全 文 ：琼枝麒麟菜对富营养化海水氮磷的去除
及对水体中 Chl a含量的影响
李春强， 于晓玲， 王树昌， 彭 明
(中国热带农业科学院热带生物技术研究所 农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室，海南 海
口 571101)
摘 要:研究了琼枝麒麟菜对富营养化海水氮磷的吸收及其对 Chl a的影响。结果表明，养殖琼枝麒麟菜
能有效去除富营养化海水中的可溶性无机氮 (DIN)和 PO4-P。对 DIN的清除，72 h就达到很好的效果，直
至几乎耗尽;琼枝麒麟菜优先利用 NH4-N，而后是 NO3-N 和 NO2-N。琼枝麒麟菜对水体中 PO4-P 的清除
效果 24 h就十分明显，养殖密度在 6 kg /m3以上时 PO4-P 浓度不会出现回升。养殖琼枝麒麟菜能控制海
水中 Chl a含量，144 h水体中的 Chl a含量达到最低值，养殖密度在 4 kg /m3以上时 Chl a 水平不会出现回
升。因此，琼枝麒麟菜是热带海域最理想的净化水质、控制赤潮的经济大型海藻之一。
关键词:大型海藻;琼枝麒麟菜;赤潮;富营养化
中图分类号:X55 文献标识码:A 文章编号:1007-6336(2015)02-0190-04
Purification of Eucheuma gelatinae on nitrogen and phosphorus and
effect on the level of chlorophyll a in eutrophic seawater
LI Chun-qiang， YU Xiao-ling， WANG Shu-chang， PENG Ming
(Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Key Laboratory of Biology
and Genetic Ｒesources of Tropical Crops，Ministry of Agriculture，Haikou 571101，China)
Abstract:The ability of Eucheuma gelatinae purifies nitrogen and phosphorus and the control of microalgae biomass in
eutrophic seawater was studied． The results showed that DIN and PO4-P can be eliminated efficiently by E． gelatinae
in eutrophic seawater． The elimination effect of DIN and PO4-P was obvious after 72 h and 24 h respectively． Com-
pare with the uptake of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen，E． gelatinae preferentially absorbs ammonia nitrogen． The
content of chlorophyll a in seawater can be control by E． gelatinae． The level of chlorophyll a achieved to the lowest
value after 144 h and didn’t rise back when the density of E． gelatinae was up 4 kg /m3 ． Therefore，E． gelatinae is
one of the most ideal macroalgae in tropical sea to seawater purification and red tide control．
Key words:macroalgae;Eucheuma gelatinae;red tide;eutrophication
收稿日期:2014-02-08，修订日期:2014-07-16
基金项目:海南省重点科技计划(ZDXM20110015) ;海南省重大科技专项(ZDZX2013023-1-10) ;科技部科研院所社会公益研究专项
(2004DIB3J074)
作者简介:李春强(1973-) ，男，江西永丰人，硕士，主要研究方向为海洋环境，E-mail:chunqiangli888@ 163． com
通讯作者:彭 明，E-mail:mmpeng_2000@ yahoo． com
近几十年来，随着现代化工农业生产的迅猛
发展，沿海地区人口的增多、开发程度的增高和海
水养殖业的扩大，带来了海洋生态环境和养殖业
的自身污染，导致生态系统和水功能受到破坏，赤
潮时有发生。大型海藻能够吸收海水中的营养
盐，并且通过收获的途径把这些多余的营养盐去
除，防止海水富营养化，达到防治赤潮的目的［1］;
有些大型海藻还有很高的经济价值，起到净化水
体和增加经济收入的双重效果，麒麟菜就是这样
书
第 34 卷第 2 期
2015 年 4 月
海 洋 环 境 科 学
MAＲINE ENVIＲONMENTAL SCIENCE
Vol． 34 No． 2
April 2015
DOI:10.13634/j.cnki.mes.2015.02.006
第 2 期 李春强，等:琼枝麒麟菜对富营养化海水氮磷的去除及对水体中 Chl a含量的影响 191
一类热带性的大型海藻。麒麟菜有异枝麒麟菜
(Eucheuma striatum)、琼枝麒麟菜(E． gelatinae)、
珍珠麒麟菜(E． okamurai)、锯齿麒麟菜(E． ser-
ra)、细齿麒麟菜(E． denticulatum)和柏状麒麟菜
(E． arnoldii)。我国常见的主要有 3 种:琼枝麒
麟菜、异枝麒麟菜、珍珠麒麟菜［2］。麒麟菜是生
产卡拉胶的重要原料之一。
琼枝麒麟菜隶属于红藻门(Ｒhodophyta)、真
红藻纲(Florideae)、杉藻目(Gigartinales)、红翎菜
科(Solieriaceae)、麒麟菜属(Eucheuma sp．) ，主要
分布在我国海南岛沿海、西、东沙群岛以及台湾的
澎湖列岛等地。琼枝麒麟菜在水温 25 ～ 30℃，海
水相对密度为 1． 016 ～ 1． 030，光照强度 500 ～
11000 lx 均可生长［2］。目前，琼枝麒麟菜主要来
源于海南省，大部分为海南岛产的野生种［2］，是
热带性的大型海藻，更适宜在海南岛海域栽培。
麒麟菜能够吸收海水中的营养盐，控制水体中的
藻类生物量，如异枝麒麟菜对 DIN 和 PO4-P 均有
很高的吸收速率［3-4］;但对于琼枝麒麟菜，目前还
没有关于其对营养盐吸收和对微藻生物量控制方
面的报道。为了在热带海域利用琼枝麒麟菜来改
善海水水质，控制赤潮发生，本文对琼枝麒麟菜对
富营养化海水氮磷的吸收效果及其对微藻生物量
的影响进行研究。
1 材料与方法
1． 1 材料
琼枝麒麟菜，采自海南岛西部海域，为海南岛
本地种。
试验用水体:富营养化海水(参照三亚红沙
港海域营养盐的含量，海水消毒后调整各种形式
N、P 终浓度分别为:NO3-N，24． 3 μmol /L;
NH4-N，9． 3 μmol /L;NO2-N，2． 5 μmol /L和 PO4-
P，1． 3 μmol /L，加富时用 NH4NO3和 KH2PO4) ，
盐度为 34 左右(相对密度 1． 021 ～ 1． 023) ，试验
藻类为牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri) ，藻种扩
大培养后加入到富营养化海水试验海水中，调节
藻数量约 5 × 106 /L。
主要仪器:真空抽滤器，0． 45 μm 滤膜，分光
光度计，滴定管，电热模块。
1． 2 实验方法
试验水箱中注入 100 L 的富营养化海水，水
深 50 cm，依次将 0(对照)、2 kg /m3、4 kg /m3、
6 kg /m3、8 kg /m3琼枝麒麟菜放入水箱底部，暴气
培养，每个生物量水平设 3 个重复。试验期间光
照:早上 8:30，3000 ～ 5000 lx;中午 12:30，8000 ～
11000 lx;下午 17:30，1000 ～ 7700 lx。前 5 d 每
24 h采集水样一次，之后每 48 h 采集水样 1 次;
采集随机分布在水箱四角和中部的 5 个点的水
样，混合均匀，总体积为 1000 mL。水样采集后立
即用 0． 45 μm滤膜过滤，进行 Chl a 的分析测定，
滤液用于 N、P、COD等指标分析。Chl a的测定采
用分光光度法:过滤后的滤膜剪碎、研磨，经 90%
丙酮溶液提取，离心，依次在 663 nm、645 nm、
630 nm波长下测定吸光值，用 750 nm波长的吸光
值校正提取液的浊度，按照 Jeffrey-Humphrey
(1975)的公式计算 Chl a 的含量［5］。PO4-P、
COD、DIN测定按《海洋监测规范》(GB 17378． 4-
2007)［6］进行。
1． 3 数据分析
不同试验组之间的 DIN、PO4-P和 Chl a 水平
的差异显著性分析均采用 spss 11． 0 软件进行，显
著性水平 p为 0． 05。
2 结果与讨论
2． 1 琼枝麒麟菜对海水 N、P含量的影响
本研究中，养殖麒麟菜的各试验组水体中的
DIN在 24 h 后较对照组均大大降低(图 1D)，且
一直呈现下降的趋势，到试验后期(192 h)接近
0;而对照组的 DIN 由 36 μmol /L 降低至 6． 4
μmol /L后又回升到 14 μmol /L 左右。试验的前
3 d水体中的 DIN均明显下降，72 h 达到低谷(图
1D) ，之后 DIN的变化很小，表明麒麟菜对水体中
的 DIN在 72 h时就达到很好的清除效果，而对照
组的 DIN在 72 h 时之后却有大幅度回升。从麒
麟菜养殖生物量水平来看，未养殖麒麟菜的对照
组与养殖麒麟菜的各试验组之间差异显著，而养
殖 2 kg /m3、4 kg /m3、6 kg /m3麒麟菜的各试验组
之间差异不显著(图 1D) ，说明养殖 2 kg /m3、4
kg /m3、6 kg /m3麒麟菜对 DIN 的均有较好的清除
作用，且清除效果差异不显著。
从各种形式 N 的变化(图 1A-C)来看，各试
验组水体中的 NH4-N 均下降很快，72 h 后均耗
尽，只有对照组在第 7 d(144 h)后有出现回升。
各试验组水体中 NO3-N也呈现下降趋势，72 h 后
降到最低，且一直保持较低水平，而对照组在 96 h
192 海 洋 环 境 科 学 第 34 卷
后开始回升到第 9 d(192 h)达到 10 μmol /L。同
样，各试验组水体中 NO2-N 呈现下降的趋势，而
对照组中 NO2-N 却呈现上升趋势，到第 7 d 达到
6． 4 μmol /L，说明牟氏角毛藻藻体的老化死亡会
释放 NO2-N，而其本身不能有效利用 NO2-N。上
述数据说明琼枝麒麟菜能够吸收海水中的各类
DIN，优先利用 NH4-N，而后是 NO3-N 和 NO2-N。
研究发现大型海藻紫菜对海水氨氮的去除率最高
达 79． 6%，对亚硝酸态氮的去除率最高达
67． 6%，海带和江蓠对氨氮、硝态氮、亚硝态氮和
活性磷也有较好的去除作用［3，7］，本研究结果与
紫菜、海带和江蓠等一致。
水体中 PO4-P的变化与琼枝麒麟菜放养量之
间的关系见图 1E。未放养琼枝麒麟菜的对照组
中 PO4-P浓度随时间推移逐渐下降，到 96 h 时耗
尽，而后大幅度回升，第 9 d 达到 1 μmol /L;原因
可能是水体中的牟氏角毛藻经过爆发性增殖后，
营养消耗殆尽藻类老化死亡，死亡藻细胞降解释
放出营养盐使水体 PO4-P上升。养殖琼枝麒麟菜
的试验组中 PO4-P浓度变化随时间推移呈现下降
趋势，而后保持较低水平;麒麟菜对水体中 PO4-P
的清除 24 h就十分明显，且下降幅度非常大(图
1E)。从麒麟菜养殖生物量来看，放养 2 kg /m3和
4 kg /m3琼枝麒麟菜试验组 48 h 后有所回升，回
升的幅度与放养琼枝麒麟菜的数量负相关，放养
6 kg /m3和 8 kg /m3琼枝麒麟菜的试验组 PO4-P浓
度未出现回升现象。显著性分析显示，对照组与
养殖麒麟菜的试验组之间差异显著，而养殖麒麟
菜的各试验组之间差异不显著(图 1E)。上述数
据说明琼枝麒麟菜能够有效吸收水体中的 PO4-
P，通过营养竞争避免了试验后期牟氏角毛藻的
又一轮爆发性增殖。
图 1 水体中各因子的变化(标有不同小写字母表示不同试验组间差异显著，p ＜ 0． 05)
Fig． 1 Changs of several factors in water(The figure marked with different lowercase letters indicated that differences between
groups was significantly p ＜ 0． 05)
第 2 期 李春强，等:琼枝麒麟菜对富营养化海水氮磷的去除及对水体中 Chl a含量的影响 193
张善东等［8］研究了龙须菜(Gracilaria lemane-
iformis)与东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)
共培养情况下，两者对 NO －3 、PO
3 －
4 等营养盐吸收
的情况;结果显示，龙须菜能快速吸收营养盐，使
得共培养体系中营养盐迅速降低，最终导致东海
原甲藻消亡，而东海原甲藻对于龙须菜的生长影
响不大;在营养盐充分的条件下，1 g 鲜重的龙须
菜对 NO －3 的吸收能力相当于 6． 0 × 10
7个东海原
甲藻细胞，对 PO3 －4 的吸收相当于 2． 4 × 10
7个东海
原甲藻细胞。赵先庭等在实验室培养条件下研究
龙须菜对养殖废水中 N、P 的吸收情况，发现 50
μmol /L DIN的实验组中 DIN 消耗的速度最快;
100 μmol /L以上 DIN的各个实验组中，龙须菜对
DIN的吸收缓慢［9］。方哲等发现，异枝麒麟菜对
DIN和 PO4-P均有很高的吸收速率，最高吸收速
率分别达到 0． 26 μmol /g /h 和 0． 009 μmol /g /
h［4］。本研究发现琼枝麒麟菜对海水中的初始浓
度为 36 μmol /L的 DIN的吸收很快，72 h 就几乎
耗尽，结果与上述研究一致。
2． 2 琼枝麒麟菜对海水 COD的影响
为了考察琼枝麒麟菜对海水中有机物含量的
影响，对海水中 COD进行了测量(图 1F)，各试验
组与对照组的变化趋势基本一致，说明琼枝麒麟
菜对有机物污染物并没有直接影响。图中出现的
COD在 72 h 和 96 h 降低现象，可能是由于此阶
段水体中的牟氏角毛藻数量大，其光合作用释放
氧气使 COD的测量值较低的缘故。
2． 3 琼枝麒麟菜对海水 Chl a的影响
养殖不同琼枝麒麟菜的各试验组海水中
Chl a的变化见表 1。可以看出，各试验组的 Chl a
含量都随时间呈先升高后下降的趋势。空白对照
组的 Chl a含量显著高于其他试验组，在 72 h 时
达到峰值;而养殖琼枝麒麟菜的各试验组均远低
于空白对照组，且水体中 Chl a 含量与养殖琼枝
麒麟菜的数量呈负相关。144 h 之后，各试验组
海水中的 Chl a含量达到最低值，表明经过 144 h
(第 7 d)养殖琼枝麒麟菜对 Chl a 的控制效果得
到充分体现。随着时间的推移，2 d 后(192 h)对
照组中 Chl a 水平大幅回升至 17． 8 μg /L，水体中
的牟氏角毛藻重新出现大幅增长;而养殖琼枝麒
麟菜的各试验组的 Chl a 却一直保持较低水平，
养殖 2 kg /m3麒麟菜的试验组 Chl a 水平虽略有
回升，但藻数量低于赤潮发生临界密度(107 /L)。
养殖 4 kg /m3、6 kg /m3和 8 kg /m3麒麟菜的试验组
中 Chl a 水平均未见回升，且远低于赤潮密度水
平，显示要达到对 Chl a 的理想控制效果麒麟菜
的养殖密度应在 4 kg /m3以上。这些结果表明，养
殖琼枝麒麟菜对海水中的微藻具有很好的控制效
果。笔者前期研究也发现异枝麒麟菜和沟纹巴非
蛤混养体系能有效地清除富营养化水体中的 N、P
和 Chl a，且综合评价指标、N 清除率、P 清除率和
Chl a清除率的影响因素均为麒麟菜﹥贝［1］。本
研究的结果与上述研究相似，养殖琼枝麒麟菜能
够有效去除富营养化海水中的 DIN 和 PO4-P，控
制水体中的 Chl a含量。
2． 4 琼枝麒麟菜对海水 pH的影响
海水 pH是衡量水体质量因子之一，正常海
水的 pH在 8 左右，pH在 7． 0 以下或高于 9． 0 时，
对鱼、贝类的生长、发育和摄食能力有影响［10］。
从图 1G可以看出，对照组中由于藻类的爆发性
增殖，光合作用放氧量大，导致水体的 pH在 48 ～
96 h时稍高，而各养殖琼枝麒麟菜试验组水体 PH
在 7． 7 ～ 8． 2 范围内，表明养殖琼枝麒麟菜对海水
的 pH无明显影响。
表 1 各试验组中 Chl a的含量
Tab． 1 Concentrations of chlorophyll a in water
时间
cChl a /μg·L －1
0 kg /m3麒麟菜 2 kg /m3麒麟菜 4 kg /m3麒麟菜 6 kg /m3麒麟菜 8 kg /m3麒麟菜
0 h 5． 1a 5． 1a 5． 1a 5． 1a 5． 1a
24 h 11． 7a 11． 3a 13． 1b 7． 8cd 8． 9da
48 h 33． 7a 47． 3b 53． 4c 49． 5b 31． 4a
72 h 163． 2a 123． 7b 97． 8c 60． 0d 41． 7e
96 h 160． 5a 112． 0b 70． 2c 40． 3d 25． 2e
144 h 6． 7a 4． 1b 3． 1c 2． 5c 0． 6d
192 h 17． 8a 5． 2b 2． 8c 1． 2d 0． 5d
注:不同字母表示不同试验组间差异显著(p ＜ 0． 05) (下转第 239 页)
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(上接第 193 页)
3 结 论
(1)养殖琼枝麒麟菜能有效去除富营养化海
水中的 DIN 和 PO4-P。对 DIN 去除，72 h 就达到
很好的清除效果，直至几乎耗尽;琼枝麒麟菜优先
利用 NH4-N，而后是 NO3-N和 NO2-N。
(2)琼枝麒麟菜对水体中 PO4-P 的清除效果
24 h 就十分明显，养殖密度在 6 kg /m3以上时
PO4-P浓度不会出现回升。
(3)养殖琼枝麒麟菜对海水的 COD 和 pH 无
明显影响。
(4)养殖琼枝麒麟菜能够控制海水中的微藻
生物量(Chl a) ，144 h水体中的 Chl a含量达到最
低值，且随后一直保持较低水平，养殖密度在 4
kg /m3以上时 Chl a 水平不会出现回升。
(5)与其它大型海藻相比，产自海南本地海
域琼枝麒麟菜更能适应在海南岛周边海域栽培养
殖，是热带海域最理想的净化水质、控制赤潮的经
济大型藻类之一。
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