氮_磷_铁_硅营养盐对底栖硅藻生长速率的影响_李雅娟

图 2 3 种底栖硅藻在不同硅盐浓度的生长速率
1.4 正交实验设计
选择 N aN O3-N 、 N aH2PO 4-P 、 Fe-EDT A-Fe 、 N aSiO 3-Si 四因子对 3 种底栖硅藻进行 了生长速率的影响试验 , 均取三水平 , 铁 、 硅水平的确定主要根据本实验中单因子试验 结果 。氮 、 磷的最适浓度是根据文献 [ 8] 及目前生产上常用的浓度水平而定 。 正交试 验表选用 L9 (34)[ 11] (详见表 1)。
1.2 铁盐培养
1.2.1 两种不同形式的铁盐培养 选择 Fe-EDTA 、 柠檬酸铁作为两种不同形式的铁 盐 , Fe-ED TA 用 N a2ED TA·2H2O 和 FeCl3 按等摩尔比配制 , 两种铁盐中铁的浓度都为 0.5mg/ L 。 自然海水培养基采用修改的 “f/ 2” 配方作为基础培养基[ 10] 。 盐度 31 ±1 ,
pH 8.0 。实验在 LRH-250G 光照培养箱中进行 , 温度 (19.0 ±0.5)℃, 在冷荧光下培
养 , 咖啡形双眉藻和盾卵形藻小形变种光照度为 (3900 ±100)lx , 柔软舟形藻光照度
为 (2000 ±200)lx , 光/ 暗 , 12/ 12 。 盾卵形藻小形变种 、 柔软舟形藻 、 咖啡形双眉藻 的接种光密度值分别为 0.031 , 0.023 , 0.042 。
(大连水产学院养殖系) (辽宁师范大学生物系)
摘 要 用原位光密度测定法探讨了铁 、 硅 单因子营 养盐及氮 、 磷 、 铁 、 硅多因子 组合对 3 种 底
栖硅藻生长速率的影响 。 单因子试验结果表明 , 对盾卵形藻小 形变种 、 咖啡形双眉 藻和柔软舟形 藻 , Fe-ED TA 都明显优于柠檬酸 铁 , 其 铁的最 适浓 度均 为 0.5 mg/ L , 而 硅盐 中硅 的最适 浓度 约为 2.5 mg/ L。 多因子组合试验结果表明 , 培养这 3 种底栖硅藻的氮 、 磷 、 铁 、 硅 的最佳浓度 (mg/ L) 及配 比为 :盾卵 形藻小 形变种 5.0∶0.25∶0.5∶2.0 ;咖 啡形双 眉藻 2.5∶1.0∶1.0∶2.0 ;柔 软舟形 藻 5.0∶ 0.15∶0.5∶2.0 。
第 13 卷第 4 期 1 9 9 8年 1 2月
大 连水产 学院 学报 JOURNAL OF DAL IAN F ISHERIES UNIVERSIT Y
V ol .13 N o .4 Dec .1 9 9 8
氮 、磷 、铁 、硅营养盐对底栖硅藻 生长速率的影响 ＊
李 雅 娟＊＊ 王 起 华
表 1 正交试验设计 mg/ L
试验号 1
N aN O3-N 1(2 .5)
NaH2PO 4-P 1(0.25 , 0 .15)
F e- EDT A- Fe 1(0 .1)
Na 2 SiO3-Si 1(0 .5)
2
1
2(0.5 , 0 .3)
2(0 .5)
2(1 .0)
3
1
3(1.0 , 0 .6)
1.2.2 不同浓度铁盐培养 分别采用自然海水和人工海水两种培养基 , 自然海水培养
基采用修改的 “f/2” 配方作为基础培养基 。 其中盾卵形藻小形变种也采用人工海水培 养基 , 其配方采用修改的 Lyman 和 Fleming 配方[ 10] 。在上述两种培养基中加入不同量
的 Fe-EDTA 即 得
mg/ L 。
铁是藻类细胞内某些氧化还原载体和辅酶的 表 2 两种不同形式铁盐生长速率比较
组成成分 , 缺铁会影响多种代谢过程以致抑制细
细胞分裂数/ d
胞生长[ 12] 。 在培养底栖硅藻时 , 多在自然海水 中补充柠檬酸 铁 , 其铁的浓度范围为 0.1 ～ 0.5
盾卵形藻 铁盐种类
小形变种
第 4 期 李雅娟等 :氮 、磷 、铁 、硅营养盐对底栖硅藻生长速率的影响
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组合见图 2 , 其它培养条件同上 。3 种藻种接种时光 密度值分别为盾卵形藻小形变种 (人工海水)0.033 , 盾卵形藻小形变种 (自然海水)0.061 , 咖啡形双眉藻 0.039 , 柔 软舟形藻 0.047 。
洋底栖硅藻都属于近岸型硅藻 , 因此 , 它们要求较高的硅盐浓度是可以预料的 。
第 4 期 李雅娟等 :氮 、磷 、铁 、硅营养盐对底栖硅藻生长速率的影响
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2.2 氮 、 磷 、 铁 、 硅的正交试验
表 3 列出了氮 、 磷 、 铁 、 硅四因子三水平的正交试验结果 (图 3)。结果表明 , 培 养 3 种底栖硅藻的氮 、 磷 、 铁 、 硅的最适浓度 (mg/ L)配比为 :盾卵形藻小形变种 , 5.0∶0.25∶0.5∶2.0 ;咖啡形双眉藻 , 2.5∶1.0∶1.0∶2.0 ;柔软舟形藻 , 5.0∶0.15∶0.5∶ 2.0 。
对由多种底栖硅藻组成的天然底栖藻类种群的研究表明 , 水体中的氮 、 磷浓度及氮 磷比对硅藻种群的种类及丰度有显著影响[ 5] 。A ustin 等[ 3] 发现 , 当氮与磷的质量浓度比 从 1.15∶0.16 (mg/ L)提高到 4.45∶0.16 (mg/ L)时 , 以底栖硅藻为主的附生生物的总 生物量及其蛋白质含量都有显著的增加 。关于营养盐对单种底栖硅藻生长的影响少有报 道 , 而且几乎都是氮 、 磷单因子试验的结果[ 6～ 8] 。关于铁 、 硅营养盐对底栖硅藻生长 的影响 , 仅大贝政治等[ 2] 作了初步报道 。 而有关氮 、 磷 、 铁 、 硅多因子组合对底栖硅 藻生长速率的影响未见报道 。
咖啡形 双眉藻
柔软舟 形 藻
mg/ L , 但并未对铁盐的最适形式和最适浓度作 Fe-EDTA 1 .04
0 .93
0 .87
详尽探讨[ 1, 6] 。 笔者培养 3 种底栖硅藻的最适铁 柠檬酸铁 0 .96
0 .87
0 .84
盐浓度范围与上述报道中的浓度范围是一致的 。
对照
0 .89
0 .82
0 .81
关键词 底栖硅藻 ;铁 ;硅 ;生长速率 ;营养盐 中图分类号 Q949.270.5
底栖硅藻是幼鲍的主要开口饵料 , 对底栖硅藻培养条件的研究在鲍人工育苗生产中 有重要的意义[ 1～ 4] 。在底栖硅藻的大量培养中 , 除了光 、 温度 、 盐度 、 pH 等环境因素 外 , 氮 、 磷 、 铁 、 硅 4 种营养元素被认为是影响硅藻生长的重要因子 。它们的常用浓度 及比值为 10∶1∶0.1∶1 (m g/ L)[ 1] 。 目前 , 这一浓度配比在国内鲍育苗场培养饵料时仍 广泛采用 。
实验表明 , 在浓度相同时 (0.5 mg/ L), Fe-EDTA 对 3 种硅藻生长的促进作用都优于柠
檬酸铁 。 不同浓度铁盐对 3 种底栖硅藻生长速率的影响如图 1 所示 。从图 1 可见 , 咖啡
形双眉藻最 适铁的浓 度为 0.1 ～ 0.5 mg/ L , 而其他 两种底栖 硅藻铁的 浓度都 是 0.5
=
lg ODt -lg 2
0.301(t 2
-ODt 1t)1 ,
式中 OD 为光密度值 ;t 1 为指数生长期开始时的天数 ;t 2 为指数生长期结束时的天数 。
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大 连 水 产 学 院 学 报 第 13 卷
2 结果和讨论
2.1 铁 、 硅单因子试验
2.1.1 铁盐试验 F e-EDTA 和柠檬酸铁对 3 种底栖硅藻生长速率的影响如表 2 所示 。
实际上 , 这一浓度范围与大多数海藻培养基中所采用的铁盐浓度范围也基本相符合[ 10] 。
对某些浮游藻类的研究结果表明 , 自然水体中的铁盐不仅本身溶解度小 , 可利用率低 , 而且还会与磷酸盐生成沉淀 , 限制藻类对磷的利用 。 当在水体中加入适量的 EDT A 后 , 既能提高铁盐的可利用性 , 又能保持磷的可溶性[ 13 ～ 15] 。 这一观点也适用于底栖硅藻 。 在本实验中 , Fe-EDTA 要明显优于柠檬酸铁 。 2.1.2 硅盐试验 如图 2 所示 , 3 种底栖硅藻的生长速率在硅盐浓度为零时 (对照组) 非常低 , 随着硅盐浓度的升高而迅速增加 , 并在实验中所设定的最高硅盐浓度下达到最
收稿日期 :1998-04-30 ＊ 国家自然科学基金项目 39470065 ＊＊ 李雅娟 :1961 年生 , 女 , 讲师 , 大连 116023
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大 连 水 产 学 院 学 报 第 13 卷
1 材料和方法
1.1 藻种培养
咖啡 形 双 眉 藻 (Amphora cof feaeformis (Ag .) Kǜt zing)、 盾 卵 形 藻 小 形 变 种 (Cocconeis scutel lum var .parva Grunow )和柔软舟 形藻 (Nav icula mollis (W .Sm .) Cleve)藻种的培养方法同文献 [ 9] 。
到不同浓度的实验
组合 (图 1)。以不 加任何铁盐的培养
基作对照 , 为了避
免铁盐在藻体内的
积累, 在接种前 3
天分别换上不加铁
盐的自00 r/ min 进行
图 1 3 种 底栖硅藻在不同铁盐浓度下的生长速率
离心 , 使藻细胞与原培养液分离以消除原培养液成分对试验的影响 。 3 种藻种接种时光
种小环藻在硅饥饿后大约一代时间内 , 细胞分裂就完全停止 。 在本次的实验中 , 经过 24 h 的硅饥饿 , 3 种底栖硅藻的生长速率都在 0.15 细胞分裂数/ d 以下 , 远低于其最高 生长速率 。已有研究表明 , 海洋浮游硅藻对硅的需要量既与硅藻种类有关 , 也与硅藻的 海区分布有关 。 通常河口和近岸种 (株)所需要的硅浓度远高于海洋种 (株)[ 18, 19] 。海
密度值分别为盾卵形藻小形变种 (人工海水)0.047 , 盾卵形藻小形变种 (自然海水) 0.039 , 咖啡形双眉藻 0.035 , 柔软舟形藻 0.044 。
1.3 硅盐培养
自然海水和人工海水培养基除不加 N a2SiO 3 外 , 其他 与铁盐培养基相同 (Fe-EDTA-Fe 为 0.5 mg/ L), 以不加硅盐的培养基作对照 。 培养器皿均采用无毒塑料和有机玻 璃制品 , 接种前一天分别换上不加硅的自然海水和人工海水培养基进行硅盐饥饿 。 实验
大值 。在以自然海水为基础的培养基中 , 3 种底栖硅藻的最适硅盐浓度都是 2.5 mg/ L 。 硅是硅藻的必需营养元素 , 除了作为细胞壁结构成分外 , 还参与光合色素合成 、 蛋
白质合成 、 DNA 合成和细胞分裂等多种代谢和生长过程[ 16] 。 在底栖硅藻的大量培养 中 , 通常施用硅盐中硅的浓度为 1 mg/ L[ 1] 。在实验室内用自然海水培养单种底栖硅藻 时也有不加硅盐而硅藻仍能生长良好的报道[ 6 , 7] 。 大贝政治等[ 2] 采用营养去除法的实验 发现 , 用完全不含硅的人工海水培养基培养一种卵形藻时 , 对其生长的抑制作用很小 。 然而 , 我们注意到 , 上述实验都采用玻璃器皿来培养底栖硅藻 , 这就很难避免来自玻璃 中的硅酸盐污染 。本实验结果表明 , 即使用自然海水不加硅时 , 对底栖硅藻的生长也有 极显著的抑制作用 。这和对某些浮游硅藻的研究结果是一致的 。Shif rin[ 17] 曾报道 , 一
2两种不同形式铁盐生长速率比较细胞分裂数铁盐种类盾卵形藻小形变种咖啡形feedta104093087柠檬酸铁096087084对照089082081实际上这一浓度范围与大多数海藻培养基中所采用的铁盐浓度范围也基本相符合对某些浮游藻类的研究结果表明自然水体中的铁盐不仅本身溶解度小可利用率低而且还会与磷酸盐生成沉淀限制藻类对磷的利用
作者先前曾报道了光 、 温度 、 盐度 、 pH 和氮 、 磷营养盐对 4 种饵料底栖硅藻生长 速率的影响[ 8 , 9] 。本文将探讨铁 、 硅营养盐对其中 3 种硅藻生长速率的影响 , 并在上述 单因子试验的基础上 , 进一步研究氮 、 磷 、 铁 、 硅多因子组合对 3 种底栖硅藻生长速率 的影响 , 以期确定适用于培养这几种底栖硅藻的最佳营养盐浓度及配比 。
3(1 .0)
3(2 .0)
4
2(5 .0)
1
2
3
5
2
2
3
1
6
2
3
1
2
7
3(10 .0)
1
3
2
8
3
2
1
3
9
3
3
2
1
注 :磷酸盐因子中 , 括号第二排数字为柔软舟形藻 (N .moll is) 的三个水平 。
1.5 藻类生长测定
采用原位光密度测定法[ 8] 进行测定 。 比生长速率计算公式为 K