CN109735455B - 一种蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的培养方法，先从发生蓝藻门微囊藻属水华的水体中，通过滤网浓缩和自来水稀释获得蓝藻水华，控制蓝藻水华水体的初始叶绿素a浓度为310～500μg/L，总氮(TN)浓度为11.0～16.5mg/L，总磷(TP)浓度为0.85～1.40mg/L；将该蓝藻水华放入敞口容器内并在遮光环境中进行空气曝气，曝气量为0.3～0.5m3/h，环境遮光率为室外自然光照的80％～85％，敞口容器内水体温度为19～36℃，培养1～100天，蓝藻水华中出现硅藻生长。上述方法利于增加蓝藻水华中硅藻优势，提高蓝藻水华水体被鱼类滤食的营养价值以及水体藻类多样性，减少蓝藻危害。
Description
技术领域
本发明涉及蓝藻门微囊藻属水华的控制方法，具体涉及一种蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的培养方法。
背景技术
蓝藻门微囊藻属水华是我国淡水浅水湖泊、水产养殖池塘甚至很多水库等富营养水体中容易出现的常见藻类水华，这些蓝藻水华往往会产生蓝藻毒素而对水体生态***中食物链上的生物产生危害，并且蓝藻水华容易堆积在水面而散发出臭味，严重影响景观，还会影响湖泊水体作为饮用水水源的功能，其航运、水产养殖等功能也受到不利影响。从水体的水产养殖、景观、航运、水体利用等方面看，蓝藻水华尤其是微囊藻属水华的出现均有害。
目前，蓝藻水华的控制方法主要有物理打捞、化学试剂杀藻、生物絮凝沉降、微生物竞争等，还没有形成可大量用于蓝藻水华水体并快速控制蓝藻水华的生物方法。从蓝藻水华形成的物质基础出发，控制水体的氮磷等营养盐水平在一定范围以下而控制蓝藻水华的观点被广泛认同，但在实践中因不容易有效控制水体的富营养水平而不具备可操作性。有报道，通过对蓝藻水华进行浓缩后提高***中氮磷等物质水平，而使蓝藻腐烂转变为其他容易被水产养殖行业或者污水处理行业利用的藻类或者细菌类，如利用蓝藻水华培养绿藻、利用蓝藻水华培养光合细菌等，为蓝藻水华的控制、资源化利用提供方向。
硅藻是自然界中常见的藻类植物，种类众多，在淡水和海水环境中均分布广泛，其可以浮游态存在，也可以附着态形式生长在多种基质上或生活在沉积物上。硅藻细胞外覆硅质(主要是二氧化硅)的细胞壁，硅质细胞壁纹理和形态各异，但多呈对称排列。硅藻可以作为环境监测指示物种，常被用于水质研究，同时硅藻具有很高的营养价值，是许多滤食性鱼类、虾类、贝类的重要饵料来源；另外硅藻壳不容易腐烂，容易沉积在泥土中成为化石，可用于古生物学、古气候学和地质学等研究。淡水硅藻一般容易在冬春季节形成优势，并且中国的长江、汾河、淮河、珠江等水系，近几十年来频繁暴发硅藻水华；温暖的夏秋季天然水体中硅藻不容易形成优势而易出现绿藻和蓝藻共存的优势，随着水体营养盐水平的提高，尤其容易出现蓝藻优势并形成明显可见的蓝藻水华，最常见蓝藻门微囊藻属水华。
有报道，如在中国太湖蓝藻水华的暴发成为一种常态后，水体中仍存在一定量的硅藻，并有研究者对太湖中与蓝藻并存的硅藻变化进行分析(刘霞，陆晓华，陈宇炜.太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系.环境科学学报，2012，32(4):1-7.)，表明硅藻和蓝藻可以共存，另外也说明硅藻在天然水体中不额外添加硅元素时也可以形成一定的生物量。有研究者利用太湖蓝藻水华水体进行实验时，发现扰动在短期内促进了微囊藻和有毒微囊藻的生长，但当扰动长达10天时会促进蓝藻向硅藻和绿藻转变(Zhou J，Qin B，Casenave C，et al.Effects of wind wave turbulence on the phytoplankton communitycomposition in large，shallow Lake Taihu[J].Environmental Science andPollution Research，2015，22(16):12737-12746.)，但其没有研究更长时间内藻类群落结构的变化。上述研究虽对特定条件下发生的现象进行相应分析，但没有更深一步地研究硅藻优势的形成对蓝藻水华形成相应控制，丰富相应的藻类调控技术，并增加水体藻类的多样性而增加水体藻类结构稳定。
发明内容
本发明的目的在于针对富营养水体中易频繁发生蓝藻门微囊藻属水华，提供从蓝藻门微囊藻水华(蓝藻水华)中培养硅藻的方法，增加硅藻优势，提高水体的藻类多样性，减少蓝藻危害，为蓝藻水华的控制提供一种方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
本发明的蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的培养方法，包括以下步骤：
(1)先从发生蓝藻门微囊藻属水华的富营养湖泊或养殖池塘水体中，通过滤网浓缩和自来水稀释获得蓝藻水华，控制所述蓝藻水华水体的初始叶绿素a浓度为310～500μg/L，总氮(TN)浓度为11.0～16.5mg/L，总磷(TP)浓度为0.85～1.40mg/L；
(2)将该蓝藻水华放在遮光环境中的敞口容器内进行空气曝气，曝气量为0.3～0.5m3/h，环境遮光率为室外自然光照的80％～85％，敞口容器中水体温度为19～36℃；培养1～100天，蓝藻水华中出现硅藻生长。
进一步，步骤(2)中，培养18天后，蓝藻水华中微囊藻细胞群体中出现硅藻的生长，且硅藻个体附着生长在微囊藻群体中；培养18～70天，硅藻与蓝藻共生存，且每个微囊藻群体中能附着生长数个甚至几十个硅藻细胞；培养70天后，当水体叶绿素a浓度降低至100μg/L时硅藻含量明显减少。
进一步，所述硅藻的优势种类为菱形藻(Nitzschia)。
本发明的技术方案中，初始蓝藻水华中微囊藻细胞浓度、氮磷营养盐浓度、曝气、环境遮光率等四个条件是实现发明目的的关键条件。通过控制微囊藻细胞浓度来控制***中整体的营养盐水平，如果藻类浓度过高会出现水体微囊藻细胞的腐烂，如果浓度过低会出现微囊藻细胞难以维持生长而转变为其他藻类优势。控制***中氮磷营养盐浓度，这是由***中微囊藻细胞浓度水平决定，而***中微囊藻细胞浓度已经控制在相应水平，其中氮磷营养盐水平不易低于浓度下限，如营养盐浓度过高会促进微囊藻继续生长。对***进行曝气是为让微囊藻尽量均匀地分布在水体中，以防止大量的微囊藻群体漂浮在水面形成微囊藻的分层分布，若曝气强度太大，容易导致水体自净能力强，水体的无机态氮、磷等营养盐或有机质会消耗很快而不利于藻类的生长。对环境遮光是为降低***中光照水平，以利于光需求较弱的硅藻种类生长，本发明中出现的硅藻对光需求比较弱。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、由于藻类群落结构在自然界的一般变化规律是硅藻容易在低温季节生长，高温季节容易出现蓝藻和绿藻优势。本发明从蓝藻门微囊藻水华中培养硅藻的方法，表明硅藻可以从蓝藻水华中生长出来，有利于加深对多种不同藻类能共存的认识。
2、本发明通过控制蓝藻水华浓度和营养盐水平，再辅以相应的光照和扰动等外部条件，在蓝藻水华中出现硅藻的生长，可以跟蓝藻水华竞争营养盐，为蓝藻水华治理提供新的方向。
3、本发明的方法简单、实用，无需向***中补充无机态硅元素，也无需在实验过程中向水体添加氮、磷等其他营养物质，即可实现硅藻的生长。
附图说明
图1是实施例1蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的代表性照片。
图2是实施例2蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的代表性照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
在炎热的7月份从发生蓝藻水华的水产养殖池塘水面用150目滤网捞取蓝藻门微囊藻属水华(蓝藻水华)，获得浓缩的蓝藻水华浆，然后利用自来水稀释获得稀释后的蓝藻水华，将稀释后的蓝藻水华转移至9个10L的透明广口玻璃瓶中，该9个瓶的标号依次为I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII和IX。该9个瓶中稀释后的蓝藻水华的叶绿素a、总氮和总磷浓度情况见表1。初始的蓝藻水华中微囊藻生物量占比超过99％，仅含少量的鱼腥藻和颤藻个体。
表1：各玻璃瓶中蓝藻水华的叶绿素a、总氮和总磷浓度
| 编号 | 叶绿素a(μg/L) | 总氮(mg/L) | 总磷(mg/L) |
| I | 100.5 | 2.81 | 0.23 |
| II | 210.3 | 6.29 | 0.54 |
| III | 310.0 | 11.05 | 0.85 |
| IV | 370.6 | 12.83 | 1.03 |
| V | 426.3 | 14.52 | 1.21 |
| VI | 482.6 | 16.24 | 1.38 |
| VII | 530.7 | 17.90 | 1.54 |
| VIII | 593.3 | 20.03 | 1.72 |
| IX | 648.9 | 22.01 | 1.89 |
9个实验瓶均放置在玻璃温室中进行实验，玻璃温室的四周有通风口，且利用遮阳网对玻璃温室遮光，遮光率为85％。并对每个瓶中曝气，曝气方式是使用一个气泡石进行空气曝气，各瓶中曝气量是0.5m3/h。实验共进行3个月，实验期间玻璃瓶中夜间和白天的水温变化范围为22～36℃。
实验期间，取水样在显微镜下查看藻类群落结构，进行至第18天时编号为III、IV、V和VI的4个玻璃瓶的微囊藻细胞群体中明显出现了硅藻的生长，而编号为I、II、VII、VIII和IX的5个玻璃瓶没有出现明显的硅藻生长，编号为I、II的瓶中出现了绿藻的生长，编号为VII、VIII和IX瓶中继续是大量微囊藻的生长。至第70天时编号为III、IV、V和VI的4个玻璃瓶中仍然能找到少量硅藻，其中硅藻的优势种类均是菱形藻。且出现的硅藻主要与微囊藻群体紧挨在一起，即主要附着生长在微囊藻群体上，游离态生长的硅藻细胞较少，硅藻生长的高峰时期，单个微囊藻群体中出现的菱形藻细胞数量最多可以达到数十个。其中，图1为实验瓶中出现在微囊藻群体中生长硅藻的显微镜下400×的照片。
实施例2
在炎热的8月份从发生蓝藻水华的水产养殖池塘水面用150目滤网捞取蓝藻门微囊藻属水华(蓝藻水华)，获得浓缩的蓝藻水华浆，然后用自来水稀释获得稀释后的蓝藻水华，将稀释后的蓝藻水华转移至6个10L的透明广口玻璃瓶中，该6个瓶的标号依次为I、II、III、IV、V和VI，该6个瓶中稀释后的蓝藻水华的叶绿素a、总氮和总磷浓度情况见表2。
表2：各玻璃瓶中蓝藻水华的叶绿素a、总氮和总磷浓度
| 编号 | 叶绿素a(μg/L) | 总氮(mg/L) | 总磷(mg/L) |
| I | 335.0 | 12.05 | 0.90 |
| II | 352.1 | 12.46 | 0.93 |
| III | 341.6 | 12.40 | 0.92 |
| IV | 450.6 | 15.83 | 1.26 |
| V | 460.3 | 15.92 | 1.30 |
| VI | 475.6 | 16.14 | 1.34 |
6个实验瓶均放置在玻璃温室中进行实验，玻璃温室的四周有通风口，且利用遮阳网对玻璃瓶区域遮光，遮光率为80％。并对每个瓶中曝气，曝气方式是使用一个气泡石进行空气曝气，各瓶中曝气量是0.3m3/h。实验共进行75天，实验期间玻璃瓶中夜间和白天的水温变化范围为19～36℃。
实验期间，取水样在显微镜下查看藻类群落结构，进行至第18天时6个玻璃瓶的微囊藻细胞群体中均明显出现了硅藻的生长。至第70天时6个玻璃瓶中仍然能找到少量硅藻，其中硅藻的优势种类均是菱形藻。且出现的硅藻主要与微囊藻群体紧挨在一起，即主要附着生长在微囊藻群体上，游离态生长的硅藻细胞较少。硅藻生长的高峰时期，单个微囊藻群体中出现的菱形藻细胞数量最多可以达到数十个。其中，图2为实验瓶中出现在微囊藻群体中生长硅藻的显微镜下400×的照片。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (2)
1.一种蓝藻门微囊藻水华中出现硅藻生长的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先从发生蓝藻门微囊藻属水华的富营养湖泊或养殖池塘水体中，通过滤网浓缩和自来水稀释获得蓝藻水华，控制所述蓝藻水华水体的初始叶绿素a浓度为310～500μg/L，总氮(TN)浓度为11.0～16.5mg/L，总磷(TP)浓度为0.85～1.40mg/L；
(2)将该蓝藻水华放在遮光环境中的敞口容器内进行空气曝气，曝气量为0.3～0.5m3/h，环境遮光率为室外自然光照的80％～85％，敞口容器中水体温度为19～36℃；培养1～100天，蓝藻水华中出现硅藻生长；其中：
培养18天后，蓝藻水华中微囊藻细胞群体中出现硅藻生长，且硅藻个体附着生长在微囊藻群体中；
培养18～70天，硅藻与蓝藻共生存，且每个微囊藻群体中能附着生长数个甚至几十个硅藻细胞；
培养70天后，当水体叶绿素a浓度降低至100μg/L时硅藻含量明显减少。
2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述硅藻的优势种类为菱形藻。
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