盐度和营养盐胁迫对线形硬毛藻生长的影响

孙远远 史德杰 王磊 丰爱秀 马克波

摘 要：测定了在水温20和25 ℃条件下不同盐度（41.9‰、31.8‰、24.8‰、15.9‰、11.5‰和9.7‰）和极端营养盐（富含氮、磷和去除氮、磷）分别胁迫12 d后线形硬毛藻（Chaetomorpha linum）的生长情况。结果表明，在水温20和25 ℃时，盐度对线形硬毛藻特定生长率（SGR）均有显著影响，且该影响在两个温度组间没有显著差异（P<0.05）。在盐度为31.8‰时，SGR达到最大值24.93%/d～25.14%/d。当盐度升高至41.9‰，SGR下降不显著。随着盐度降低，SGR下降。当盐度降至11.5‰时，SGR下降显著。当盐度≤15.9‰时，藻体在培养至第9天发生质壁分离。在水温20 ℃时极端营养盐对SGR具有显著影响，而在水温25 ℃时影响不显著。相对于氮、磷浓度，盐度可能是线形硬毛藻生长的限制因子。

关键词：盐度;营养盐;线形硬毛藻（Chaetomorpha linum）;生长

硬毛藻属（Chaetomorpha）绿藻是我国南北方海域常见的种类。近几十年来，随着海水水域富营养化的加剧，硬毛藻、刚毛藻出现大量繁殖，引发“绿潮”，其对海水养殖业造成严重危害[1]。山东半岛沿岸海珍品的养殖过程中，都存在养殖池底生长硬毛藻或刚毛藻的现象。这些藻类对于养殖动物来讲，适口性较差，饵料价值低，而且其大量繁殖会导致水产苗种死亡;而其大量繁殖和生长会吸收海水中的氮、磷等营养盐，抑制单细胞藻的生长，造成水质恶化等现象[2]。目前，采用人工方法减少其生物量，耗时费工，且不能彻底清除。另外，硬毛藻因具有生长速度快、营养盐吸收高效，及其对水体中低溶氧、低pH值和高浓度营养盐的耐受性强等特点，也是潜在的修复富营养化水体的对象，可加以利用[3-5]。

线形硬毛藻（Chaetomorpha linum）是硬毛藻属的一种，通常其藻体呈浅黄褐色至暗绿色，多纠缠呈团状，漂浮或缠绕在其他基质上，也是常见爆发的一种绿藻。由于该藻常见于海、淡水交汇处，盐度对其生长的影响则较突出[6]，该藻的丝状藻体生长与环境条件密切相关[7]。Xu等[8]曾研究了盐度对线形硬毛藻生长的影响，得出适宜盐度在30‰～35‰，其最大生长率均低于6%/d。

据此，我们认为短时间（8 d）培养和未换水造成营养盐供给不足，可以限制其生长。本研究通过延长培养时间，采用室内培养方法，通过对6个盐度（41.9‰、31.8‰、24.8‰、15.9‰、11.5‰和9.7‰）和2个营养盐浓度（富含氮磷和去除氮磷）下培养结果的分析，探讨其对线形硬毛藻特定生长速率的变化，分析其对盐度的耐受性和对营养盐的需求，为探讨线形硬毛藻的营养需求和爆发机制提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

线形硬毛藻于2018年3月采自山东省荣成市天鹅湖（37°21′N，122°34′E），采集地水温为7.3 ℃，盐度为30.8‰。采集后带回实验室，除去表面的附着物，置于室内流水系统中进行保种培养。培养温度为青岛市太平角沿岸当月的海水温度，光照强度为5.0×103 lx，光照周期为12 L/12 D。保种培养用海水采自青岛市太平角沿岸，采集后进行过滤并消毒处理，每2周更换一次。

1.2 试验方法

1.2.1 培养液的配置

1.2.1.1 不同盐度培养液的配制 用移液枪取6.25 mL PESI原液[9]注入装有一定比例的灭菌过滤海水和蒸馏水的锥形瓶中，摇匀，配制成N、P含量相同（NH+4-N 723 μg/L±29 μg/L、NO-3-N 69 μg/L±16 μg/L、PO3-4-P 16 μg/L±3 μg/L）而盐度不同（41.9‰、31.8‰、24.8‰、15.9‰、11.5‰和9.7‰）的5种培养液，用于盐度对线形硬毛藻生长影响的研究。具体配制方法见表1。培养液配制后用盐度计（HWYDA-1，天津海为科技发展有限公司）测量实际盐度，并置于黑暗处密封保存。

1.2.1.2 去除氮磷培养液的配置 采用ASS2人工海水培养液的配方[10]，配制过程中将其中含N、P的试剂去除，得到去除N、P的ASS2人工海水培养液（盐度41.9‰），与盐度胁迫试验中盐度41.9‰培养液（NH+4-N 723 μg/L±29 μg/L、NO-3N 69 μg/L±16 μg/L、PO3-4-P 16 μg/L±3 μg/L）形成营养盐对照，开展极端营养盐对线形硬毛藻的生长胁迫实验。

1.2.2 藻体培养 称取（0.200 0±0.000 8）g鲜重的线形硬毛藻藻体，放入装有500 mL培养液的通气培养瓶中。将培养瓶放置在光照培养箱（CXZ型，宁波江南仪器厂）中进行12 d的充气培养。光照强度为1.0×104 lx，光周期为12 L∶12 D。用气泵向培养瓶充气，让藻体在培养瓶内缓慢移动。每3天更换一次培養液。培养期间每天早晚观察两次，保证各充气瓶气流通畅，及时将浮出水面的藻体摇入培养液，以免藻体因长时间离水而死，同时观察藻体损伤状况。盐度胁迫试验和营养盐胁迫试验在培养温度为20 ℃和25 ℃下各开展一组，每组设3个平行。试验结束后，称取各培养瓶中试验海藻的鲜重，根据以下公式求出特定生长速率（SGR，%/d）[11]：

特定生长速率SGR=（lnWt-lnW0）/t×100%

式中：W0为初始重量，g;Wt为t时的重量，g;t为培养时间，d。

1.2.3 统计分析 应用SPSS13.0软件对试验数据进行统计分析。对于盐度胁迫试验，由于部分数据不具有正态分布或者方差齐性，所以同一温度下不同盐度间的藻体特定生长速率的显著差异用非参数检验法Kruskal-Wallis test进行检验。确认具有显著差异后，再用Schffés multiple comparison test进行多重比较。而同一盐度下两个温度间的藻体特定生长速率的显著差异用非参数检验法Mann-Whitney U test进行检验。对于营养盐胁迫试验，由于所有数据具有正态分布和方差齐性，所以同一温度下不同营养盐浓度间的藻体特定生长速率的显著差异用t-test进行检验。

2 试验结果

2.1 盐度对线形硬毛藻生长的影响

不同盐度处理组的藻体在培养前后的生长和外观状态存在很大差别。线形硬毛藻在不同盐度条件下的特定生长速率如图1所示。不同盐度间藻体的特定生长速率存在显著差异。在20 ℃下，盐度为31.8‰时，线形硬毛藻显示出最大特定生长率24.93%/d。当盐度升高至41.9‰时，其特定生长速率为23.71%/d，与最大生长率没有显著差异。随着盐度的降低，特定生长速率下降。当盐度为15.9‰和9.7‰时，特定生长速率降至11.26%/d和5.19%/d，显著低于最大生长率（P<0.05）。在25 ℃下，线形硬毛藻在不同盐度条件下的特定生长速率与20 ℃下的特定生长速率之间无显著差异。盐度≥24.8‰处理组的线形硬毛藻在12 d的培养中细胞结构正常，藻体健全，未发生质壁分离和藻体腐烂現象，而盐度≤15.9‰处理组的线形硬毛藻在培养至第9 d后均观察到部分藻体变白，出现质壁分离现象，盐度越低发生质壁分离的藻段越多，长度越长，腐烂越严重（图2）。

2.2 营养盐对线形硬毛藻生长的影响

线形硬毛藻在富含氮磷的培养液和去除氮磷的ASS2人工海水培养液培养下的特定生长速率如图3所示。与富含氮磷的处理组相比，用去除氮磷的培养液培养的藻体其特定生长速率在20 ℃时显著降低（P<0.05），而在25 ℃时下降不显著。在20 ℃时，去除氮磷培养下的藻体特定生长速率为19.05%/d，显著低于富含氮磷培养下的藻体特定生长速率23.71%/d。在25 ℃时，去除氮磷培养下的藻体特定生长速率为20.02%/d，与富含氮磷培养下的特定生长速率23.32%/d无显著差异。在20 ℃和25 ℃下培养12 d后，两个营养盐处理组的藻体细胞结构均正常，没有发生质壁分离和腐烂现象（图4）。

3 讨论

3.1 盐度胁迫对线形硬毛藻生长的影响

线形硬毛藻在20 ℃和25 ℃下，生长的盐度耐受范围为9.7‰～41.9‰，而最适生长的盐度范围为15.9‰～41.9‰。相对于高盐度处理组（盐度41.9‰），低盐度处理组（盐度≤11.5‰）的生长率下降明显，说明线形硬毛藻对低盐度的耐受性较弱。Xu等[8]曾报道当盐度小于15‰时线形硬毛藻死亡，而在本研究中当盐度为9.7‰时，尽管部分藻体出现发白和细胞质壁分离的现象，但藻体仍能保持5.38%/d的生长率。另外，本研究中线形硬毛藻在盐度31.8‰时获得最大生长率24.93%/d～25.14%/d，远高于Xu等报道的在盐度30‰～35‰范围内的最大生长率5.66%/d。本研究也未发现Xu等[8]报道的藻体严重卷曲、出现黑点等盐度胁迫反应。作者分析，本研究与Xu等在线形硬毛藻的盐度耐受范围、最大生长率和盐度胁迫反应等方面的差异，可能源于培养方法和天数的不同。Xu等的实验采用1 L烧杯（装有800 mL培养液）和f/2培养液，培养周期为8 d，中途不更换培养液，每天手动震荡培养容器4～6次。本研究采用500 mL通气培养瓶（装有500 mL培养液）和PESI培养液，培养周期12 d，中途每3 d更换一次培养液，24 h充气培养。充足的营养供给和充气搅拌更有利于线形硬毛藻对N、P的吸收，而吸收的N、P在藻体内的积累可能对提高藻体对抗环境胁迫的能力起到一定的作用。

在盐度低至9.7‰时线形硬毛藻虽然在部分藻段发生了质壁分离和白化现象，但仍保持正的生长率，而Xu等[8]研究认为盐度低于15‰时线形硬毛藻不能存活，Caputo等[12]则报道了生活在淡水中的线形硬毛藻。由此可见，不同线形硬毛藻种群对低盐胁迫的耐受性存在一定差异，这可能与不同种群所生活的环境以及种群对环境的适应性有关。线形硬毛藻对盐度的耐受范围较广，使其能够适应从卤水到淡水的大幅度盐度变化。

3.2 营养盐胁迫对线形硬毛藻生长的影响

氮磷充足时，线形硬毛藻可以保持23.52%/d的生长率，而无氮磷时，线形硬毛藻的生长率虽有所降低，但仍保持在20%/d的水平，远远高于低盐度（9.7‰～11.5‰）处理组的生长率（5.38%/d～10.55%/d），说明营养盐胁迫的影响比盐度胁迫的影响小得多。由此看来，线形硬毛藻生长的限制因子是盐度而非营养盐。Silva等[13]曾报道印度硬毛藻在盐度15‰～45‰范围内，随着总氨氮量在7～700 μmol/L范围内的增加，其生长率在3%/d～15%/d的范围呈上升趋势。而在本研究中，即使完全去除N、P，藻体仍能维持20%/d的生长率。这种差异可能与试验海藻的种类以及试验方法有关。线形硬毛藻对营养盐饥饿的耐受性较强。在营养盐充足时保持旺盛生长，在无营养盐时短期之内仍维持较高的生长率。这可能是该藻在养殖水域或养殖池塘中巧妙地利用营养盐胁迫环境战胜其它藻类，实现种群扩张的一种生存战略。

4 结论

盐度对线形硬毛藻生长的影响在水温20 ℃和25 ℃时均显著，且该影响在两个温度组间无显著差异。盐度为31.8‰时，线形硬毛藻的特定生长速率达到最大值24.93%/d～25.14%/d。随着盐度的降低，线形硬毛藻特定生长速率急剧下降，当盐度为9.7‰时，特定生长速率显著降至5.38%/d。当盐度降至15.9‰时，藻体在胁迫第9 d出现质壁分离现象，盐度越低发生质壁分离的藻段越多，长度越长，腐烂越严重。营养盐对线形硬毛藻的影响在20 ℃时显著而在25 ℃时不显著。在20 ℃下，用去除氮磷ASS2培养液培养的线形硬毛藻特定生长速率为19.05%/d，高于低盐处理下的特定生长速率5.38%/d～10.55%/d。相比营养盐，盐度对线形硬毛藻生长的影响更显著，盐度可能是线形硬毛藻生长的关键限制因子。

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Abstract：The Growth of Chaetomorpha linum exposed to different salinity levels（41.9‰，31.8‰，24.8‰，15.9‰，11.5‰ and 9.7‰） and extreme nutrient concentration （N，P-enriched and N，P-removed） for 12 d at 20 ℃ and 25 ℃ respectively were examined.Results showed that significant effects of salinity on the specific growth rate（SGR）of C.linum were found both at 20 ℃ and 25 ℃，and no obvious difference among these two temperature treatments.The maximum SGR 24.93%/d～25.14%/d was reached at salinity 31.8‰.When salinity ascended to 41.9‰，SGR decreased indistinctively.With the reduction of the salinity，the SGR decreased.When salinity reduced to 11.5‰，SGR decreased obviously.When salinity reduced to less than 15.9‰，plasmolysis phenomenon occurred in parts of alga at the 9th day.Significant effects of nutrient on the growth of C.linum were found at 20 ℃ but not at 25 ℃.Salinity，not nutrient，may be the limiting factor for the growth of C.linum.

Key words：salinity; nutrient; Chaetomorpha linum; growth

（收稿日期：2021-08-05）