全 文 ：第 34 卷第 21 期
2014年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.21
Nov.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BACD7B03)
收稿日期:2013鄄10鄄08; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄13
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: pmhe@ shou.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201310082414
邵飞, 费岚, 吴海龙, 张建恒, 胡明, 韦章良, 何培民.环境因子及藻体密度对条斑紫菜生长与氮磷去除效率的影响.生态学报,2014,34(21):
6164鄄6171.
Shao F, Fei L, Wu H L, Zhang J H, Hu M, Wei Z L, He P M.Effect of environmental factors and algae density on the growth and nutrient uptake in
Porphyra yezoensis.Acta Ecologica Sinica,2014,34(21):6164鄄6171.
环境因子及藻体密度对条斑紫菜生长与
氮磷去除效率的影响
邵摇 飞1, 费摇 岚1, 吴海龙1, 张建恒1, 胡摇 明1, 韦章良1, 何培民1,2,*
(1. 上海海洋大学水产与生命学院,上海摇 201306;2. 上海海洋大学海洋科学研究院,上海摇 201306)
摘要:以条斑紫菜为材料,系统探究实验室条件下光照强度、温度、光周期、盐度和干出等生态因子和藻体密度对条斑紫菜生长
和氮磷去除的影响,为今后条斑紫菜大规模栽培的生态修复潜力研究及海洋富营养化治理奠定理论基础。 实验室条件下不同
藻体密度、光照强度、光周期、温度、盐度和干出时间对条斑紫菜生长及氮磷去除效率的影响。 结果表明:条斑紫菜在藻体密度
0.1 g / L、光照强度为 120 滋mol m-2 s-1时特定生长率最大,为 38.1%。 随着藻体密度增加,光照强度减小,其特定生长率逐渐减
小,当藻体密度为 1.6 g / L、光照强度为 30 滋mol m-2 s-1时,特定生长率最小为 12.6%;藻体密度 0.1—0.8 g / L时随着藻体密度的
增加条斑紫菜对 NO-3 鄄N和 PO3
-
4 鄄P 的去除效率显著增加,藻体密度为 0.8—1.6 g / L时藻体对 NO
-
3 鄄N和 PO3
-
4 鄄P 去除效率差异不
大,其中藻体密度 1.6 g / L、光照强度 90 滋mol m-2 s-1时条斑紫菜对 NO-3 鄄N和 PO3
-
4 鄄P 去除效率均达到 93%以上。 为进一步探究
其他环境因子的影响,因此在温度和光周期实验中选择氮磷去除率适中的藻体密度 0.4 g / L和最适光照强度 90 滋mol m-2 s-1。
温度为 15 益、光周期为 16L 颐 8D 条件下条斑紫菜特定生长率最大,为 36.9%,且氮和磷去除效率也最大,分别为 91. 9%和
81郾 6%。 条斑紫菜生长适宜盐度为 10—35,最佳盐度为 25,干出时间越长生长越慢,氮磷去效率也越低,且有较大交互作用,但
干出后的紫菜光合作用更强。 以上研究将为应用大型海藻条斑紫菜大规模栽培进行生态修复奠定基础。
关键词:条斑紫菜;生态修复潜力;特定生长率;氮磷吸收率
Effect of environmental factors and algae density on the growth and nutrient
uptake in Porphyra yezoensis
SHAO Fei1, FEI Lan1, WU Hailong1, ZHANG Jianheng1, HU Ming1, WEI Zhangliang1, HE Peimin1,2,*
1 College of Fisheries and Life Science, ShangHai Ocean University, Shanghai 201306, China
2 Institutes of Marine Sciences, ShangHai Ocean University, Shanghai 201306, China
Abstract: Porphyra yezoensis is an economic marine macroalgae cultivated widely along the coast of the Yellow Sea, China.
In this study, the effects of algal density (0.1, 0.2, 0.4, 0.8, and 1.6 g / L), irradiance (30, 60, 90, and 120 滋mol m-2
s-1), temperature (5, 10, 15, 20 and 25 益), photoperiod (8颐16鄄h, 12颐12鄄h, and 16颐8鄄h light 颐dark [L 颐D]), salinity
(10, 15, 20, 25, 30, and 35), and desiccation time (0, 1, 2, and 4 h) on the growth and nutrient removal capacity
were assessed in the laboratory to study the bioremediation potential of large鄄scale P. yezoensis cultivation. Each experiment
was conducted for 2 weeks. About 3鄄week鄄old algae of length 3—5 cm were used. P. yezoensis thalli were grown in gently
aerated 250鄄ml bottles. Von Stosch enrichment (VSE) solution was added to the culture medium containing approximately
500 滋mol / L NO-3 鄄N and 30 滋mol / L PO
3-
4 鄄P. The culture medium was renewed twice a week; biomass was recorded as the
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fresh weight and the NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P contents in the culture medium were measured. The results indicated that the
growth rate of Porphyra showed a negative correlation with algal density and a positive correlation with irradiance. In 2
weeks, the maximal algal growth rate of 38.1% was observed, with algal density of 0.1 g / L at an irradiance of 120 滋mol
m-2 s-1 . The minimal algal growth rate of 12.6% was observed, with an algal density of 1.6 g / L at an irradiance of 30 滋mol
m-2 s-1 . The removal rates of NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P increased with increasing algal density ranging from 0.1 g / L to 0.8 g / L,
whereas no significant differences were noted when the algal density ranged from 0.8 g / L to 1.6 g / L. At an algal density of
1.6 g / L and irradiance of 90 滋mol m-2 s-1, the maximum NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P removal rates were 97.3% (1.74 mg N / d)
and 93.7% (0.21 mg P / d), respectively. The following conditions were optimal for the growth and nutrition removal:
temperature of 15 益, photoperiod of 16颐8鄄h L 颐D, and salinity of 25. At the above optimal conditions, the maximum growth
rate of 36.9% was noted, with the highest NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P removal efficiencies. However, at 25 益 and photoperiod of 8颐
16-h L 颐 D, the minimum growth rate of 7. 5% was noted, with the lowest NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P removal efficiency. P.
yezoensis could grow in a wide salinity range, from 10 to 35. The maximal growth rate of 37.9%, with the maximum NO-3 鄄N
and PO3-4 鄄P removal rates of 96.5% (1.70 mg N / d) and 86.9% (0.20 mg P / d), respectively, were observed under 25
salinity and no desiccation (0 h). Although desiccation treatment had a negative effect on the growth and nutrition removal
rate, it strengthened the physiological activity. The growth rate and nutrient removal efficiency of no鄄desiccation groups were
higher than those in desiccation groups. Further, low salinity and long desiccation time greatly inhibited algal growth and
nutrient uptake; however, the photosynthesis rate in desiccation groups was higher than that in no鄄desiccation groups.
Overall, P. yezoensis showed rapid growth rate, high commercial value, and efficient nutrient concentration, making it an
excellent candidate for bioremediation. The study results may be useful for applying P. yezoensis for remediation in coastal
waters worldwide.
Key Words: Porphyra yezoensis; bioremediation potential; specific growth rate; NO-3 鄄N and PO
3-
4 鄄P uptake rate
摇 摇 随着现代工农业的高速发展,海水经济动物养
殖产业规模不断扩大,导致近海海域已不同程度地
受到污染而趋于富营养化[1鄄2]。 而大型海藻在生长
过程中可去除 N、P,同化成自身需要的营养成分,是
控制海洋富营养化的有效手段[3]。
紫菜是我国近海大型经济海藻重要养殖种类,
也是世界上最有价值的人工养殖海藻,干重价格约
为 18000美元 / t,每年的市场价值超过 13亿美元[4]。
条斑紫菜的形态学特征,使其成为一个高效的生物
修复和改善海洋环境的理想品种,其藻体组织很薄,
只有一层细胞,藻体厚度仅 35—50 滋m,由于表面积
和体积比很大,并且每个细胞都参与各种营养盐的
吸收,因此,条斑紫菜的生长速率大,比其他大型海
藻高 63%—170%,营养盐去除效率高[5鄄8]。 且紫菜
营养价值很高,蛋白质含量高达 40%,富含矿物质
(如铁)、维生素(B族和 C)等,并含有人体主要来源
的牛磺酸,可控制人体血液中的胆固醇[9鄄10]。 因此,
条斑紫菜不但具有很好的经济效益和社会效益,还
具有良好的环境效益,是实现生物修复改善海洋环
境的理想品种。
目前,国内对江蓠属、石莼属和海带属的生态修
复潜力的研究较成熟并且很多[11鄄13],相比之下,有关
紫菜属(特别是条斑紫菜)生态修复潜力的系统研究
较少[6,14]。 因此,本文特以条斑紫菜为材料,系统探
究实验室条件下光照强度、温度、光周期、盐度和干
出等生态因子和藻体密度对条斑紫菜生长和氮磷去
除的影响,为今后条斑紫菜大规模栽培的生态修复
潜力研究及海洋富营养化治理奠定理论基础。
1摇 材料与方法
1.1摇 实验材料
实验用条斑紫菜(Porphyra yezoensis)小苗来自
上海海洋大学藻类学实验室,由条斑紫菜丝状体在
适宜的条件下释放出的壳孢子,经附着,萌发,生长
成小苗。 丝状体由 2008 年 5 月采自江苏省南通大
丰条斑紫菜养殖区成熟藻体。
1.2摇 藻体预培养
条斑紫菜小苗进行大量培养,培养容器为 1L 特
5616摇 21期 摇 摇 摇 邵飞摇 等:环境因子及藻体密度对条斑紫菜生长与氮磷去除效率的影响 摇
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制充气瓶,培养液为自然海水加富 VSE[15],pH 值
8郾 0,光照强度 30—40 滋mol m-2 s-1,温度(15依2) 益,
盐度(25依0.2),光照周期 12L 颐12D( light 颐 dark),实
验用条斑紫菜叶片长度为 3—5 cm。
1.3摇 藻体密度和光照强度实验设计
将生长旺盛的条斑紫菜小苗(3—5 cm)放入盛
有 250 mLVSE培养液的充气瓶,其中 NO-3 鄄N 的浓度
为 500 滋mol / L,PO3-4 鄄P 的浓度为 30 滋mol / L。 实验
藻体密度设置 0.1 g / L(均为鲜重)、0.2、0.4、0.8、1.6
g / L共 5个梯度,光照强度设置 30、60、90、120 滋mol
m-2 s-1共 4 个梯度,共 20 个组合,每组设置 3 个平
行,其余条件同预培养。 充气培养,每周换两次含
VSE的灭菌海水,将藻体减少至原始重量并以湿重
形式记录藻体的增加重量,测量培养介质中的 NO-3 鄄
N和 PO3-4 鄄P 的浓度。 实验周期为 14 d。
1.4摇 温度和光周期实验设计
通过藻体密度和光照强度实验得出的最佳藻体
密度和光照强度组合用于温度和光周期实验。 实验
温度设置 5、10、15、20、25 益共 5 个梯度,光周期
(light 颐dark)设置为 8L 颐16D、12L 颐12D、16L 颐8D 共 3
个梯度,共 15个组合,每组设置 3 个平行,其余条件
同预培养。 实验步骤和方法同 1.3。
1.5摇 盐度和干出实验设计
通过藻体密度和光照强度、温度和光周期实验
得出的最佳藻体密度、光照强度、温度、光周期用于
盐度和光周期实验。 实验盐度设置 15、20、25、30、35
共 5个梯度,干出实验设置为在光照培养箱中:淤每
天干出 1 h,于每天干出 2 h,盂每天干出 4h,榆不干
出,共 20个组合,每组 3个重复,实验步骤和方法同
1.3。
1.6摇 条斑紫菜特定生长率测定方法
实验开始与结束时,小心取出条斑紫菜,用吸水
纸吸去藻体表面多余水份,于 10-4g电子天平上称量
鲜重, 按 公 式 计 算 条 斑 紫 菜 的 特 定 生 长 率
SGR[16](%):
SGR(% / d)= (lnS2-lnS1) / (T2-T1)伊100%
式中,S1为条斑紫菜初始鲜重(g),S2为实验进行至
第 T2天时的条斑紫菜鲜重(g),T1为实验开始时间。
1.7摇 氮磷浓度测定方法
NO-3 鄄N、PO3
-
4 鄄P 测定方法参考《海洋监测规范鄄
海水分析》 [17]。
1.8摇 叶绿素荧光参数测定
用浮游植物调制荧光仪 PHYTO鄄PAM 和带数据
获得软件(PhytoWin)的计算机连体测定[18]。
1.9摇 数据处理
实验数据用 Spss18.0 进行方差分析(ANOVA)
及 Duncan 多重比较进行处理,以 P<0.05 作为差异
显著水平,所得数据均以平均值依标准差表示。
2摇 结果及分析
2.1摇 藻体密度和光照强度对紫菜生长及去除氮磷
的影响
2.1.1摇 对紫菜生长的影响
图 1为不同藻体密度条斑紫菜在不同光照强度
的特定生长率,可见藻体密度与光照强度对条斑紫
菜生长均有重要影响。 实验结果显示条斑紫菜生长
率为 12.6%—38.1%之间,相同藻体密度条件下,藻
体平均特定生长率随光照强度提高而逐渐增大,而
相同光照强度下,藻体密度与藻体日生长率成反比。
其中,当藻体密度为 0.1 g / L、光照强度 120 滋mol m-2
s-1时,藻体平均日生长率最大为 38.1%,当藻体密度
1.60 g / L、光照强度 30 滋mol m-2 s-1,藻体平均日生长
率最小为 12.6%。 且藻体密度与光照强度交互作用
对条斑紫菜生长具有极显著影响(P<0郾 01)。
条斑紫菜不同藻体密度在不同光照强度条件下
的周增重量(图 1),可见相同藻体密度条件下,藻体
周增重量随光照强度提高而增大,相同光照强度条
件下,藻体周增重量与藻体密度之间成正比关系。
其中,藻体密度为 1.60 g / L、光照强度 120 滋mol m-2
s-1时,藻体平均周增重量最大为 0.68 g,增重率为
171.4%;藻体密度 0.1 g / L、光照强度为 30 滋mol m-2
s-1时,藻体周增重量最小为 0.089 g,但增重率最大
为 357.6%。
2.1.2摇 对条斑紫菜去除氮磷的影响
条斑紫菜不同藻体密度在不同光照强度下
NO-3 鄄N去除率(%) (图 1),可见藻体密度与 NO
-
3 鄄N
浓度降低成正比例关系。 结果显示:光照强度 60、90
滋mol m-2 s-1和 120 滋mol m-2 s-1、藻体密度 1.6 g / L
实验组 NO-3 鄄N 的去除效率最高,均达到 97%(N 去
除量 1.70 mg / d)以上,而在低光照强度 30 滋mol m-2
s-1、0.1 g / L低藻体密度组的 NO-3 鄄N最低去除效率仅
为 24.94%(N日去除量 0.44 mg)(P<0.01)(图 1)。
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条斑紫菜不同藻体密度在不同光照强度下
PO3-4 鄄P 去除率 (%) (图 1),PO3
-
4 鄄P 去除率曲线和
NO-3 鄄N曲线趋势相似,但去除率比 N 略小。 光照强
度 90 滋mol m-2 s-1、藻体密度 1.6 g / L 时条斑紫菜对
磷的去除效率最大,为 93.7%(P 去除量 0. 22 mg /
d)。 光照强度 30 滋mol m-2 s-1、藻体密度 0.1 g / L 时
藻体对磷的去除率最小,为 15.2%(P 去除量 0郾 035
mg / d)(图 1)。
图 1摇 不同藻体密度和光照强度对条斑紫菜生长和氮磷去除效率的影响
Fig.1摇 Effect of light intensity and algae density on growth and nutrient uptake of Porphyra yezoensis
2.2摇 温度和光周期交互作用对紫菜生长及去除氮
磷的影响
2.2.1摇 对条斑紫菜生长的影响
温度和光周期对条斑紫菜生长的影响(图 2),
结果表明,实验室条件下,条斑紫菜生长的最适宜温
度 15 益、光周期 16L 颐8D,此时藻体的特定生长率最
大,为 36.9%。 温度 25 益、光周期 16L 颐8D紫菜的特
定生长率最小,为 7.5%。 条斑紫菜对高温耐受性比
低温差。
2.2.2摇 对条斑紫菜去除氮磷的影响
温度和光周期交互作用影响对条斑紫菜 NO-3 鄄N
去除率(%)(图 2)。 由图可知,条斑紫菜在 1 5 益、
16L 颐8D时,NO-3 鄄N去除率最大,为 91.9%(N 去除量
1.61 mg / d)。 25 益、8L 颐16D,紫菜的 NO-3 鄄N 去除率
最小,为 20.7%(N 去除量 0.36 mg / d)。 温度在 5—
15 益,光照时间越长,NO-3 鄄N 的去除率越大。 温度
在 15—25 益,光照时间越长,NO-3 鄄N的去除率越小,
可见,高温条件下光照时间越长对藻体的生长越
不利。
温度和光周期交互作用对条斑紫菜 PO3-4 鄄P 去
除率(图 2),表明在每个光周期下,温度 15 益时条
斑紫菜对 PO3-4 鄄P 去除率均最高(P<0.01)。 15 益、
光周期 16L 颐 8D,藻体对 PO3-4 鄄P 去除量最大,为
86郾 6%(P 去除量 0.20 mg / d)。 25 益、16L 颐8D,紫菜
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对 PO3-4 鄄P 去除率最小,为 25. 8% ( P 去除量 0. 059
mg / d)。 低温区(5—15 益)光照时间越长条斑紫菜
对 PO3-4 鄄P 的去除效率越高,高温区(20—25 益)则
相反。
图 2摇 不同温度和光周期对条斑紫菜生长和氮磷去除效率的影响
Fig.2摇 Effect of temperature and photoperiod on growth and nutrient uptake of Porphyra yezoensis
2.3摇 盐度和干出对紫菜生长及去除氮磷的影响
2.3.1摇 对条斑紫菜紫菜生长的影响
盐度和干出时间影响对条斑紫菜特定生长率
(图 2)。 结果表明,盐度、干出以及两者的交互作用
对条斑紫菜均有极显著影响(P<0.01)。 实验盐度
(10—35)和干出(0—4 h)条件下,条斑紫菜均能生
长。 同一盐度下,干出时间越长紫菜的特定生长率
越小。 盐度 25、不干出条件下,条斑紫菜的特定生长
率最大,为 37.9%。 盐度 10、每天干出 4 h,藻体特定
生长率最小,仅为 5.2%。
图 3摇 不同盐度和干出时间对条斑紫菜生长和氮磷去除效率的影响
Fig.3摇 Effect of salinity and desiccation time on growth and nutrient uptake of Porphyra yezoensis
2.3.2摇 对条斑紫菜去除氮磷的影响
盐度和干出时间对条斑紫菜 NO-3 鄄N去除率的影
响(图 3),可知,各干出处理中,盐度 25 时 NO-3 鄄N去
除率最大,且随干出时间的增长而减小。 其中盐度
25、不干出时 NO-3 鄄N 去除率最大,为 96.5%(N 去除
量 1.7 mg / d)。 盐度为 10、每天干出 4 h,NO-3 鄄N去除
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率最小,为 26.8%(N去除量 0.47 mg / d)。
盐度和干出时间影响对条斑紫菜 PO3-4 鄄P 去除
率(图 3)。 盐度 25、不干出条件下去除率最大,为
86.9%(P 去除量 0.20 mg / d)。 盐度 10、每天干出 4
h时的 NO-3 鄄N 去除率最小,为 23. 4% ( P 去除量
0郾 054 mg / d)。 各干出条件下,低盐度 10、15 和其他
盐度组均存在极显著性差异(P<0.01),盐度 20 和
30时 N、P 去除率差异不显著(P>0郾 05)。
不同干出时间处理影响条斑紫菜藻体经过复水
后的最大光化学效率(Fv / Fm)(图 3)。 经过干出处
理的条斑紫菜复水 10min 测定叶绿素荧光参数,干
出组的最大光化学效率(Fv / Fm)相对于未干出组均
显著下降(P<0.05),且干出时间越长(Fv / Fm)的值
越小。 干出组复水 24 h后最大光化学效率(Fv / Fm)
均恢复到比为未干出组大。 可见,干出可以提高紫
菜的活力。
3摇 讨论
大型海藻的特定生长率越大,也就意味着其去
除营养物质的速率越大,生态修复潜能也越大[14]。
Carmona等[6]曾研究表明条斑紫菜(P. yezoensis)第 1
周生长率最大为 18%(SGR),1 周后藻体成熟,组织
慢慢解体,4周内平均 SGR 为 10.1%。 而本实验中,
藻体两周平均生长率为 38.1%(SGR),其最大生长
率和平均生长率均高于前者,可能与选用藻体有关,
前者使用藻体长度为 10 cm 的成熟藻体,试验周期
为 4周,而本实验使用的藻体为 3—5 cm 左右的小
苗,实验周期为 2周,且已有相关研究表明成熟组织
藻体生长率和氮磷去除效率远低于小苗[19]。 Pereira
等[20]报道紫菜(P. dioica)在光照强度 250 滋mol m-2
s-1藻体密度为 0.1 g / L时,3 周平均生长率为 33.6%
(SGR);Kim等[21]研究紫菜(P. linearis)在 2 周平均
生长率为 16%(SGR)。 本实验也显示条斑紫菜的生
长率比其它可用于海洋生态修复的大型海藻要高很
多,如 Zhou等[22]等报道的胶州湾鱼类养殖区栽培
龙须菜 ( G. lemaneiformis) 30 d 内的生长率只有
11郾 03%(SGR),Troell 等[23]研究证明在距鲑鱼网箱
10 m处养殖的江蓠(G. chilensis)只为 7%(SGR)等。
藻体密度以及氮磷去除效率是衡量大型海藻生
态修复潜力的重要指标。 Carmona[6]实验表明条斑
紫菜藻体密度 0.3 g / L,经过 3—4d 培养,在含有 300
滋mol / LNO-3 鄄N和 30 滋mol / L PO3
-
4 鄄P 介质中氮磷的去
除率仅为 78%和 59%,而坛紫菜在相同条件下的氮
磷去除效率分别为 72%和 56%;Pereira 等[20]提出紫
菜(P. dioica)在藻体密度 0.6 g / L 以上,氮磷去除率
均能达到 90%以上。 2006 年曾对象山港网箱养殖
区的真江蓠栽培研究显示,当藻体密度要达到 1400
g / m2以上具有较好的净化效果。 而本实验最高藻体
密度则已达到 1.6 g / L,折算到 1 m3的网箱中相当于
1600 g / m2,其结果显示,光照强度 90—120 滋mol m-2
s-1 1、藻体密度在 0.8 g / L 以上时,经过 3—4 d 的培
养,含有 500 滋mol / LNO-3 鄄N 和 30 滋mol / LPO3
-
4 鄄P 介
质中氮磷的去除率分别能达到 95%和 90%以上
(1郾 67 mg N d-1,0.21 mg P d-1),可见,应用条斑紫菜
幼苗去除海水中氮磷效果更好。
藻体组织氮磷的含量是大型海藻生态修复潜力
的另一重要标准[24]。 藻体组织氮磷的含量高低可
反映该藻体在人工采收后运回到陆地的直接去除氮
磷能力。 目前,国内外学者对大型海藻石莼属和江
蓠属的生态修复潜力的研究较为透彻,证明石莼属
和江蓠属具有良好的生态修复潜力,并且已经成功
的应用于中、大规模混合养殖系统[11鄄13]。 其中,石莼
属多数呈扁平状或圆管型,具有很高的生长率,藻体
组织氮一般含量为 3.06%—5.07%[11,25],则收获 100
t海藻氮的直接去除量为 3.06 t—5.07 t;江蓠属形态
呈圆管型,生长率普遍为 10%左右,藻体组织氮含量
4.18%—4.59%[26],收获 100 t 海藻氮的直接去除为
4.18—4.59 t。 曾测得条斑紫菜组织氮含量 4.85%—
7.65%[9],表明每收获 100吨条斑紫菜氮的直接去除
量高达 4.85—7.65 t。 可见,条斑紫菜组织氮含量及
直接去除率远高于其它大型海藻。 Neori[24]曾总结
出圆管型海藻(如江蓠)吸收氮磷能力要低于扁平状
大型海藻(如石莼和海带),而扁平状大型海藻(如
石莼)吸收氮磷能力又低于单层细胞藻体 (如紫
菜)。 可见,紫菜的去除氮磷能力均高于其它海藻。
根据本实验所得理论上的氮磷去除效率可以推
测其应用于海洋经济动物养殖海区氮磷去除效果。
相关研究表明,根据现有养殖饲料的组分、鱼类的消
化能力和饲料的转化效率,每年养殖 1t 海鱼平均向
海洋中排放 9.5 kg 的 P 和 78 kg 的 N[27],即养殖的
海鱼每天向海洋中排放 N和 P 分别为 214 g和 26 g。
本文藻体密度 0.8 g / L-1、光照强度 90 滋mol m-2 s-1
9616摇 21期 摇 摇 摇 邵飞摇 等:环境因子及藻体密度对条斑紫菜生长与氮磷去除效率的影响 摇
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时,条斑紫菜 N、P 日均去除量分别为 1.70 mg / d、0.
22 mg / d,假设在体积为 1 m3,表面积为 1 m2的养殖
网箱中,那么 1 m3的体积的网箱需要 800 g 紫菜,每
天去除 1.7 g的 N和 0.22 g的 P。 可知,养殖 1t海鱼
每天向海水中排放的氮磷理论上需要 126 m2面积的
紫菜,所需紫菜 101 kg来净化去除。
环境因子对条斑紫菜生长、氮磷去除率均有重
要影响。 本实验中可得出条斑紫菜的适宜生长范围
为 10—15 益,在此温度范围内藻体生长率和氮磷去
除效率处于较高水平。 其中 15 益为最适温度,这与
条斑紫菜海区生长温度相吻合。 从江苏省南部海区
条斑紫菜实际养殖情况来看[28],每年 10 月底条斑
紫菜壳孢子采苗下海到肉眼见苗约需 12—20 d,这
段时间海区温度为 23—18 益,11 月上旬水温降至
15 益左右,小苗进入快速生长期,在此阶段藻体生长
速率快,产量高。 1—2月份,低温期水温下降到 3—
5 益,条斑紫菜生长缓慢,采收间隔长,产量相对较
低。 当 3—4 月份水温回暖,藻体进入生长的最盛
期。 本实验高温组 20—25 益藻体经过 2 周的培养
藻体边缘逐渐解体,色素丢失,缺乏光泽,此时藻体
生长率和营养盐去除率处于较低水平。 光周期对条
斑紫菜生长和氮磷吸收的影响实质是藻体日接收光
照量对条斑紫菜生长和氮磷吸收的影响,因此光周
期和光照强度对紫菜生长和氮磷去除率的影响相
似。 条斑紫菜属广盐性种类,从河口的低盐度海区
到高盐度海区都有条斑紫菜的自然分布,退潮后,干
出的的紫菜经过 7—8h 的日晒雨淋仍能健康地生
长,都说明条斑紫菜对海水的盐度有很强的适应性。
本实验中条斑紫菜能够在 10 这样的低盐度条件下
存活,并且特定生长率能够达到 8郾 16%;盐度为 25—
30时条斑紫菜特定生长率和 N、P 去除率均处于较
高的水平;其中盐度 25是条斑紫菜生长的最适宜盐
度;干出时间越长,生长率和氮、磷去除效率越差,未
干出组的生长率和氮磷去除效率最高。 自然条件
下,随着潮水的涨落,海区每天一般有两次干出,每
次干出的时间在高潮区可长达 7—8 h,而且小潮的
时候藻体会受到高光照强度的直射,藻体内部水分
被消耗殆尽,然而到涨潮叶状体仍然能够正常生
活[28]。 这也充分说明了耐干是条斑紫菜的一大特
性。 条斑紫菜干出具有非常重要的意义,一方面能
够清除和抑制不耐干旱的杂藻和附着的病菌,提高
藻体的活力。 另一方面在干出的过程中能够淘汰病
弱藻体,提高藻体抗氧化能力,使生活能力强的藻体
旺盛生长[29]。 但是,从本实验藻体生长情况看,未
干出组的藻体都比干出组的藻体生长率大。
本实验结果显示,条斑紫菜生长速率快,氮磷去
除效率高,生态修复潜力高。 但选用条斑紫菜进行
生态修复也面临着一些困难:(1)生活史不能满足全
年的种植;(2)高温条件下藻体容易患病、同时成熟
较快并解体。
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