条件下，由于 P 供应量充足，N
成为限制因子。
有研究指出赤潮藻类可分为三型,即营养(N、P)
型、微量元素(Fe、Mn)型和特殊有机物(维生素,蛋
白质)型[7]。根据实验结果，我们可以看出，拟菱形
藻对Ｎ、Ｐ营养依赖较强，故可将尖刺拟菱形藻划
归为营养型藻类。
结合到大亚湾的海洋生态特征，丘耀文[8]对大
亚湾营养物质变异特征的研究，以及陈菊芳等[9]对
大亚湾海域拟菱形藻种群的季节变化及其与环境
因子之间关系的研究均认为 N、P、Si 等营养盐含
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
t /d
生
长
率
0 1
5 10
16 32
100 200

图 3 尖刺拟菱形藻在不同 N浓度梯度的生长率变化
Fig. 3 The variation of growth rate of P.pungens
under different concentrations of nitrogen

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 1 5 10 16 32 100 200
c (N)/c (P)
最
大
生
长
率

图 5 尖刺拟菱形藻在不同 N浓度梯度的最大生长率
Fig. 5 The maximum growth rate of P.pungens
under different concentrations of nitrogen
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 1 5 10 16 32 100 200
c (N)/c (P)
最
大
生
长
率

图 6 尖刺拟菱形藻在不同 P浓度梯度的最大生长率
Fig. 6 The maximum growth rate of P.pungens under
different concentrations of phosphorous

-0.5
0
0.5
1
1.5
1 3 5 7 9 11 13 15 17
t /d
生
长
率
0 1
5 10
16 32
100 200

图 4 尖刺拟菱形藻在不同 P浓度梯度的生长率变化
Fig. 4 The variation of growth rate of P.pungens under
different concentrations of phosphorous

700 生态环境 第 15卷第 4期（2006年 7月）
量对拟菱形藻的生长起决定作用，且拟菱形藻对水
域中 N、P、Si 等营养盐含量的要求不高，大亚湾
海域天然水体内缺磷现象往往比缺氮现象更严重、
更普遍。因此，大亚湾水域属于 P限制,磷的供给具
有更大的重要性。张诚等[10]对尖刺拟菱形藻的增殖
特征研究中也发现，该藻吸收无机氮的能力在浮游
植物中是较强的，这可能使其在与其他种类竞争氮
时处于有利的位置而成为优势种，乃至形成赤潮。
而其吸收磷的能力则较弱，故磷有可能是自然环境
中限制因子。
3.2 不同 N/P 比对拟菱形藻生长的影响
藻类的生长除了与水体中氮、磷等营养盐浓度
密切相关以外，还与它们之间的比值关系密切。不
同水域由于情况的不同,往往具有不同的 c(N)/c(P)
比值,虽然浮游植物对营养盐的吸收利用大致遵循
Redfield 的 c(N)/c(P)比定律（16∶1），但最佳
c(N)/c(P)比也会因浮游植物种类的不同而变化。
Hodgkiss 等[11]分析了 1982—1989 年间香港吐露港
海水 c(N)/c(P)比值与赤潮发生次数的关系，认为营
养盐比例(例如氮磷比值)是赤潮事件更为重要的调
控因素。
本实验的 N、P 比值设计变化范围较大，分别
为 0、1、5、10、16、32、100、200。由实验结果
来看，不管在固定 N还是固定 P的实验里，c(N)/c(P)
在 0、1、5 等低浓度和 c(N)/c(P)在 100、200 高浓
度下，尖刺拟菱形藻的生长都明显受到限制；而在
c(N)/c(P)为 10、16、32 的培养基里有明显的增长
优势，显示 c(N)/c(P)在 10～32 范围内对拟菱形藻
有显著的促进作用，超出这个范围，拟菱形藻的生
长就会受到抑制。
陈菊芳等[9]对大亚湾拟菱形藻种群的生态学研
究结果显示，当氮磷比大于 50 时，拟菱形藻生长
明显受到限制，而但当氮磷比低至 6.21时，拟菱形
藻的生长也开始受到限制,认为主要是由于 N、P、
Si等营养盐，尤其是Ｎ由于藻类大量繁殖而耗尽所
致。本研究的结果和上述自然生态中拟菱形藻种群
的生态学特征的研究结果基本相符。
4 小结
本文通过氮、磷营养盐限制下与尖刺拟菱形藻
的生长关系的研究表明：尖刺拟菱形藻对氮、磷依
赖性较强，属于营养型藻类；c(N)/c(P)在 10～32时
为尖刺拟菱形藻的生长最适范围，已接近或达到尖
刺拟菱形藻生长的饱和浓度，在此 c(N)/c(P)，拟菱
形藻能快速增长，；而c(N)/c(P)＜5或c(N)/c(P)＞100
时，该藻明显受到抑制，该藻的生理活动或生长开
始或已受到明显的限制。由此看来，只要周围海域
中水体的 c(N)/c(P)达到 10～32 范围，就能诱导尖
刺拟菱形藻的迅速增殖，条件适宜时，甚至可诱发
有害水华或赤潮。c(N)/c(P)在 5～100左右时可视为
限制水平的临界点，当 c(N)/c(P)低于 5或高于 100
这临界点时，拟菱形藻明显受到抑制，而 c(N)/c(P)
在此临界点以内，特别是 c(N)/c(P)在 10～32 时，
最适宜该藻生长，结合其他限制因子,有可能为水华
或赤潮的预报提供重要依据。

参考文献：
[1] BATES S S, BIRD C J. Pennate diatom Nitzschia pungens as the
Primary source of domoic acid, a toxin in shellfish from eastern Prince
Edward Island, Canada[J]. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic
Sciences, 1989, 46: 1203-1215.
[2] 吕颂辉, 齐雨藻, 钱宏林, 等. 南海港湾浮游植物与赤潮生物研究
B.广海湾[J]. 海洋通报, 1993, 12(2): 57-61.
LU Songhui, QI Yuzao, QIAN Honglin, et al. Studies on phytoplank-
ton and red tide organisms in embayments on central Guangdong coast
Guanghai Bay[J]. Marine Science Bulletin, 1993, 12(2): 57Ⅱ -61.
[3] ZOU J Z, ZHOU M J, ZHANG C. Ecological features of toxic
Nitzschia pungens Grow in Chinese coastal waters[C]// SMAYDA T J,
SHIMIZU Y. Toxic Phytoplankton Blooms in the Sea. Amsterdam:
Elsevier, 1993: 651-657.
[4] 朱根海, 宁修仁, 蔡昱明, 等. 南海浮游植物种类组成和丰度分布
的研究[J]. 海洋学报, 2003, 25(supp.2): 8-23.
ZHU Genhai , NING Xiuren, CAI Yuming, et al. Studies on species
composition and abundance distribution of phytoplankton in the South
China Sea[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2003, 25(supp.2) : 8-23.
[5] HARRISON P J, WATERS R E, TAYLOR F J R. A broad spectrum
artificial sea water medium for coastal and open ocean phytoplankton
[J]. Journal of Phycology, 1980, 16(1): 28-35.
[6] LOBBAN C S, CHAPMAN D J, KREMER B P. Experimental Phy-
cology：A Laboratory Manual[M]. Cambridge: Cambridge University
Press, 1988: 16-22.
[7] 张冬鹏, 武宝玕. 几种赤潮藻对温度、氮、磷的响应及藻间相互作
用的研究[J]. 暨南大学学报:自然科学版, 2000, 21(5): 82-87.
ZHANG Dong-peng, WU Bao-gan. Studies on response of red tide
algae on temperature, nitrogen, phosphorus and the algal interac-
tions[J]. Journal of Jinan University:Natural Science, 2000, 21(5):
82-87.
[8] 丘耀文 . 大亚湾营养物质变异特征[J]. 海洋学报 , 2001, 23(1):
85-93.
QIU Yaowen. The characteristics of nutrients variation in the Daya
Bay[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2001, 23(1): 85-93.
[9] 陈菊芳, 徐宁, 王朝晖, 等. 大亚湾拟菱形藻(Pseudo-nitzschia spp.)
种群的季节变化与环境因子的关系[J]. 环境科学学报, 2002, 22(6):
743-748.
CHEN Jufang , XU Ning , WANG Zhaohui, et al. Dynamics of
Pseudo-nitzschia spp. and environmental factors in Daya Bay, the
South China Sea[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2002, 22(6):
吕颂辉等：氮磷等营养盐对尖刺拟菱形藻生长的影响 701
743-748.
[10] 张诚, 邹景忠. 尖刺拟菱形藻氮磷吸收动力学以及氮磷限制下的
增殖特征[J]. 海洋与湖沼, 1997, 28(6): 599-603.
ZHANG Cheng, ZOU Jingzhong. Nutrient uptake kinetics and
growth under nutrient limitation of Pseudonitzschia [J]. Oceanologia
Et Limnologia Sinica, 1997, 28(6): 599-603.
[11] HODGKISS I J, HO K C. Are changes in N∶P ratios in coastal
waters the key to increased red tide blooms [J]. Hydrobiologia, 1997,
352: 141-147.

The Effects of different c(N)/c(P) ratios on the growth
of Pseudo-nitzschia pungens

LU Songhui1, CHEN Hanlin1, HE Zhiqiang2
1. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China;
2. Department of Biotechnology, Jinan University, Guangzhou 510632, China

Abstract: The effects of nitrogen, phosphorus and c(N)/c(P) ratios on growth of Pseudo-nitzschia pungens, collected and isolated
from Daya Bay, the South China Sea, were studied. The results showed that the Pseudo-nitzschia pungens is a nutrients-dependent
species, and the cell growth was stimulated by high level of nitrogen and phosphorus. The c(N)/c(P) ratio was another important
factor to affect the population growth. The optimal range of c(N)/c(P) ratio for the growth of Pseudo-nitzschia pungens was 10～32.
Key words: Pseudo-nitzschia pungens; nitrogen; phosphorus; c(N)/c(P) ratio




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