滴水觀音不同器官浸出液對銅綠微囊藻、針桿藻化感作用研究*

朱 佳，趙靜靜，汪小雄

滴水觀音不同器官浸出液對銅綠微囊藻、針桿藻化感作用研究*

朱 佳1*，趙靜靜2，汪小雄1

（1.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 深圳 518055；2.廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

為研究滴水觀音對銅綠微囊藻、針桿藻的化感作用，利用根、莖、葉不同器官浸出液，測定對藻類葉綠素a含量的影響．結(jié)果表明：根浸出液對實(shí)驗(yàn)藻表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制作用；葉浸出液對實(shí)驗(yàn)藻均表現(xiàn)為化感抑制作用，葉浸出液的化感抑制能力高于根浸出液，對銅綠微囊藻的化感抑制隨著濃度的增加逐漸的增強(qiáng)，第18 d、葉片浸出液濃度為10 g/L時(shí)，對微囊藻和針桿藻的抑制率分別為93%和58%；莖浸出液的化感作用對藻類表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且對微囊藻的化感促進(jìn)效果強(qiáng)于針桿藻．

滴水觀音；銅綠微囊藻；針桿藻；化感作用

化感作用控藻是近年來發(fā)展起來的新型生物控藻技術(shù)，具有高效、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外受到關(guān)注[1-3]，目前，化感控藻研究主要集中在水生植物方面，包括沉水植物、浮葉植物和挺水植物[4]．活體水生植物進(jìn)行富營養(yǎng)化水體的處理，其治理不僅受水體所處環(huán)境的溫度、光照、水質(zhì)等因素影響，而且還可能受浮游藻類帶來的營養(yǎng)、光照、以及空間競爭的沖擊，因而水生植物存活率低，浮游藻類的過量增殖無法得到控制[5]．利用陸地植物控藻，目前已有的研究主要有大麥、水稻、小麥等農(nóng)作物秸稈，以及橡樹、辣木等森林資源，較為成功的例子為大麥秸稈控藻[4]．然而，利用陸生花卉植物來抑制藻類生長報(bào)道并不多，花卉植物控藻，可以將治污和營造生態(tài)景觀融為一體．

本文研究滴水觀音根、莖、葉不同部位浸出液對湖泊、水庫中生長比較有優(yōu)勢的2種藻：藍(lán)藻——銅綠微囊藻、硅藻——針桿藻的葉綠素a含量的影響，為利用花卉植物浸出液化感物質(zhì)控制藻類的生長提供理論依據(jù)與實(shí)際指導(dǎo)．

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

銅綠微囊藻、針桿藻取種于清華大學(xué)深圳研究院，在實(shí)驗(yàn)室光照培養(yǎng)箱中擴(kuò)大培養(yǎng)用于實(shí)驗(yàn)，滴水觀音購于深圳市花卉中心，沖洗干凈備用．

滴水觀音根、莖、葉器官用自來水沖洗24 h后置于無菌玻璃缸，采用BG11/D1培養(yǎng)液培養(yǎng)2 d，消除外界條件對干擾．將根、莖、葉分離，切塊5 mm×5 mm，將器官不同部分各50 g加適量BG11/D1培養(yǎng)基在100 ℃的水浴鍋煮沸3 h，用研缽進(jìn)行研磨，培養(yǎng)基浸泡使其總體積為500 mL，浸提48 h后，離心去殘?jiān)锨逡河枚繛V紙過濾，經(jīng)孔徑為0.26 μm 濾膜減壓抽濾，排除微生物的影響，浸提液濃度為100 g/L，儲存在0～4 ℃冰箱備用．

1.2 藻種及培養(yǎng)

采用滅菌后的BG11/D1培養(yǎng)基培養(yǎng)銅綠微囊藻，將藻液培養(yǎng)基放置在光照培養(yǎng)箱中，生長溫度26 ℃，光照強(qiáng)度3000 LX，光暗周期12 h:12 h，待生長至對數(shù)生長期用于實(shí)驗(yàn)．

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)共設(shè)置1個(gè)對照組和5個(gè)質(zhì)量濃度梯度組（2、4、6、8、10 g/L，以鮮重計(jì)），在無菌條件下，將處在對數(shù)生長期的藻種銅綠微囊藻、針桿藻各2 m L接種到500 mL的錐形瓶內(nèi)，加入培養(yǎng)基使培養(yǎng)體系總體積為200 mL，初始密度設(shè)定為104～105cell·mL-1，對照組添加BG11/D1培養(yǎng)基到200 mL，每組設(shè)置3個(gè)平行樣，置于光照培養(yǎng)箱中，人工震蕩每天2次并交換位置培養(yǎng)．

研究表明，藻細(xì)胞濃度與懸浮液中葉綠素a含量呈線性關(guān)系，可用葉綠素a含量間接反映活體藻細(xì)胞數(shù)量[6-9]，葉綠素a使用浮游植物熒光分類儀（德國WALZ，PHYTO-PAM）測定．浸出液對藻類的抑制率（IR）由式（1）計(jì)算：

式中，N為實(shí)驗(yàn)室組藻葉綠素a含量；N0為對照組藻的葉綠素a含量．

2 結(jié)果與分析

2.1 滴水觀音根浸出液對不同藻類的化感抑制作用

為研究根浸出液不同添加濃度下抑藻效果，18 d內(nèi)定期取樣考察藻類生物量變化（以Chl a表示）．對銅綠微囊藻化感作用如圖1a所示，從圖中可以看出，與對照組比較，低濃度浸出液（2～4 g/L）實(shí)驗(yàn)前4 d有一定的抑制作用，第5 d起刺激了藻的生長，高濃度浸出液（6～10 g/L）從第4 d開始一直為抑制作用．在添加濃度為10 g/L的情況下，第18 d葉綠素a含量為40 μg /L，對照組的含量為231 μg/L，抑制率為83%．

根浸出液對針桿藻化感抑制作用如圖1b所示，從圖中可以看出，低濃度浸出液（2～4 g/L）總體表現(xiàn)對針桿藻的促進(jìn)作用，第18 d時(shí)，葉綠素a的濃度分別為220和217 μg/L，對照組為187 μg/L；高濃度浸出液（6～10 g/L）表現(xiàn)為對藻一定的抑制作用，第18 d葉綠素a濃度為別為113、81、106 μg/L，抑制率分別達(dá)到39%、57%、43%．根浸出液對兩種藻的抑制作用較強(qiáng)，最高抑制率達(dá)80%，但對不同藻的化感抑制能力有區(qū)別．

圖1 滴水觀音根浸出液對銅綠微囊藻和針桿藻葉綠素a含量的影響

2.2 滴水觀音莖浸出液對不同藻類的化感抑制作用

莖浸出液濃度對銅綠微囊藻生長的化感作用如圖2a，從圖中可以看出，與根浸出液化感作用比較，除了濃度為2 g/L的情況下，第18 d的抑制率為15%，其余處理組在培養(yǎng)過程中均表現(xiàn)為一定的促進(jìn)作用，第18 d時(shí)4、6、8、10 g/L處理組葉綠素a濃度分別為100、46、95、123 μg/L，對照組葉綠素a濃度為27 μg/L，促進(jìn)率分別為276%、73%、258%、364%．

莖浸出液對針桿藻的化感作用結(jié)果如圖2b，從圖中可以看出，在各種處理濃度下，莖浸出液對針桿藻生長均表現(xiàn)促進(jìn)作用，但促進(jìn)效果弱于微囊藻，莖浸出液濃度為6 g/L時(shí)，第18 d時(shí)葉綠素a濃度為283 μg/L（對照組為187 μg/L），促進(jìn)率為52%，為最高值．蘆葦?shù)幕凶饔醚芯勘砻鳎o浸出液對蛋白核小球藻的化感作用表現(xiàn)為明顯的抑制，抑制率約80%[10]，原因可能是不同植物對不同藻類不但有化感抑制作用，同時(shí)存在化感促進(jìn)作用．

2.3 滴水觀音葉浸出液對不同藻類的化感抑制作用

葉浸出液對微囊藻生長的化感作用結(jié)果如圖3a，從圖中可以看出，葉浸出液對銅綠微囊藻有較強(qiáng)的抑制作用，且隨著濃度的增加抑制作用逐漸增強(qiáng)．第18 d時(shí)，低濃度浸出液（2～4 g/L），葉綠素a濃度為226、127 μg/L，對照組葉綠素a濃度為231 μg/L，抑制率為2%和45%；高濃度浸出液（6～10 g/L）表現(xiàn)為對藻較強(qiáng)的抑制作用，葉綠素a濃度對應(yīng)為120、105和16 μg/L，抑制率分別為48%、54%和93%．

葉浸出液對針桿藻的化感作用結(jié)果如圖3b，從圖中可以看出，第18 d時(shí)，對照組葉綠素a濃度為187 μg/L，處理組浸出液濃度為10 g/L時(shí)，葉綠素a濃度78 μg/L，抑制率為58%．葉片浸出液對微囊藻和針桿藻化感抑制程度不同，可能是藻種的不同而引起的．

圖2 滴水觀音莖浸出液對銅綠微囊藻和針桿藻葉綠素a含量的影響

圖3 滴水觀音葉浸出液對銅綠微囊藻和針桿藻葉綠素a含量的影響

3 結(jié) 論

滴水觀音根、莖、葉不同器官、浸出液不同濃度、對銅綠微囊藻和針桿藻兩種藻類的化感作用，研究結(jié)果表明：

1）根、葉器官浸出液對銅綠微囊藻和針桿藻均有較強(qiáng)的化感抑制作用，但存在一定的差別：根浸出液對實(shí)驗(yàn)藻表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制作用，而葉浸出液對實(shí)驗(yàn)藻均表現(xiàn)為化感抑制作用．

2）根、葉器官浸出液不同的濃度對實(shí)驗(yàn)藻化感抑制作用表現(xiàn)不同的，葉浸出液的化感抑制能力高于根浸出液，對銅綠微囊藻的化感抑制隨著濃度的增加逐漸的增強(qiáng)，第18 d、浸出液濃度為10g/L時(shí)，對微囊藻和針桿藻的抑制率分別為93%、58%．

3）莖浸出液的化感作用對實(shí)驗(yàn)藻表現(xiàn)為促進(jìn)作用，第18 d、浸出液濃度為10g/L時(shí)，對微囊藻和針桿藻的促進(jìn)率分別為364%和2%，莖浸出液對微囊藻的化感促進(jìn)效果強(qiáng)于針桿藻．

[1] 張彬，王書敏，劉小兵，等．植物化感抑藻物質(zhì)研究[J]．給水排水，2011，37（4）：115-121．

[2] Vyvyan J R. Allelochemicals as leads for new herbicides and agrochemicals[J]．Tetrahedron, 2002，58（9）：1631-1646．

[3] 蘇文，孔繁翔，于洋，等．水稻秸稈浸泡液對銅綠微囊藻生理特性的影響[J]．環(huán)境科學(xué)，2013，34（1）：150-155．

[4] 肖溪．大麥秸稈對藍(lán)藻化感抑制作用與機(jī)理的研究[D]．浙江大學(xué)，2012．

[5] 胡光濟(jì)，侯浩波，張維昊．淡水高等水生植物對浮游藻類化感作用評述[J]．安全與環(huán)境工程，2010，17（4）：3-8．

[6] Zhengwen Gao, Xianjia Peng, Hongmei Zhang, et al. Montmorillonite-Cu (Ⅱ)/Fe(Ⅲ)oxides magnetic material for removal of cyanobacterial Microcystis aeruginosa and its regeneration[J]．Desalination，2009，247（1/2/3）：337-345．

[7] Jenjeng Chen, Hsuanhsien Yeh. The mechanisms of potassium permanganate on algae removal[J]．Water Research, 2005，39（18）：4420-4428．

[8] 鄒華，潘綱，陳灝．離子強(qiáng)度對粘土和改性粘土絮凝去除水華銅綠微囊藻的影響[J]．環(huán)境科學(xué)，2005，26（2）：148-151．

[9] 徐鵬飛，汪蘋，劉堃．超聲波法對微囊藻的去除和抑制作用研究[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（2）：48-52．

[10] 李鋒民，胡洪營．大型水生植物浸出液對藻類的化感抑制作用[J]．中國給水排水，2004，20（11）：18-21．

Allelopathic Effect on Microcystis aeruginosa and Synedra acusvar by Different Organs’ Extract of A. Macrorrhiza

ZHU Jia1＊, ZHAO Jingjing2, WANG Xiaoxiong1

（1. College of Architecture and Environment, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055; 2. College of Civil Engineering, Guangzhou University，Guangzhou, Guangdong 510006,China）

In order to study the allelopathic effect on M. aeruginosa and S. acusvar by different concentrations of A. macrorrhiza organs’ extract, chlorophyll, a content of algae, was investigated by the root, stem, leaf of A. macrorrhiza. The results show that: root extract on experimental algae showed inhibitory effect of low concentration, high concentration of promotion, and leaf extract on experimental algae showed allelopathic inhibition. Leaf extract of allelopathic inhibitory ability is higher than root extract. The allelopathic inhibition enhanced gradually with increase of concentration. The inhibition rates were 93% and 58% on M. aeruginosa or S. acusvar when the concentration of leaf extract was 10 g/L on 18th day. A. macrorrhiza stem extract promoted the growth of experimental algae, and M. aeruginosa’s effect of promotion is stronger than on S. acusvar.

alocasia macrorrhiza; microsystis aeruginosa; synedra acusvar; allelopathic effect

X524

A

1672-0318（2014）03-0081-04

2014-03-17

*項(xiàng)目來源：公益性行業(yè)水利科研專項(xiàng)資助項(xiàng)目（201301047）

朱佳（1965-），女，吉林人，環(huán)境工程博士，高級工程師，主要研究方向：水污染控制及資源化．