叶绿素荧光参数对氮、磷限制响应及其在赤潮生消过程中变化特征的研究

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1、谨以此论文献给我的家人和我的求学生涯---------王昭玉叶绿素荧光参数对氮、磷限制的响应及其在赤潮生消过程中的变化特征研究摘要海洋中浮游植物的生长经常受到营养盐的限制。许多方法可以用来判断限制因子，但往往由于参数测定复杂，不同微藻之间存在差异等原因，主要用于室内研究。对于现场海域而言，目前主要根据水体中营养盐的浓度和比例、营养盐添加后叶绿素a（Chla）的变化情况来判断限制因子。然而，虽然前一种方法速度较快，但是不同浮游植物对N、P的需求不尽相同，最适氮磷比也有差异，该方法只是按照一个固定的营养盐浓度和比例来判断，因此只是一个粗略的估计。而后一种方法，只是告诉我们随着

2、浮游植物的继续生长，哪种营养元素可能会被首先耗尽，不能反映调查区域现场原位的营养状态，且一般需要几天的时间才能得出结论。因此，迫切需要建立一个快速、可靠的方法来判断现场原位营养盐的限制情况。活体叶绿素荧光是研究光合作用的有效探针，可以快速、简便、无损伤的探测植物的光合生理状况以及各种外界因子对其产生的细微影响。其中，最常用的荧光参数为光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光化学量子产量（Fv/Fm）。已有研究表明，Fv/Fm对营养盐限制存在响应。但就目前来看，室内研究主要以饵料藻和淡水藻为主，近海常见藻种研究较少，且较少关注处于限制条件下的微藻重新添加营养盐后，Fv/Fm在恢复过程中的

3、变化情况。现场海域，Fv/Fm已被认为是一个研究Fe限制的良好指标，然而应用Fv/Fm研究常量营养盐限制的报道较少，且虽有成功的案例，但结论并不统一。此外，现场海域情况复杂，除了营养盐，其他环境因子如温度、光照等同样会对Fv/Fm产生影响。而且，天然水域中同时存在多种浮游植物，群落结构也会引起Fv/Fm数值的变化。因此如何利用Fv/Fm来判断现场海域常量营养盐的限制情况，仍需进一步研究。此外，赤潮监测过程中，浮游植物种类组成、细胞数量等参数测量必不可少，但这些参数传统的测量方法耗时较长，降低了赤潮监测的时效性。因此需要确立一个快速、可靠的指标，为赤潮的现场实时监测服务。F

4、v/Fm测量快速、简便。I已有研究表明，赤潮生消过程中其存在变化情况。然而目前相关报道较少，仍需进一步研究。本文采用室内培养与现场实验相结合的方法，室内选择7种我国近海常见微藻，观察了Fv/Fm对N、P限制的响应，尝试运用该参数来判断N、P限制；并将该方法应用到现场海域，判断了青岛近海的N、P限制情况。此外，以长江口邻近海域为研究区域，报道了赤潮生消过程中Fv/Fm的变化情况，尝试将该参数作为一个赤潮现场快速监测的辅助指标，为赤潮的研究提供基础资料。得到的主要结论如下：1、室内培养条件下7种海洋微藻Fv/Fm对N、P限制的响应（1）以中肋骨条藻（Skeletonemaco

5、statum）、旋链角毛藻（Chaetoceroscurvisetus）、微小原甲藻（Prorocentrumminimum）、裸甲藻（Gymnodiniumsp.）、盐生杜氏藻（Dunaliellasalina）、球等鞭金藻3011（Isochrysisgalbana）、隐藻1533（Rhodomonassp.）7种微藻为研究对象，分别在缺少N或P的条件下培养数天，Fv/Fm均逐渐下降。之后随着限制性营养盐的重新添加，与对照组相比，各微藻的Fv/Fm在5h~24h之内便开始显著升高（P<0.05），18h~72h之内恢复到营养盐充足时的水平；而添加其他非限制性营养盐，F

6、v/Fm在整个测定过程中与对照组相比没有明显差异（P>0.05）。Chla对限制性营养盐的添加同样存在响应，但其响应时间大多晚于Fv/Fm的时间。此外，不同微藻，Fv/Fm的最大值不尽相同。（2）根据上述结果可以推出，在浮游植物群落结构没有发生显著变化的前提下，可以根据营养盐添加后Fv/Fm的变化情况来判断现场海域是否受到N、P的限制：添加某种营养盐后，与对照组相比，如果Fv/Fm显著升高，则说明此种营养盐为限制因子；相反的，如果Fv/Fm没有显著差异，则说明此种营养盐为非限制因子。该方法速度较快，与通过营养盐加富后Chla的变化来判断限制因子相比，更加快速。2、青岛近海

7、Fv/Fm对N、P限制的响应2009年夏季在青岛近海A、B两个站位采集水样，进行了6次N、P加富实验，利用上述方法以及营养盐的浓度和比例、营养盐加富后Chla的变化情况，三种方法来判断该区域是否受到N、P的限制。结果显示：II（1）7月24日，水体中PO4-P的浓度、Fv/Fm处于较低水平，24h后Fv/Fm、Chla对P的添加存在响应，P为限制浮游植物生长的营养因子。8月4日，PO4-P的浓度依然处于限制水平，DIN的浓度大幅下降，B站位只有加N+P组的Fv/Fm与对照组相比显著升高，说明浮游植物的生长受到N、P的共同限制。