滇池北部围隔区蓝藻水华暴发主要影响因素及交互作用研究

贺能琴，聂菊芬

(云南省环境科学研究院，中国昆明高原湖泊国际研究中心， 云南 昆明650034)

滇池北部围隔区蓝藻水华暴发主要影响因素及交互作用研究

贺能琴，聂菊芬

(云南省环境科学研究院，中国昆明高原湖泊国际研究中心， 云南 昆明650034)

对滇池北部围隔区蓝藻暴发的优势种群——铜绿微囊藻，通过3因素3水平正交试验设计，设定不同的光照强度、温度、氮磷比(N/P)，探究所设定的3种因素对铜绿微囊藻生长影响的显著性及因素间的一级交互作用，确定最佳生长条件。结果表明，光照强度、温度、氮磷比3种因素及光照强度和温度的一级交互作用均对铜绿微囊藻的生长影响显著，以光照强度尤为明显，并得出最佳生长条件:光照3500lx，温度30℃，氮磷比15∶1。

蓝藻；暴发；影响因素；交互作用；滇池北部

蓝藻暴发危害严重，湖泊蓝藻暴发的治理已成为世界性难题[1]。蓝藻暴发时，水体中的溶解氧被蓝藻大量消耗，鱼、水草等其他生物会因缺氧而大批死亡，而且蓝藻释放出的毒素和异味会直接危害人类的生活与健康[2]。滇池是我国蓝藻水华暴发最严重的湖泊之一，每年的4—11月，滇池北部水域叶绿素a含量普遍都很高，以5—9月最为严重，已经列为中国重点治理湖泊之一。普遍认为蓝藻水华暴发与水体N/P比、温度、光照、透明度、风力、风向、降雨等因素有关[3-11]。林毅熊等[12]认为在营养盐满足的条件下，温度高对蓝藻水华的生长有促进作用，但不会是生长的决定因素，光照是影响水华形成的必要条件。有研究表明[13]，温度为10℃左右时藻类生长不良，水温在14℃以下不利于水华发生。陈雪初等[14]研究表明，低光照强度下对藻的生长有明显的抑制作用。有关蓝藻暴发的机理研究认为，蓝藻暴发主要是营养盐的增加导致的，主要物质是氮和磷[15,16]。因此，本文在查阅大量文献的基础上，选取蓝藻水华的3种主要影响因素，对其进行正交试验，并研究其交互影响。

1 材料和方法

1.1 藻种与培养液

(1)藻种

滇池蓝藻水华微囊藻占绝对优势，因此，本实验以铜绿微囊藻这一单一藻种进行研究，藻种来源于武汉水生生物所。

(2)培养液

培养基根据中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库的分类，选用常用淡水蓝藻和绿藻培养基BG-11。培养基培配好后，用1mol/L的HCl和NaOH调节pH值至7.1，灭菌备用。

1.2 试验条件设定

试验考察光照强度、温度、氮磷比(N/P)及3种因素间的所有一级交互作用的影响。每个影响因素设置3个水平，分别为因素A光照强度：1500lx、2500lx、3500lx；因素B温度浓度：20℃、25℃、30℃；因素C氮磷比：1∶1、7∶1、15∶1。具体见表2。

1.3 试验步骤

(1)将藻种接种到BG11培养基中，提前培养7d；

(2)在超净台上将培养好的处于对数生长期的藻种经处理后接种到配置好氮磷比的三角瓶中，用专用的封口膜封口；

(3)将接种好的培养瓶按照设定的试验条件进行培养，培养仪器为浙江托普仪器有限公司的智能光照培养箱，光暗比设定为12∶12；

(4)每天取样测定叶绿素a的浓度，叶绿素a的测定采用丙酮提取-分光光度法。

2 结果与分析

2.1 试验结果分析

根据其培养阶段的叶绿素a浓度变化，按照下列公式计算出每组试验的比增长率：

u=( lnBt- lnB0) /t

其中：Bt为对数期结束时叶绿素a浓度，mg/m3；B0为对数期初始时叶绿素a的浓度，mg/m3；t为对数期结束时与初始时的时间差，d。

试验共进行了27组，每组试验设置3个平行，每组比增长率取3组的平均值。各试验组的比增长率如图1。

表1 BG-11培养基配置表

注：配置母液1～8时，药瓶分别配置，分别存放，9号中的药品按量配置后分别存放。

表2 试验各因素水平设置

由图1的变化趋势可知，试验组1～9组比增长率均在0.2以下，且相差不大，试验组10～18组比增长率明显大于1～9组，且试验组18组以后比增长率组件增大，试验组27组为最大值。结合设置的试验条件来分析：试验组1～9组均处于光照1500lx的条件下，光照强度相对较低，比增长率较小，调整温度和氮磷比，其变化不大；10～18组光照强度2500lx，虽然其比增长速率明显大于1～9组，但调整温度和氮磷比，其比增长速率变化也不明显；但当光照条件增加到3500 lx后，调整氮磷比及温度，其比增长速率变化较明显，呈逐渐上升趋势，说明光照是影响铜绿微囊藻生长的至关重要的因素。

2.2 结果方差分析

对27组试验结果进行了方差分析，考虑了所有的一级交互作用，其方差分析结果见表3。

表3 方差分析表

注：**表示在0.01水平上显著相关。

由表3可以得出，在蓝藻暴发3种主要影响因素之中，因素A、B、C及交互作用A×B、A×C、B×C中，只有因素A、B、C及一级交互作用A×B的影响高度显著，其中因素A的影响最显著，这和比增长率变化趋势的结论相吻合。A×C及B×C不存在交互作用的影响，试验指标为铜绿微囊藻的比增长率，越大越好。根据试验结果，在A3B3C3条件下，铜绿微囊藻生长最为旺盛，也是本组试验的最佳条件，即光照3500lx，温度30℃，氮磷比15∶1。这与张青田等[17]的铜绿微囊藻生长最适宜的温度阈值30～35℃的及林毅熊等[12]的滇池蓝藻生长因素研究中光照强度在3000～5000Lux，温度在30～35℃，N∶P=15∶1条件下生长速度较好的研究结果相吻合；与黄钰铃等[18]水温和光照强度分别为 29～30℃和 3300～3400lx 时 , 有利于藻类生长，是水华暴发的最适宜条件结论一致。

3 结论

(1)试验设计的3种影响因素中，光照对铜绿微囊藻的比增长速率影响最为明显，是关键影响因子；

(2)方差分析中，3种单因素A、B、C及其因素A、B的一级交互作用A×B均对铜绿微囊藻生长的影响高度显著；

(3)本试验设计的最佳组合为A3B3C3，即光照3500lx，温度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

云南省应用基础研究计划青年项目(2014FD071)。

贺能琴(1986-)，女，工程师，硕士，主要从事高原湖泊相关研究。

X52

A

1673-9655(2017)04-0018-04