全 文 ：收稿日期:2002-11-15
《淡水渔业》 2003年第 33卷第 1期
氮磷比对小球藻吸收作用的影响＊
沈颂东
(苏州大学生命科学学院生物科学系 215006)
　　摘要　将小球藻 (Chlorella vulgaris)在添加了不同浓度的氮和磷的人工富营养化水体中进行培养 , 测定小
球藻中叶绿素含量的变化和水体中氮和磷的剩余量。研究结果表明:[ N] / [ P] 比值在 14 以下时 , 随着比值
的升高 , 小球藻对氮的吸收能力逐步加强;[ N] / [ P] 比值为 7 ～ 8 时 , 小球藻对氮的吸收能力最强。[ N] /
[ P] 比值<4时小球藻吸收磷的能力有很大变化 , 呈不规则波浪形;[ N] / [ P] 比值>4 时 , 对小球藻的吸收
磷能力无太大影响。同时小球藻可将吸收的氮营养盐转化为叶绿素蛋白等细胞含氮物质 , 在人工富营养化污
水中培养 96h 后 , 藻体叶绿素总量为 10.13;而对照组的叶绿素含量仅为 8.60。
关键词　基础科学 , 小球藻 , 富营养化 , 氮 , 磷 , 叶绿素
　　大量含氮磷营养盐的污水排入天然水体中 , 导
致水体的富营养化 , 引起严重的环境污染。前人的
研究表明 , 微藻能有效的去除污水中的氮磷等营养
盐 , 并可将它们转化为藻体的组成成分 , 处理污水
后的藻体含丰富的蛋白质 , 矿物质 , 维生素 , 氨基
酸等营养成分[ 1] 。如果污水不含有毒成分 , 则此工
艺的副产品———藻粉 ———还可达到食用标准[ 2] 。用
小球藻 (Chlorella vulgaris)作为生物净水剂 , 研究
其除磷脱氮效果 , 为进一步研究和开发利用小球藻
提供基础资料。
1　材料与方法
1.1　藻种
淡水小球藻 (Chlorella vulgaris)由苏州大学生
命科学学院细胞生物学教研室保存 。
1.2　实验用培养液与污水配制
小球藻的培养采用水生 6号培养液[ 4] , 另加入
人工富营养化污水 (简称污水)。污水配法如下:
采用的 3 种硝态氮 (NO3 -N)浓度分别为 N1
(1.65mol/L), N2 (3.30mol/L)和N3 (6.60mol/L);
采用的 3 种磷酸盐磷 (PO4 —P)浓度分别为 P1
(0.19mol/L), P2 (0.33mol/L)和 P3 (0.65mol/L),
以这两种营养盐 3种浓度组成 9种人工富营养化污
水组合 , 每组含有四个平行组 , 测定小球藻对氮磷
的吸收能力。
1.3　测定方法
小球藻培养至对数生长期 , 然后转入 [ N] /
[ P] (氮磷起始浓度比 , 下同)不同的培养液中 ,
于恒温 (20℃)培养箱中培养 , 光照强度为1000lx ,
光周期为 12L∶12D , 每天进行一次氮磷含量及叶绿
素的测定。
氮磷测定采用德国 Nova60Merck水质自动分析
系统;叶绿素测定使用双光束紫外分光光度计 , 分
别测定小球藻在 663nm 和 645nm 的吸光度 (A663
和A645), 根据公式:总叶绿素 =8.02 ＊A663+
20.2＊A645 , 计算总叶绿素含量 。
2　结果与讨论
2.1　小球藻对氮的吸收作用
小球藻对氮的吸收见表 1
从表 1可以看出小球藻对氮有很好的吸收作
用 , 吸收率最高可达 85.92%。通过分析我们发现
小球藻对氮的吸收不仅与藻的浓度 、 藻的生长状态
等有关 , 在藻液浓度一定的情况下 , 小球藻对氮的
吸收 , 还受 [N] / [ P] 的影响 , 见图 1。
从图 1我们可以看出在藻液浓度一定的情况
下 , 随着 [N] / [ P] 比值的升高 , 小球藻对氮的
吸收能力加强 , [ N] / [ P] 比值为 7.91时 , 小球
藻对氮的吸收能力最强。但当 [ N] / [ P] 比值超
过 13.85时 , 小球藻对氮的吸收能力下降 。因此从
除氮的角度出发 , 当污水中的 [ N] / [ P] 比值超
过 14时 , 不宜选用小球藻做生物净水剂 。
2.2　小球藻对磷的吸收
小球藻对磷的吸收见表 2
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表 1　小球藻对氮的吸收
项目 组　　　　合
N1P1 N1P2 N1P3 N2P1 N2P2 N 2P3 N3P1 N3P2 N3P3
起始含氮量
(mol/ L) 1.65 1.65 1.65 3.30 3.30 3.30 6.60 6.60 6.60
起始含磷量
(mol/ L) 0.19 0.33 0.65 0.19 0.33 0.65 0.19 0.33 0.65
[ N] / [ P] 3.46 1.98 1.02 6.93 3.96 2.04 13.85 7.91 4.07
最终含氮量
(mol/ L) 0.93 1.07 1.00 1.07 1.57 2.00 1.00 0.93 2.50
除氮率% 43.64 35.00 24.96 67.58 52.38 39.39 81.23 85.92 62.09
表 2　小球藻对磷的吸收
项目 组　　　　合
N1P1 N1P2 N1P3 N2P1 N2P2 N 2P3 N3P1 N3P2 N3P3
起始含磷量
(mol/ L) 0.19 0.19 0.19 0.33 0.33 0.33 0.65 0.65 0.65
起始含氮量
(mol/ L) 1.65 3.30 6.60 1.65 3.30 6.60 1.65 3.30 6.60
[ P] / [ N] 0.289 0.144 0.072 0.506 0.253 0.126 0.982 0.491 0.246
[ N] / [ P] 3.46 6.94 13.89 1.98 3.95 7.94 1.02 2.04 4.07
最终含磷量
(mol/ L) 0.11 0.03 0.00 0.03 0.09 0.00 0.09 0.03 0.06
去磷率% 40.0 85.0 100.0 34.91 74.29 100.0 91.18 95.59 90.30
　　表2 表明 , 小球藻对磷元素有一定的吸收作
用 , 由于本实验磷元素的量较低 , 因此这部分磷元
素应是作为营养盐被吸收。以 [ P] / [N] 和除磷
率做图 , 如图2
图 1　不同 [ N] / [ P] 对小球藻吸收氮的影响
　
图 2　不同 [ P] / [ N] 对小球藻吸收磷能力的影响
　　从图 2可以看出在 [ P] / [N ] 比值 <0.246
时 , 或 [ N] / [ P] 比 >4时 , 小球藻的吸收磷能
力无太大差别; [ P] / [ N] 比值>0.246时 , 或
[N] / [ P] 比<4时 , 小球藻的吸收磷能力有很大
变化 , 呈不规则波浪形。浮游植物的生长速率与氮
磷的浓度及 [N ] / [ P] 比值有极其重要的关系 ,
有研究表明 , [N] / [ P] 比值大 , 有利于绿藻的生
长 , 这与本实验观察到的结果是一致的。
2.3　处理污水过程中小球藻的变化
小球藻在污水中培养时 , 一方面可去除污水中
的N , P 等多种营养盐 , 另一方面细胞本身的组成
成分也发生很大变化 , 尤其是叶绿素 , 在污水中培
养 96h 后 , 藻体叶绿素含量由 8.60 上升为 10.13 ,
但对于不同的氮磷组合 , 叶绿素总量的变化是不同
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的 , 通过归纳分析 , 作者发现以下几点:
(1)前 24小时 , 除第八组外 (即 N3P2 组合),
小球藻的叶绿素含量是持续下降的 , 这可能是因为
在新的培养环境中 , 小球藻有个适应的过程 , 而第
八组 ([N] / [ P] =7.91)在第 24小时所测得的
叶绿素含量高于原始值 , 说明 [N] / [ P] 比值在
8.00左右的培养环境 , 非常适宜小球藻生长 , 其
适应期<24h。
(2)前 24小时 , 虽然绝大多数组合 , 叶绿素
总量下降 , 但其幅度却相差很大 , 尤以图 3中组合
为甚 , 下降幅度最高达 65%左右 。前人研究表明 ,
在绿色单细胞生物中的有些种在有机碳源丰富的情
况下 , 不进行光合作用 (本实验的有机碳源为尿
素), 而利用有机碳源生长 , 即从光能自养转化为
化能异养[ 5～ 6] 。异养条件下的小球藻中的叶绿体是
细胞内的氮源储备库之一 , 即在氮源丰富的条件下
它可将外界的氮源合成叶绿素积累于叶绿体中 , 但
在其他条件合适而仅缺氮源的情况下 , 叶绿素则降
解而放出氮以供细胞生长 , 从而起到调节氮源的作
用[ 7] , 这与本实验观察到的结果是一致的 。
参 考 文 献
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lutants in high rate photosynthetic ponds and the utilization of the protein
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[ 3] 傅华龙 , 藻类学教程.1993 , 四川大学出版社 , 成都
[ 4] 陈明耀主编 , 生物饵料培养.1995 , 中国农业出版社 , 北京
[ 5] 吴庆余 , 匡梅 , 小球藻两个品系在自养与异养条件下的生长 、
能荷与色素差异。植物生理学报 , 1992 , 18 (3):293-299
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[ 7] 刘学铭 , 王菊芳等.不同氮水平下异养小球藻生物量和叶绿素
含量的变化.植物生理学通讯 , 1999 , 35 (3):198-199
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