全 文 ：第 30卷 第 6期
1 9 9 9 年 11月
海 洋 与 湖 沼
(兀 !EA N O L O GI A E T L IMN O L O G认 S IN IC A
V o l
.
30
N b v
. ,
N b
.
6
199 9
中肋骨条藻和新月菱形藻对营养盐的
吸收速率及环境因素影响的研究 *
李 铁 史致丽 仇赤斌 王巧玲
(青岛海洋大学化学化工学院 青岛 26 6 0 0 3)
提要 于 199 5 年 3 月一 19 96 年 1 月 , 通过实验室模拟培养 , 研究了中肋骨条藻和新月菱形
藻对磷酸盐和硝酸盐的吸收速率 , 以及温度 、 光照等环境因素对新月菱形藻吸收磷酸盐的影
响 。 结果表明 , 用 肠 hc ae ils 一M亡n to n方程处理 , 求得中肋骨条藻和新月菱形藻吸收磷酸盐的半
饱和常数分别为 0 . 6 1卜m o l / L和 0 .4 8“ m o l / L , 吸收硝酸盐的半饱和常数分别为 7 . 8协m o l / L和
6 .0 “ m of / L . 新月菱形藻对磷酸盐的吸收速率较高 , 而中肋骨条藻对硝酸盐的吸收速率较高 。
温度和光照影响营养盐吸收速率及有关动力学参数 。 新月菱形藻吸收磷酸盐的速率和半饱和
常数随温度的降低而降低 。 在 1 0 00一 3 00 lx 的光照范围内 , 新月菱形藻对磷酸盐的吸收速率
和半饱和常数基本一致 ;无光时 , 吸收速率和半饱和常数降低 。
关键词 浮游植物 营养盐 吸收速率 温度 光照
学科分类号 09 48 . 1
浮游植物是海洋 中主要初级生产者 , 营养盐是影响初级生产力的主要因素之一 。 研
究浮游植物对营养盐的吸收速率 , 可进一步揭示营养盐与浮游植物间的相互影响以及对
海洋 生态环境的作用 (Y as uo 。 t a l , 19 8 3 : Y as u o , 1 9 8 5 ; H a币 s o n e r a l , 19 8 9 : C泊巧 i d e
e t a l, 19 9 1:黄邦钦等 , 19 9 3 ;洪华生等 , 1 9 9 4 ; 焦念志 , 1 9 9 5 ) 。 浮游植物对营养盐的吸收速
率与海水营养盐含量和温度 、 光照等环境因素有关 , 且因浮游植物种类不同而有不同的影
响特征 (黄邦钦等 , 19 9 3) 。 本文研究了中肋骨条藻和新月菱形藻对磷酸盐和硝酸盐的吸
收速率以及温度 、 光照等环境因素对新月菱形藻吸收磷酸盐动力学参数的影响 , 以期为近
海水产养殖中两种饵料藻培养的生态环境管理提供科学依据 。
1 材料与方法
L l 藻种和培养液
中肋骨条藻 ( S牡)le ot en m a co s at ut m )和新月菱形藻 ( iN stz hc at c ot : et ir u m )由本校应用
微藻研究所提供 。 藻种保存于 f / 2 培养液 中 . 取处于指数生长期的藻种液离心分离 , 除
去上清液 , 用灭菌海水洗涤 、 离心数次 , 再加人适量灭菌海水 ,在 与培养实验相同的环境条
件下放置 1昼夜使其稳定 。 取上层藻液接种培养 。
陈化海水 (No 3一N浓度为 0
.
1一 o . Zo m of / L ; P q 一 P浓度 为 .0 0 2 o m of / )L 过滤煮沸冷却
. 国家自然科学基金资助项目 , 4 9 4 7 6 2 8 6号 。 李铁 , 男 , 出生于 19 67 年 10 月 ,讲师 , E , m ial :s u d e@ p u b lic . qd .s .d cn
收稿 日期 : 19 9刃 3一 12 , 收修改稿 日期 : 19 9 刃 5佗 5
6 期 李 铁等 :中肋骨条藻和新月菱形藻对营养盐的吸收速率及环境因素影响的研究6 1 4
后通人 COZ, 调节至 p H = 7 . 9一 8 . 1 , 加人硼酸硼砂溶液 以缓冲 p H值的变化 。 添加 卜厄N 0 3和 K H{PO 礴使之具有实验所需的氮 、 磷浓度 , 其它物质均参照 f / 2 配方 。
L Z 吸收速率实验
L .2 1 磷酸盐 培养液磷酸盐初 始浓度为 中肋骨条藻约 2 “ m of / L 、 新月菱形藻约
4协m of / L 。 接人藻种 (4 0 x 10 一 4一5 0 x 10 一 c4 e ll / L , 每隔2而 n 取样过滤测磷酸盐浓度 。 实
验约进行 30一 6 0而 n 。 温度为 2 0 士 l oC , 光照强度为 2 0 0 0 士 1 0 0 lx 。
在 2 00 士 10 lx 的光照强度条件下 , 测定新月菱形藻在 20 . 5℃和 14 . 5℃时吸收磷酸
盐的速率 。 在温度为 2 0 土 l ℃ , 光照强度分别为无光照 、 1 00 0 、 2 0 0 0和 3 0 0 0 士 10 0 l x 的条
件下 , 测定新月菱形藻对磷酸盐的吸收速率 。
L .2 2 硝酸盐 培养液硝酸盐初始浓度约为 30 协m ol / L , 接人藻种 l( 0 x lo 一 4一 l o x
10
’ 4e 川 )L , 每隔 2 0而n 取样过滤 ,测硝酸盐浓度 。 实验在 4 h 内完成 (计数表明细胞在 4 h
内无 明显分裂 ) 。 温度 、 光照条件同上 。
L 3 测定方法
L .3 1 藻细胞密度 血球计数板显微镜目视计数 。
1
.
1 2 硝酸盐浓度的测定采用 C d- uC 还原一重氮一偶氮分光光度法 ;磷酸盐浓度的测定采
用磷钥蓝分光光度法 (国家海洋局 , 19 9 1) 。
2 结果与讨论
.2 1 磷酸盐吸收速率
中肋骨条藻和新月菱形藻吸收磷酸盐的动力学曲线见图 1。 藻种刚接人后有短暂的延
缓期 。 随后磷酸盐浓度 (气护在很大范围内几乎呈直线下降 , 即吸收速率保持近恒定值 ,
该值应接近于磷酸盐吸收速率最大值 。气一较低时 , 气二变化幅度下降 , 吸收速率降低 。
0咋`ǎ宁q
.勺,土
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冬0ù匕
一巴二昌盆··乞日己斗f。
. 10昌、谷
门一nó
卜一O
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图 1
R g
.
磷酸盐吸收动力学曲线
功 n a n u e e vur e s o f
o f p h o s P h a t e
叩恤k e
一 . 一中肋骨条藻 ;一 0 一新月菱形藻
O 匕一 -
-一- - -司 O L -二一0 . 0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 0 4 8C叭一 P (拜m ol · L 一 ` ) 1 C/ 叭一 p图 2 藻类对磷酸盐吸收速率与磷酸盐浓度的关系R g . Z T七e er liat osn hi P be wt e e n uP at ke r a et s o f al g a
a n d ht e e o cn
e n t r a it o n o f P h o s P h毗
. 中肋骨条藻 ; O 新月菱形藻
取延缓期之后的数据 , 计算磷酸盐浓度的瞬时变化值 , 再以藻数平均得到单位藻细胞
的吸收速率 KP ) 。 KP )随培养液气 , 变化见 图 a2 中的数据点 。浮游植物对营养盐的吸收速率与营养盐浓度 的关系可用 iM hc ae ils 一M e n ot n方程描述
( oF g g
,
19 7 5: oF g g e r
a l, 19 8 7 )
, 即
海 洋 与 湖 沼 30卷
C厂 = 厂”—` “ K + C ( l )式 ( l) 中 , V 为吸收速率 , Vm 为吸收速率最大值 , C 为限制营养盐的浓度 , K 为半饱和常数 。
以 l/ 吟寸 1 / c作 图 , 可求得 K 和 Vm 。 由图 Zb 可见其线性关系非常好 , 相关系数 ; 分别为
0
.
9 7 和 .0 9 6 9 , 显著性水准。 < 0 . 001 。 两种藻吸收磷酸盐的凡P ) 、 气〔P )见表 L 按照求得的
凡) 、 呱 P )及式 l( )绘制 K P )与气一 P的关系 , 见图 a2 中的实线 , 与数据点较为一致 。
表 1
T a b
.
1
中肋骨条旅、 新月菱形藻吸收磷酸盐 、 硝酸盐的半饱和常数和最大吸收速率
hal 卜 s a奴口it on co ns t a n st of Ph o s P h a et a n d 垃往习 t e u P at k e by 从 e le ot ne am co s at 扭m a n d
iN娜 ch ia c ot s et ir u脚 a n d het m ax i r n山 m uP 加山e ar et s
P O礴 -P N 〔 ) 3 一卜
(K
P) (“ m o l/L ) 几 ( p ) (卜m o lc/ e l l · h) (K N ) (卜m o l/ L ) Vm (N ) (“ m o lc/ e ll . h)
5
.
6 x 10
一 9
19
.
8 x 10
一 9
1 X 10
一 9
1 x 10
一 9
八找ùU
:
ū了`U.1只了O月峥中肋骨条藻
新月菱形藻
当 C 》 K 时 , 式 ( 1) 可表示为 胜 Vm , 即在高浓度下营养盐吸收速率趋近最大值 , 此时
不受营养盐浓度影响 。 当 c 《 K 时 , 若令 k = Vm /K, 则式 ( l) 变为
V二 人C (2 )
即低浓度时营养盐吸收可描述为一级动力学过程 , k为吸收速率常数 。 此时吸收速率受营
养盐浓度的限制 , 为正 比关系 。 黄邦钦等 ( 1 9 9 3) 和洪华生等 ( 19 94) 用这一关系研究 了浮
游植物对磷酸盐的吸收 。
半饱和常数 K 反 映了藻类对环境 中营养盐条件的适应性 , K 值较高 的藻类对营养盐
吸收易受到限制 。 在低营养盐水平下 , 具有低 K 值的藻类仍可维持相对较高的吸收速率
以生长繁殖 , 并有可能演替为优势种 。 由图 Z a 可知 ,在相同磷酸盐浓度时新月菱形藻的吸
收速率比中肋骨条藻高 , 最大吸收速率是中肋骨条藻的 3 倍多 。 比较两者的半饱和常数 ,
中肋骨条藻的 凡P )略大 , 因此在低磷酸盐浓度时受到的限制比新月菱形藻略为明显 ·
.2 2 硝酸盐吸收速率
两种藻吸收硝酸盐的动力学曲线见图 3 。 与吸收磷酸盐相 比 , 一次培养中藻吸收硝酸
O山ù吕连ó0,上00。丫弓·侣呈:!。忍\谷气.ǎ下,I二夏à` ó2。
10 0
t /而 n
图 3 硝酸盐吸收动力学曲线
R g
.
3 功~
e e
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e s of u Pat k e R .g 4
藻类对硝酸盐吸收速率与硝酸盐浓度的关系
T七e er liat osn ih p be wt e
n 印扭 ke ar et s of al g a an d
厂
0
.
2 0
.
4 0
.
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8
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o f Ph o s P ll a t e
一 . 一中肋骨条藻 ;一 。 一新月菱形藻
山 e e o cn e n t r a it o n of in t r a t e
. 中肋骨条藻 ; 0 新月菱形藻
6 期 李 铁等 : 中肋骨条藻和新月菱形藻对营养盐的吸收速率及环境因素影响的研究 643
盐的延缓时间更长 。 取延缓期之后的数据计算吸收速率 K刚 作 图求得 凡N)’ 气(N) 见表
l (
r 一 0 ·9 8 8 , a < 0 · 0 0 1 ) 。 V( N )与编3一 N的关系及 (K 、 、 Vm (、 求算见图 4 a 、 图 4 b 。当硝酸盐浓度相同时 , 中肋骨条藻的最大吸收速率约为新月菱形藻的 2 倍 。 与中肋骨
条藻相 比 , 新月菱形藻的 凡N)’ 气 (P )都小 , 表明新月菱形藻对硝酸盐的吸收能力相对较弱 。
但当硝酸盐含量较低时 , 新月菱形藻受到的限制作用 比中肋骨条藻受到的略低 。
.2 3 磷酸盐和硝酸盐吸收速率的比较
本实验是将藻从低氮 、 磷环境接人到含一定浓度磷酸盐和硝酸盐的培养介质 中 , 对于
藻细胞而言 , 测得的吸收速率相 当于环境中氮 、 磷突然增加而引起的吸收 。 由表 1可知 , 实
验中藻细胞对磷酸盐的吸收速率要大于对硝酸盐的吸收速率 。 可能的原因是 , 增加介质
磷酸盐浓度时藻细胞对磷酸盐的最初吸收为快速吸收 ( eH a t h , 19 86 ; 洪华生等 , 19 94) , 与
稳定条件下藻细胞对磷酸盐的吸收 (稳定吸收 )不同 。 本实验 中这种快速吸收在 3 0而 n 内
都保持了同样的动力学模式 。 藻细
胞有积累过量磷酸盐的能力 (oF g ,
19 7 5)
, 究其原 因 , 一方 面磷酸盐浓
度 增大 时 吸收 速率加快有 利于 积
累 , 另一方面也 与磷酸盐容易在藻
细胞表面吸附有关 。 相 比之下 , 硝酸
盐浓度增 加时 的吸收较为恒定 , 与
稳定吸收的差别不大 。 ,
.2 4 环境因素对新月菱形藻吸收磷
酸盐的影响
.2 .4 1 温 度 新 月 菱 形 藻 在
表2
T a b
.
2
温度和光照对新月菱形藻吸收磷酸盐速率的影响
卫 l e ifln ue cn e of et m ep m t u er a l l d li g ht on het UP at k e r a t e s
o f hP
o s P h aet by Ni stz
c h i a e lo s et r i u m
温度 (℃ ) K( P ) (卜m o l / L ) Vm ( p ) ( “ m o l / e e ll · h )
14
.
5 0
.
3 1
2 0 5 0
.
4 8
9
.
3 x l o
一 9
19
.
s x l o
一9
光照强度 Ox) K( P ) ( “ m o l / L ) 几( P ) (协m o l / e e ll · h )
无光照
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
0 2 5
0 j 3
0
.
4 8
0
.
4 6
1 1
.
4 x l 0
一9
1 8
.
6 x l o
一9
19 名x 10 一 9
2 0 刀x 10 一 ,
20
.
5℃和 14 . 5℃时吸收磷酸盐的速率与磷酸盐浓度关系见图 a5 ,求得的 凡。 、 呱 (P )见表 a2
吸收速率与磷酸盐浓度 曲线在不 同温 度下有 明显差异 , 温度低时吸收速率变小 ,
ǎ叫lq。
. 厂了 f ` . ’ … b 。护` 一 .`丫一 `
…户 : :二笋 : 瑞蔺下一巴二。已乳,01)/谷
ǎ工!月。
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丁 0
20
.
5℃
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c阳刁一 , ( F m o l · L 一 ` ) C阳月
一
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L一 1 )
图 5 温度和光照对新月菱形藻吸收磷酸盐速率的影响
R g 5 T七e ifln u e cn e o f et m ep la t u r e a n d l ig h t o n ht e uP t a k e r a t e s o f hP o s Ph aet 勿 iN姗 e h ia e ot s et r iu m
海 洋 与 湖 沼 30卷
1 4
.
5℃时的吸收速率约为 20 . 5℃时的一半 , 因此温度对吸收速率的影响较为显著 . 14 . 5℃
时凡)P 减小为 0 . 3 1o m ol / L 表明温度降低会使营养盐含量对吸收速率的限制作用因吸收
速率本身降低而有所下降 。
2
.
4
.
2 光照 不同光照条件下新月菱形藻对磷酸盐的吸收速率与磷酸盐浓度的关系见
图 s b 。 求得的 (K P ) 、 Vm ( P )见表 2 。
在 1 0 0一 3 0 0 lx 范围内 , 光照强度对磷酸盐吸收速率略有影响 , 但三种光照条件下
的吸收速率的数据点没 有 明显分开 · 表 2 中凡) 、 气 (P )数值亦无 明显差异 , 可认 为在
1 0 0一3 o o lx 范围内新月菱形藻对磷酸盐吸收速率基本恒定 . 无光照条件下藻细胞吸收
磷酸盐的速率明显降低 , 半饱和常数减小为 0 . 25 卜m ol L/ 。 与温度影响相似 , 光限制条件下
在吸收速率降低的同时 , 磷酸盐浓度对吸收速率的限制作用减弱了 。
3 结语
.3 1 一次培养实验 中 , 营养盐浓度对吸收速率的影响用 iM hc ae h s一eM n ot n方程处理 , 得到
中肋骨条藻和新月菱形藻吸收磷酸盐的半饱和常数分别为 0 . 6 1协m of / L和 0 . 4 8协m of / L , 吸
收硝酸盐的半饱和常数分别为 7 . 8卜m of / L和 .6 0协m of / L
.3 2 在相同的环境条件下新月菱形藻对磷酸盐的吸收速率较高 , 大于 中肋骨条藻 , 而中
肋骨条藻对硝酸盐的吸收速率大于新月菱形藻 . 环境中磷酸盐 、 硝酸盐浓度增加 , 二种藻
对磷酸盐有快速吸收 , 吸收速率大于硝酸盐 。 硝酸盐吸收速率则相对稳定 。
1 3 浮游植物对营养盐的吸收速率及动力学参数受温度和光照的影响 。 温度降低新月菱
形藻吸收磷酸盐的速率和半饱和常数降低 。 在 1 00 一3 00 lx 的光照范围内 , 新月菱形藻
对磷酸盐吸收速率和半饱和常数基本一致 , 无光时吸收速率和半饱和常数降低 。 温度和
光照限制条件下磷酸盐浓度对吸收速率的限制作用减弱 。
参 考 文 献
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洪华生 , 戴民汉 . 黄邦钦等 , 19 94 . 厦门港浮游植物对磷酸盐吸收速率的研究 . 海洋与湖沼 , 2 5 : 54 一 59
黄邦钦 , 洪华生 , 戴民汉 , 19 93 . 环境因子对海洋浮游植物吸收磷酸盐速率的影响 . 海洋学报 , 15 : 64 一67
焦念志 , 19 9 5 . 海洋浮游生物氮吸收动力学及粒级特征 . 海洋与湖沼 , 26 : 191 一 19 8
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J QC
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g r S oc Jap an, 3 9
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6 期 李 铁等 : 中肋骨条藻和新月菱形藻对营养盐的吸收速率及环境因素影响的研究 6 45
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A b s tr a e t T h e uP at k e ar et s o f hP o s P h a et a n d in tr a et b y
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het ex pe ir m en
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by 夕比 le ot ne am co s at ut 二
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加改e ar te of in u习 et 勿 门嗽` le ot n e n 似 co s at ut m aer hi g he r ht an
山 a t of P h o shP aet b y iN stz hc ia c ot s et r iu m u n d e r het s aj nr e c ul t u er c o n d lit on
.
T七e uP at k e m te s o f Ph o s Ph a te by 币stz e h i a c le s et r iu o aer al s o infl ue nc e d 勿 het e o n dl it o n o f
ilg ht a n d ot m pe I’a t u er . T b e u Pat k e r a et a n d het hal -f s a ut ar it on co ns ant st de c er as e iw ht het et m pe ar t切 er
of het
e ul t切m me id um de
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5 1而 l ar w he n th e l ig ht c han g e s for m 1 0 00一 3 00 0 l x ,
阴d de c er as e w he n no l ig ht . T h e e fe e st o f het P h o s Ph : 、一。 e o cn e in ar it on o f het e ul tu er m e id um o n
het
u Pat k e ar et s aer het
s印叮 e as het is ut a it on u n de r het co
n d l it on of h g ht or ot m pe I’a t切 er h而扭石。 .n
K e y w o r d s P hy to P l a nk to n Nu itr
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