（河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453007）

微囊藻是一類(lèi)全球性分布的藍(lán)藻，在我國(guó)大部分富營(yíng)養(yǎng)化水體中，銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)在數(shù)量和發(fā)生頻率上均占優(yōu)勢(shì)[1]。銅綠微囊藻的大量繁殖不僅使水體溶解氧含量下降，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，而且能釋放對(duì)其他生物有害的微囊藻毒素，是飲用水污染的來(lái)源之一，因此，抑制有害藍(lán)藻繁殖，控制水華暴發(fā)，已成為近年面臨的挑戰(zhàn)。普通小球藻(Chlorella vulgaris)是養(yǎng)殖水體的常見(jiàn)有益藻種之一[2]。小球藻生長(zhǎng)旺盛并成為優(yōu)勢(shì)種是良好水質(zhì)的重要標(biāo)志。因此，在漁業(yè)水體尤其是養(yǎng)殖水體中，如何有效抑制銅綠微囊藻等有害藍(lán)藻，促進(jìn)普通小球藻等綠藻生長(zhǎng)繁殖成為一個(gè)重要課題。

20世紀(jì)30年代以來(lái)，一些專(zhuān)家學(xué)者在水生植物分泌具有抑藻活性的物質(zhì)篩選、提取和鑒定方面做了大量工作[3]。穗花狐尾藻是淡水湖泊中常見(jiàn)的沉水植物，Nakai等研究發(fā)現(xiàn)狐尾藻分泌的多酚化合物能抑制藍(lán)藻生長(zhǎng)，并且進(jìn)一步證明其中含有焦酚等多酚類(lèi)物質(zhì)[4]。盡管已有研究證明焦酚對(duì)藍(lán)藻較強(qiáng)的抑制效果，但對(duì)綠藻的影響還不清楚。我們的前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堿度增加可促進(jìn)焦酚對(duì)藍(lán)藻的抑制，不同堿度條件下綠藻對(duì)焦酚的響應(yīng)還不清楚。

1 材料與方法

1.1 材料及培養(yǎng)條件

實(shí)驗(yàn)所用藻種普通小球藻來(lái)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所培養(yǎng)物保藏中心淡水藻種庫(kù)。保種和實(shí)驗(yàn)期間均用無(wú)菌BG11培養(yǎng)基，在2000lx，12h:12h光暗比，(25±1)℃的條件下培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)所選化感物質(zhì)焦酚購(gòu)自Sigma-Aldrich公司(美國(guó))，F(xiàn)olin-Ciocalteu試劑購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司(中國(guó))。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)以綠藻中的普通小球藻為受試藻，設(shè)置焦酚處理組和對(duì)照組，處理組焦酚濃度均為5.0 mg L-1，分別設(shè)置0.38、1.51和6.04 mmol L-1等3個(gè)堿度水平，表示為0.38+、1.51+、6.04+。對(duì)照組堿度水平為0.38 mmol L-1，無(wú)焦酚添加。每組三個(gè)平行，實(shí)驗(yàn)采用100 mL培養(yǎng)體系，試驗(yàn)期間，每天早晚手動(dòng)搖動(dòng)錐形瓶各一次，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，減少藻類(lèi)下沉和貼壁效應(yīng)。

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的第0、3、6、9天分別取樣測(cè)定各實(shí)驗(yàn)組的藻細(xì)胞密度、培養(yǎng)液pH值，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)測(cè)定培養(yǎng)液堿度。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)的測(cè)定指標(biāo)包括pH值、碳酸鹽堿度、碳酸氫鹽堿度、總堿度、以及普通小球藻細(xì)胞密度。其中，pH值采用酸度計(jì)測(cè)量，顯微鏡計(jì)數(shù)法測(cè)量藻細(xì)胞密度，堿度采用酸堿滴定法測(cè)定[5]。抑制率為對(duì)照組與處理組細(xì)胞密度差值占對(duì)照組的百分比。

2 結(jié)果

2.1 不同堿度水平下焦酚對(duì)普通小球藻的影響

圖1顯示，焦酚對(duì)普通小球藻的生長(zhǎng)有一定影響，但不同堿度下影響程度不同。在0～6天，當(dāng)堿度為0.38、1.51和6.04 mmol L-1時(shí)焦酚均能顯著抑制普通小球藻生長(zhǎng)。在第6～9天，當(dāng)堿度為6.04 mmol L-1時(shí)，焦酚不再抑制普通小球藻生長(zhǎng)。從圖2可以看出，三種堿度在0～3天的抑制率均隨時(shí)間不斷增加，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期第3天的抑藻效果最好。6.04+實(shí)驗(yàn)組在第3天抑制率達(dá)到最高。在第3～9天，0.38+、1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組的抑制率都有所下降，但6.04+實(shí)驗(yàn)組下降幅度較大，在第9天，6.04+實(shí)驗(yàn)組的抑制率為-3.0%，與對(duì)照組相比表現(xiàn)出對(duì)小球藻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。

圖1 不同堿度水平5 mg L-1焦酚作用下普通小球藻的生長(zhǎng)曲線(xiàn)，0.38+、1.51+、6.04+分別表示堿度為0.38、1.51和6.04 mmol L-1的焦酚處理組，下同F(xiàn)ig.1 The growth curves of Chlorella vulgaris exposed to 5 mg L-1pyrogallol at different alkalinity levels,0.38+,1.51+and 6.04+respectively represent pyrogallol treatment groups with alkalinity of 0.38,1.51 and 6.04 mmol L-1.The same below

圖2 不同堿度水平下5 mg L-1焦酚對(duì)普通小球藻的生長(zhǎng)抑制率Fig.2 The growth inhibition rate of 5 mg L-1 pyrogallol on C.vulgaris at different alkalinity levels

2.2 pH值和堿度的變化

實(shí)驗(yàn)初期，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的堿度不同，pH值也不同，堿度越大的實(shí)驗(yàn)組，pH值越高。

從圖3可以看出初始?jí)A度較大的實(shí)驗(yàn)組，pH值較高。1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組由于實(shí)驗(yàn)初期堿度較大，則pH值開(kāi)始較大，但在第0～3天，pH值下降，第3～9天，pH值緩慢增加。1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組在第9天的pH值分別為8.53和9.14，低于第0天的pH值（8.83、9.44）。對(duì)照組和0.38+實(shí)驗(yàn)組的pH值隨著暴露時(shí)間的增加逐漸增加，在整個(gè)試驗(yàn)周期對(duì)照組的pH值大于0.38+實(shí)驗(yàn)組。

圖3 不同堿度水平5 mg L-1焦酚作用下培養(yǎng)液中pH值的變化動(dòng)態(tài)Fig.3 Changes of pH value in culture solution exposed to 5 mg L-1pyrogallol at different alkalinity levels

圖4表明了各實(shí)驗(yàn)組中總堿度、碳酸鹽堿度和碳酸氫鹽堿度的變化情況，總堿度和碳酸氫鹽堿度的變化趨勢(shì)一致。在實(shí)驗(yàn)第0天，對(duì)照組、0.38+、1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組的總堿度分別為0.40、0.40、1.46、5.99 mmol L-1，添加堿度和實(shí)測(cè)總堿度大致相同，對(duì)照組和0.38+實(shí)驗(yàn)組只存在碳酸氫鹽，但是1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組，堿度由碳酸鹽和碳酸氫鹽組成。第9天，對(duì)照組、0.38+、1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組的總堿度分別為1.55、1.08、2.55、7.07 mmol L-1，對(duì)照組和0.38+實(shí)驗(yàn)組同樣只存在碳酸氫鹽，并且碳酸氫鹽的堿度增加，1.51+和6.04+實(shí)驗(yàn)組的碳酸鹽堿度降低，碳酸氫鹽堿度增加。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期碳酸氫鹽占主導(dǎo)地位，碳酸氫鹽堿度和總堿度的變化趨勢(shì)一致。

3 討論

近年來(lái)化感效應(yīng)抑制水體中的水華藻類(lèi)頗受關(guān)注，一些水生植物通過(guò)向水中分泌化感物質(zhì)來(lái)抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)[6]。焦酚是一種植物化感作用合成并釋放到環(huán)境中的帶有多個(gè)羥基的多酚類(lèi)化感物，已有研究表明焦酚對(duì)藍(lán)藻中的銅綠微囊藻和綠藻中的小球藻都具有抑制作用[7]。但在不同堿度水平下焦酚對(duì)兩種藻的影響趨勢(shì)不同。隨著堿度的增加焦酚對(duì)銅綠微囊藻的抑制作用增強(qiáng)，但堿度為6.04 mmol L-1時(shí)，第9天的普通小球藻細(xì)胞密度大于對(duì)照組，焦酚不再抑制普通小球藻生長(zhǎng)。銅綠微囊藻和普通小球藻分別為藍(lán)藻和綠藻的常見(jiàn)藻類(lèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)堿度水平進(jìn)一步增強(qiáng)焦酚對(duì)藍(lán)藻的選擇性抑制，對(duì)有效控制藍(lán)藻水華意義重大。

溶解于水體中的無(wú)機(jī)碳共有4種存在形式：CO2、H2CO3、CO32-和HCO3-，它們之間存在著一定的動(dòng)態(tài)平衡轉(zhuǎn)化關(guān)系。影響實(shí)驗(yàn)組pH值變化的因素有2個(gè)作用相反的方面，分別是藻類(lèi)光合作用吸收利用無(wú)機(jī)碳源（CO2和HCO3-）和藻類(lèi)呼吸作用釋放CO2。藻類(lèi)生長(zhǎng)過(guò)程中，利用水體中游離態(tài)CO2和HCO3-進(jìn)行光合作用，H+濃度減少，故pH值增大。而藻類(lèi)呼吸過(guò)程釋放二氧化碳，pH值將下降。圖3中不同實(shí)驗(yàn)組的pH值變化就是這兩個(gè)過(guò)程的綜合作用結(jié)果。pH值升高，表明這個(gè)時(shí)期普通小球藻生長(zhǎng)旺盛，生長(zhǎng)過(guò)程吸收利用二氧化碳和碳酸鹽對(duì)水中pH值的影響比呼吸過(guò)程釋放二氧化碳的影響大，pH值下降時(shí)作用機(jī)制則相反。

堿度是水體綜合性特征指標(biāo)，代表能被強(qiáng)酸滴定的物質(zhì)的總和，是金屬離子以及CO32-和HCO3-水解導(dǎo)致的pH值變化[8]。大多自然水體堿度為2.0～2.5mmol L-1，pH為6.5～8.5，呈弱堿性[9]。已有研究表明小球藻較適宜在弱堿環(huán)境中生長(zhǎng)[10]，實(shí)驗(yàn)表明，pH在7.17～9.14的范圍內(nèi)普通小球藻的細(xì)胞密度均有不同程度的變化，pH從低到高，普通小球藻細(xì)胞密度呈拋物線(xiàn)變化，其中pH在9.14時(shí)達(dá)到最高，表明小球藻較適宜在弱堿環(huán)境中生長(zhǎng)。所以實(shí)驗(yàn)選取0.38、1.51和6.04mmol L-1的堿度，不僅有利于觀(guān)察不同堿度下普通小球藻對(duì)焦酚的響應(yīng)機(jī)制，更有利于將此應(yīng)用到自然水體的藻相調(diào)控。

4 結(jié)論

堿度水平會(huì)影響焦酚對(duì)普通小球藻的作用效果，0.38和1.51mmol L-1堿度水平下焦酚顯著抑制普通小球藻生長(zhǎng)，暴露9天后抑制率分別為45.0%和 49.0%，而堿度為6.04mmol L-1時(shí)焦酚抑制率為-3.0%，普通小球藻細(xì)胞密度高于對(duì)照組。這與我們前期對(duì)銅綠微囊藻的研究結(jié)果不同，高堿度水平下焦酚對(duì)銅綠微囊藻抑制作用增強(qiáng)，對(duì)普通小球藻抑制作用減弱，為藍(lán)藻水華的選擇性生態(tài)控制提供了思路。