滇池北部圍隔區藍藻水華暴發主要影響因素及交互作用研究

賀能琴，聶菊芬

(云南省環境科學研究院，中國昆明高原湖泊國際研究中心， 云南 昆明650034)

滇池北部圍隔區藍藻水華暴發主要影響因素及交互作用研究

賀能琴，聶菊芬

(云南省環境科學研究院，中國昆明高原湖泊國際研究中心， 云南 昆明650034)

對滇池北部圍隔區藍藻暴發的優勢種群——銅綠微囊藻，通過3因素3水平正交試驗設計，設定不同的光照強度、溫度、氮磷比(N/P)，探究所設定的3種因素對銅綠微囊藻生長影響的顯著性及因素間的一級交互作用，確定最佳生長條件。結果表明，光照強度、溫度、氮磷比3種因素及光照強度和溫度的一級交互作用均對銅綠微囊藻的生長影響顯著，以光照強度尤為明顯，并得出最佳生長條件:光照3500lx，溫度30℃，氮磷比15∶1。

藍藻；暴發；影響因素；交互作用；滇池北部

藍藻暴發危害嚴重，湖泊藍藻暴發的治理已成為世界性難題[1]。藍藻暴發時，水體中的溶解氧被藍藻大量消耗，魚、水草等其他生物會因缺氧而大批死亡，而且藍藻釋放出的毒素和異味會直接危害人類的生活與健康[2]。滇池是我國藍藻水華暴發最嚴重的湖泊之一，每年的4—11月，滇池北部水域葉綠素a含量普遍都很高，以5—9月最為嚴重，已經列為中國重點治理湖泊之一。普遍認為藍藻水華暴發與水體N/P比、溫度、光照、透明度、風力、風向、降雨等因素有關[3-11]。林毅熊等[12]認為在營養鹽滿足的條件下，溫度高對藍藻水華的生長有促進作用，但不會是生長的決定因素，光照是影響水華形成的必要條件。有研究表明[13]，溫度為10℃左右時藻類生長不良，水溫在14℃以下不利于水華發生。陳雪初等[14]研究表明，低光照強度下對藻的生長有明顯的抑制作用。有關藍藻暴發的機理研究認為，藍藻暴發主要是營養鹽的增加導致的，主要物質是氮和磷[15,16]。因此，本文在查閱大量文獻的基礎上，選取藍藻水華的3種主要影響因素，對其進行正交試驗，并研究其交互影響。

1 材料和方法

1.1 藻種與培養液

(1)藻種

滇池藍藻水華微囊藻占絕對優勢，因此，本實驗以銅綠微囊藻這一單一藻種進行研究，藻種來源于武漢水生生物所。

(2)培養液

培養基根據中國科學院野生生物種質庫——淡水藻種庫的分類，選用常用淡水藍藻和綠藻培養基BG-11。培養基培配好后，用1mol/L的HCl和NaOH調節pH值至7.1，滅菌備用。

1.2 試驗條件設定

試驗考察光照強度、溫度、氮磷比(N/P)及3種因素間的所有一級交互作用的影響。每個影響因素設置3個水平，分別為因素A光照強度：1500lx、2500lx、3500lx；因素B溫度濃度：20℃、25℃、30℃；因素C氮磷比：1∶1、7∶1、15∶1。具體見表2。

1.3 試驗步驟

(1)將藻種接種到BG11培養基中，提前培養7d；

(2)在超凈臺上將培養好的處于對數生長期的藻種經處理后接種到配置好氮磷比的三角瓶中，用專用的封口膜封口；

(3)將接種好的培養瓶按照設定的試驗條件進行培養，培養儀器為浙江托普儀器有限公司的智能光照培養箱，光暗比設定為12∶12；

(4)每天取樣測定葉綠素a的濃度，葉綠素a的測定采用丙酮提取-分光光度法。

2 結果與分析

2.1 試驗結果分析

根據其培養階段的葉綠素a濃度變化，按照下列公式計算出每組試驗的比增長率：

u=( lnBt- lnB0) /t

其中：Bt為對數期結束時葉綠素a濃度，mg/m3；B0為對數期初始時葉綠素a的濃度，mg/m3；t為對數期結束時與初始時的時間差，d。

試驗共進行了27組，每組試驗設置3個平行，每組比增長率取3組的平均值。各試驗組的比增長率如圖1。

表1 BG-11培養基配置表

注：配置母液1～8時，藥瓶分別配置，分別存放，9號中的藥品按量配置后分別存放。

表2 試驗各因素水平設置

由圖1的變化趨勢可知，試驗組1～9組比增長率均在0.2以下，且相差不大，試驗組10～18組比增長率明顯大于1～9組，且試驗組18組以后比增長率組件增大，試驗組27組為最大值。結合設置的試驗條件來分析：試驗組1～9組均處于光照1500lx的條件下，光照強度相對較低，比增長率較小，調整溫度和氮磷比，其變化不大；10～18組光照強度2500lx，雖然其比增長速率明顯大于1～9組，但調整溫度和氮磷比，其比增長速率變化也不明顯；但當光照條件增加到3500 lx后，調整氮磷比及溫度，其比增長速率變化較明顯，呈逐漸上升趨勢，說明光照是影響銅綠微囊藻生長的至關重要的因素。

2.2 結果方差分析

對27組試驗結果進行了方差分析，考慮了所有的一級交互作用，其方差分析結果見表3。

表3 方差分析表

注：**表示在0.01水平上顯著相關。

由表3可以得出，在藍藻暴發3種主要影響因素之中，因素A、B、C及交互作用A×B、A×C、B×C中，只有因素A、B、C及一級交互作用A×B的影響高度顯著，其中因素A的影響最顯著，這和比增長率變化趨勢的結論相吻合。A×C及B×C不存在交互作用的影響，試驗指標為銅綠微囊藻的比增長率，越大越好。根據試驗結果，在A3B3C3條件下，銅綠微囊藻生長最為旺盛，也是本組試驗的最佳條件，即光照3500lx，溫度30℃，氮磷比15∶1。這與張青田等[17]的銅綠微囊藻生長最適宜的溫度閾值30～35℃的及林毅熊等[12]的滇池藍藻生長因素研究中光照強度在3000～5000Lux，溫度在30～35℃，N∶P=15∶1條件下生長速度較好的研究結果相吻合；與黃鈺鈴等[18]水溫和光照強度分別為 29～30℃和 3300～3400lx 時 , 有利于藻類生長，是水華暴發的最適宜條件結論一致。

3 結論

(1)試驗設計的3種影響因素中，光照對銅綠微囊藻的比增長速率影響最為明顯，是關鍵影響因子；

(2)方差分析中，3種單因素A、B、C及其因素A、B的一級交互作用A×B均對銅綠微囊藻生長的影響高度顯著；

(3)本試驗設計的最佳組合為A3B3C3，即光照3500lx，溫度30℃，氮磷比15∶1。

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Study on the Main Influencing Factors and Their Interaction of Cyanobacteria Outbreak in the Northern Enclosed Area of Dianchi Lake

HE Neng-qin, NIE Ju-fen

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming China International Research Center for Plateau-Lake, Kunming Yunnan 650034, China)

The dominant population of cyanobacteria outbreaks in the northern enclosed area of Dianchi Lake is Microcystisaeruginosa. Through designing the 3 factors and 3 horizontal orthogonal test with setted various light intensity, temperature, nitrogen and phosphorus ratio, the effects of the three factors on the growth of Microcystisaeruginosa and their first-level interaction were explored, which helped to determine the optimal growth conditions. The results showed that all 3 factors covering light intensity, temperature, nitrogen and phosphorus ratio, and the first-level interaction of light intensity and temperature had significant effect on the growth of Microcystisaeruginosa. Light intensity was particularly significant. The optimal growth conditions were light intensity of 3500lx, temperature of 30℃, nitrogen and phosphorus ratio of 15∶1.

cyanobacteria; outbreak; factor; mutual effect; Northern area of Dianchi Lake

2017-03-23

云南省應用基礎研究計劃青年項目(2014FD071)。

賀能琴(1986-)，女，工程師，碩士，主要從事高原湖泊相關研究。

X52

A

1673-9655(2017)04-0018-04