全 文 ：铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻
在低光照度下的生长研究
马祖友1, 2 , 储昭升1, 胡小贞1 , 金相灿1 , 易文利1, 2 , 张广军2, 张淑英1
(1.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京 100012; 2.西北农林科技大学 资源与环境学院,陕西 杨凌 712100)
摘要: 实验研究了铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在 75~ 1 200 lx光照度下的生长情况。实验结果表明: 光照度为 600 lx 以下时, 3种藻都受到
了光的抑制作用,生长缓慢;光照度为 600~ 1 200 lx时, 3种藻的生物量随光照度的增加均有不同程度的增加,其中增加最显著的是谷皮菱形藻,其次
才是铜绿微囊藻和四尾栅藻。
关键词: 低光照度; 光抑制; 生物量; 最大生物量
中图分类号: X172 文献标识码: A 文章编号: 1001- 6929( 2004) S0- 0062 - 04
The Growth Research of Microcystis Aeruginosa, Scenedesmus
Quadricauda and Nitzschia Palea in Low Irradiance
MA Zu-you
1, 2
, CHU Zhao-sheng
1
, HU Xiao-zhen
1
, JIN Xiang-can
1
, YI Wen-li
1, 2
, ZHANG Guang-jun
2
, ZHANG Shu-ying
1
( 1. Research Center of Lake Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China;
2. College of Resource and Environment, Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry, Yangling 712100, China)
Abstract: This experiment researched the growth of Microcystis aeruginosa, Scenedesmus quadricauda and Nitzschia palea in low irradiance from 75
to 1 200 lx. It showed that the growth of three algae were restrained by irradiance lower than 600 lx. From 600 to 1 200 lx, the algae biomass in-
creased with the increasing of irradiance, in which Nitzschia palea had the largest increase of biomass, and the next were Microcystis aeruginosa and
Scenedesmus quadricauda.
Key words: low irradiance; light-restrained; biomass; maximum biomass
收稿日期: 2004- 10- 08
基金项目: 国家重点基础研究发展计划项目(2002CB412301)
作者简介: 马祖友( 1978- ) ,男,四川遂宁人,硕士研究生.
近年来,许多湖泊频频发生蓝藻水华, 对人、畜及
环境产生巨大的灾害影响 [1 ]。各国政府投入巨资寻求
蓝藻形成优势藻种及其引起水华的成因, 一些科学家
提出了蓝藻的优势假说 [2 - 4] , 如光照度、营养盐和 pH
等, 以研究蓝藻水华暴发机理及如何防止蓝藻水
华 [5 -6 ]。从生理特性来看, 蓝藻是一种原核光合生
物,细胞中 TCA循环不完全, 光能是细胞的主要能源。
光照影响光合碳固定的速率也影响藻细胞呼吸强度、
能荷水平,另外光对细胞的某些产物如类胡萝卜素的
形成有诱导作用,因此充分的光照供给是细胞生长的
良好条件。许多人都做过光照对蓝藻的影响实
验 [7 -12 ] , 但在 3种藻的共培养体系中做低光照抑制实
验的却不多。因此该实验设计在不同的低光照度条件
下对 3种藻进行共培养,通过不同生物量的变化,进而
观察低光照对 3种藻生长的抑制作用。
1 材料与方法
1. 1 材料
铜绿微 囊 藻 ( Microcystis aeruginosa, 编 号 为
FACHB - 41, 属微囊藻)购自中国科学院武汉水生生物
研究所, 用 BG - 11 培养基预培养; 四尾栅藻
( Scenedesmus quadricauda, 属绿 藻 )、谷皮 菱 形藻
(Nitzschia palea, 属硅藻)是从太湖水中分离纯化的藻
种, 分别用MA培养基和硅藻培养基预培养。
1. 2 实验条件
太湖湖水经 0145 Lm 的滤膜过滤, 再经高温灭菌
处理(高温灭菌锅, 121 e , 30 min)后接入实验藻种,在
循环水中恒温培养,培养条件为 28 e , 2 500 lx,光暗
比为 12 hB12 h, 早、晚各摇动3次,通过显微镜计数后
转化成湿重,在不同低光照度下测定 3种藻生物量的
变化。
1. 3 接种
把处于对数生长期的藻种经计数后取一定量于离

第 17 卷 增刊
环 境 科 学 研 究
Research of Environmental Sciences

Vol. 17, Suppl. , 2004
DOI：10.13198/j.res.2004.s1.64.mazy.014
心管中,在 4 000 rPmin转速下离心 5 min, 倒去上清液
后,用 NaHCO3 洗涤, 再离心, 重复操作 3 次。然后用
模拟湖水培养基培养 2 d,在电子显微镜下镜检记数,
计算接种量, 即可接种, 每种藻在锥形瓶中的初始细
胞浓度为 5 @ 104 个PmL。
1. 4 生物量的测定
从接种的第 2 天开始, 每 2 d 取一次样在显微镜
下记数,每个记数板的上、下 2个记数框各计 5个格子
的数, 取其平均值,再乘以 5 @ 104 , 得到每 mL 湖水培
养液中生长的藻细胞数(个)。但由于浮游生物个体大
小相差悬殊,用细胞数表示生物量不够精确, 故生物量
用湿重表示。因实验开始后的第 8 天外出开会,故缺
少第 8天的数据。
2 结果与讨论
2. 1 不同藻在相同低光照度下的生长比较
从图 1~ 3可以看出,在75, 150和300 lx 的低光照
度下,铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻的生长情况
大致相同,均生长缓慢,而且最大生物量都较低。说明
这3 种光照度都抑制了藻的生长; 但从图 4~ 5 可

图 1 28 e , 75 lx光照度下藻的生长情况
Fig. 1 Growth of algae in 28 e , 75 lx irradiance
图2 28 e , 150 lx光照度下藻的生长情况
Fig . 2 Growth of algae in 28 e , 150 lx irradiance
图 3 28 e , 300 lx光照度下藻的生长情况
Fig. 3 Growth of algae in 28e , 300 lx irradiance
图 4 28 e , 600 lx光照度下藻的生长情况
Fig . 4 Growth of algae in 28 e , 600 lx irradiance
图 5 28 e , 1 200 lx 光照度下藻的生长情况
Fig. 5 Growth of algae in 28 e , 1 200 lx irradiance
以看出,在光照度为 600和 1 200 lx 时, 谷皮菱形藻的
生长情况与铜绿微囊藻、四尾栅藻完全不同。谷皮菱
形藻的最大生物量达 80 mgPL,比其他 2种藻的最大生
物量高 4倍还多, 说明谷皮菱形藻的光照度抑制点为
300~ 600 lx。低于这个范围时,谷皮菱形藻的生长就
受到了抑制;高于这个范围时,谷皮菱形藻的生物量将
随光照度的增加而变大。对于铜绿微囊藻和四尾栅藻
来说, 光照度低于1 200 lx 时,对它们的生长都有抑制
作用,但抑制程度不同。
63增刊 马祖友等: 铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在低光照度下的生长研究
2. 2 同种藻在不同低光照度下的生长比较
从图6~ 8可以看出, 光照度为 75, 150和 300 lx

光照度Plx: 1) 75; 2 ) 150; 3) 300; 4 ) 600; 5 ) 1 200
图6 铜绿微囊藻在不同低光照度下的生长情况( 28 e )
Fig . 6 Growth of Microcystis aeruginosa in different
low irradiance( 28 e )
光照度Plx: 1) 75; 2 ) 150; 3) 300; 4 ) 600; 5 ) 1 200
图 7 四尾栅藻在不同低光照度下的生长情况( 28 e )
Fig. 7 Growth of Scenedesmus quadricauda in different
low irradiance ( 28 e )
时,铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻都受到了光的
抑制,生长非常缓慢;光照度为 600和 1 200 lx 时, 它们
的生长开始有变化; 光照度为 600 lx以上时,铜绿微囊
藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻的生物量都随光照度的增
强而增大,其中增殖最快、增长趋势最明显的是谷皮菱
形藻, 谷皮菱形藻的生物量从几 mgPL 增加到 80 mgPL
左右,相对来说,铜绿微囊藻和四尾栅藻的生物量增长
不太显著,可能是因为铜绿微囊藻和四尾栅藻受低光
照度的抑制作用比谷皮菱形藻更大, 也可能与 3种藻
的生理特性和行为有关。一般来说, 3种藻对光照的
需求为四尾栅藻> 铜绿微囊藻 > 谷皮菱形藻。因此,
四尾栅藻受光照的抑制作用最强; 而铜绿微囊藻虽然
具有气囊, 且可以自动上浮、下沉以调节对光强、弱的
需求,但由于锥形瓶是一个匀光系统,各部分光照的强
光照度Plx: 1) 75; 2 ) 150; 3) 300; 4 ) 600; 5 ) 1 200
图 8 谷皮菱形藻在不同低光照度下
的生长情况( 28 e )
Fig . 8 Growth of Nitzschia palea in different
low irradiance( 28 e )
弱差别较小,无法发挥其气囊优势,因此也受到低光照
的抑制;谷皮菱形藻则不同, 由于其生长在水体底层,
对光照的需求不大, 所以在低光照度的情况下它比铜
绿微囊藻和四尾栅藻的生长速度要快。
2. 3 最大生物量的比较
从图 9可以看出,在 75, 150和300 lx的光照度下,
铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻的最大生物量大
致相同,均为 10 mgPL左右;然而光照度为600和 1 200
lx时, 3种藻的最大生物量相对都有较明显的增长,其
中增长最快的是谷皮菱形藻, 在光照度为 600 lx 时其

图 9 3种藻在不同低光照度下的最大生物量
Fig. 9 Maximum biomass of three algae in
different low irradiance
生物量增大为 80 mgPL左右, 而在光照度为 1 200 lx 时
其生物量只有少量的增加;而铜绿微囊藻和四尾栅藻
生物量的增长幅度都不大,最后几乎同时达到 20 mgPL
左右,并且表现出随光照度的增加而继续增大的趋势。
因此,图 3验证了谷皮菱形藻的光抑制点为 300~ 600
64 环 境 科 学 研 究 第 17 卷
lx;而铜绿微囊藻和四尾栅藻的光抑制点则明显高于
谷皮菱形藻,因为在光照度为 1 200 lx 时,它们的最大
生物量仍然较低,表明它们仍然受到低光照的抑制。
3 结论
a. 铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在不同光
照度的混合培养系统中, 对相同低光照的竞争能力各
不相同。在75~ 300 lx的低光照度情况下, 3种藻都受
到低光照的抑制,生物量大致相同,并且都比较低。在
600~ 1 200 lx 的低光照度情况下,铜绿微囊藻和四尾
栅藻的生物量仍然较低, 但谷皮菱形藻的生物量却出
现了大幅度的增加, 高出铜绿微囊藻和四尾栅藻 4
倍多。
b. 铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在不同光
照度培养系统的生长情况也不相同。在低于或等于
300 lx的光照度时,各种藻的生物量都较小, 最大生物
量也较低;但在光照度为 600 lx以上时, 3种藻的生物
量开始随光照度的增强而有所增加, 增加最显著的是
谷皮菱形藻。说明谷皮菱形藻的光抑制点为 300~ 600
lx,而铜绿微囊藻和四尾栅藻的光抑制点则高于 600
lx,并且其生物量和最大生物量均随光照度的增强呈
快速增长的趋势。
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(责任编辑 潘凤云)
65增刊 马祖友等: 铜绿微囊藻、四尾栅藻和谷皮菱形藻在低光照度下的生长研究