低盐在短时间内对绿潮浒苔(Ulva prolifera)氮磷吸收的动态影响

我国黄海出现的绿潮发源于黄海南部苏北辐射沙洲紫菜养殖区,苏北沙洲区濒临的沿岸河网众多,来自沿岸径流的淡水携带大量氮磷等营养盐间歇性入海,导致海水的富营养化并伴随着盐度的周期性波动。本研究通过模拟实验研究低盐度(15和5)对浒苔吸收氮盐(NO_3~–-N和NH_4~+-N)和磷盐(PO_4~(3–)-P)的影响,主要发现:与盐度30相比,在低盐度(15和5)时,浒苔对NO_3~–-N的1h最大吸收速率(V_(max))和亲和力(V_(max)/Ks)分别提高280%和350%左右,半饱和常数(Ks)下降15%左右,并能够维持对NO_3~–-N的高效吸收(24h);盐度15和5时,浒苔对NH_4~+-N的1h最大吸收速率(V_(max))分别提高40%和200%,亲和力(V_(max)/Ks)分别提高20%和180%, Ks分别提高15%和30%,但是盐度降低对NH_4~+-N的长效吸收产生负面影响,甚至在盐度5条件下出现吸收高浓度NH_4~+-N后再释放的现象;与盐度30相似,盐度15条件下浒苔能够快速吸收PO_4~(3–)-P,而盐度5则导致藻细胞内的PO_4~(3–)-P在早期阶段快速流失,并在后期不能有效吸收PO_4~(3–)-P。本实验的结果表明,降低盐度有利于浒苔对氮源的快速吸收,在盐度15下浒苔能够实现对硝酸盐和磷盐的高效吸收。     

营养盐对浒苔生长影响的围隔生态实验

2008年6月在青岛近海围隔实验研究了营养盐对浒苔生长的影响。结果表明,添加营养盐的围隔浒苔湿重生物量明显高于未添加营养盐的对照组和海区实验组。一次性添加f/2配方的营养盐和一次性添加N的2组浒苔日均相对增长率分别达10%和9%,围隔外海区对照只达4%。浒苔可在短期内快速大量地吸收营养盐,一次性添加f/2配方的营养盐储备液(水体浓度约f/8)的围隔中,浒苔24 h内对N和P的吸收速率分别为9.25μmol.g-1.h-1、0.63μmol.g-1.h-1。丰富的营养盐能够促进浒苔的迅速生长,营养盐的种类和浓度对浒苔的生长影响显著,种类多、浓度高的营养盐环境有利于浒苔生长。相对于NH4-N和PO4-P,充足的N源是浒苔快速生长的重要影响因素。     

花生壳及中药渣混合生物炭对铅污染土壤的修复研究

以花生壳和中药渣为原料,于400℃下热解制备生物炭,并将两者按1∶1(w∶w)比例混合作为修复剂用于Pb污染土壤修复,研究发现,土壤总Pb含量为1 000mg·kg~(-1)时,生物炭添加量为5%(w/w)时,土壤pH增加了0.93个单位,有效态Pb含量降低了90%,印度芥菜(Brassica juncea L.)的生物量和株高分别提高了35%和57%,植株中Pb含量减少了83.3%~84.2%。由于根际作用的影响,印度芥菜根际土pH下降了0.43~0.57个单位,这可能会使土壤中的Pb被活化,对生物炭固持Pb的作用产生负效应。然而,研究中发现,在5%的生物炭添加量下,虽然根际土pH下降,但根际土与非根际土的有效态Pb含量无显著性差异,表明在这样的试验条件下,生物炭对土壤中Pb的固持作用占主导。这些研究结果为开发适宜于重金属污染土壤修复的功能生物炭以及生物炭技术建立提供了重要的理论数据。     

柚皮生物炭对土壤中磷吸附能力的影响

以农业废弃物柚子皮为原料,在300和600°C下制备得到2种柚皮生物炭(BC300和BC600)。运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时从吸附动力学以及吸附热力学角度探讨生物炭对土壤磷的吸附能力。结果表明,随制备温度升高,柚皮生物炭芳香性增强,极性减弱。土壤对磷的吸附量随生物炭施加量增加而降低,且添加BC300的土壤对磷的吸附量高于添加BC600的土壤。准二级动力学方程和Freundlich等温方程可较好描述添加生物炭土壤对磷的吸附动力学和吸附等温行为。热力学计算结果表明,添加生物炭土壤对磷的吸附是吸热和熵增加的自发过程。柚皮生物炭可减少土壤对磷的固定,提高土壤磷的有效性,对于改良土壤具有一定的潜力。     

不同体系改性粘土对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体去除及萌发的影响

本文研究了2种无机改性粘土在3种不同改性配比下对浒苔微观繁殖体去除效果及萌发的影响。结果发现,去除率随改性粘土及改性剂用量的增加而升高,相同条件下硫酸铝(AS)改性粘土对浒苔微观繁殖体的去除效果优于聚合氯化铝(PAC)改性粘土,其中1:5 PAC改性粘土在0.5 g/L时去除率为62%,AS改性粘土则可达到80%。添加改性粘土后上层水体中浒苔微观繁殖体相对萌发率随改性粘土及改性剂用量的升高而降低,总体系相对萌发率表现为先升后降趋势,在改性剂浓度为0.1 g/L时相对萌发率达到最高。两种改性体系中微观繁殖体在1:3配比、1.0 g/L浓度下均未能萌发。该结果显示,改性粘土可以有效去除浒苔微观繁殖体并抑制其萌发,这为我国绿潮灾害的防控提供了一种新思路。     

不同营养盐条件下浒苔的生长

2008年6月青岛近海发生了大规模浒苔绿潮,现场取样后在实验室进行不同营养盐条件下浒苔的生长速率研究.结果显示,青岛近岸海水不添加营养盐的对照组,浒苔平均每天的相对增长率3.85%;按每次添加10 μmol/L和50 μmol/L的2个加N组,浒苔平均相对增长率几乎相等,分别为6.31%/d和6.32%/d;按每次添加1 μmol/L的加P组,浒苔平均相对增长率低于加N组的,为5.79%/d;按每次同时加20 μmol/L浓度的N和1 μmol/L浓度的P的实验组,浒苔平均相对增长率与单加N的实验组差别不明显.在加N、加P和加微量元素情况下,平均相对增长率最高,更换培养液的又比不更换培养液的实验组明显高,分别为7.75%/d和6.84%/d.各实验组浒苔最大相对生长率出现在第3天,除对照组外,平均可达27.57%/d.实验表明浒苔对N的需求很高,添加Fe,Mn等微量元素可明显促进浒苔的生长与繁殖.     

浒苔对NH+4-N与NO-3-N吸收的相互作用

在国内首次研究了大型海洋绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)对NH4+-N与NO 3--N两种氮源的选择吸收作用。结果表明:当两种氮源等浓度比例存在时,随着NH4+-N与NO3--N浓度升高,藻体对NH4+-N的吸收速率逐渐升高,而对NO3--N吸收受到抑制;当NO3--N和NH 4+-N高浓度比存在时,藻体对NH4-N的吸收速率随着NO3--N/NH4+-N比例的升高和NH4-N浓度的下降而降低;当NO3--N和NH4+-N低浓度比存在时,藻体对NH+4-N保持较高的吸收速率,而对NO3--N的吸收效率随着NO3--N浓度的降低而降低;浒苔具有同时利用水体中较高浓度的NH+4-N和NO3--N的能力,只有当NH4+-N或NO3--N浓度较低时,才以吸收相对应的氮源为主。这说明浒苔能够快速、大量地吸收水体中氮源,为爆发性增殖贮备物质条件。同时,即便两种氮源同时存在,浒苔对NH+4-N的吸收速率也远高于对NO3--N的吸收速率,因此,控制NH4+-N的大量输入仍是预防浒苔绿潮爆发的关键。     

盐碱土壤修复材料对作物生长影响研究

本实验是利用以牡蛎壳为主要材料的 3种不同用量的盐碱土壤修复材料 ,处理含盐量为 2的低度盐碱土壤 ,对作物油菜的形态及其生理生化指标进行对比测量 ,用以观察此修复材料对盐碱土壤的修复作用。实验表明 ,此修复材料对种植 4 0 d后的油菜的出苗率无显著影响 ,而对叶长、叶宽等形态有明显影响。改良后的盐碱土上生长的油菜的叶绿素含量及叶绿素 a与叶绿素 b的比值均上升 ;叶片类囊体膜 H+ - ATPase活性上升 ,证明此盐碱土壤修复材料对盐碱土壤具一定的修复作用 ,且其修复作用与修复材料的添加用量有关。     

绿藻浒苔对浮游植物群落结构影响研究

为了解浒苔(Enteromorpha prolifera)对浮游植物群落的影响,于2011年7月末在青岛第三海水浴场附近海域,现场采集了浒苔鲜组织和含自然浮游植物群落的海水,进行了10d 的浒苔与浮游植物群落室内受控共培养实验。设计4个处理,包括1个对照组和3个实验组,每个处理设置3个平行。对照组未添加浒苔,实验组分别按照0.8(低)、2.4(中)和7.2 g/L(高)的湿质量进行添加。研究结果表明,在整个共培养期间,硅藻的生长受到了浒苔明显的抑制,在3个不同的实验组细胞丰度显著降低(ANOVA, P<0.05),降幅分别达到84.1%、92.1%和95.3%。优势种长菱形藻(Nitzschia longissima)在高实验组的第10天,细胞丰度更是低至对照组的0.38%。甲藻丰度在各组皆表现出先升高后降低的趋势,优势种利玛原甲藻(Prorocentrum lima)在高实验组的第3天,细胞丰度高达对照组的98.7倍。浒苔通过影响浮游植物细胞丰度和优势种演替,改变了浮游植物的群落结构。高密度浒苔的存在会使浮游植物优势种组成趋于单一,物种多样性程度和群落稳定性大为降低。但是,浒苔对单细胞浮游植物的克生作用可以抑制赤潮藻的过度繁殖,有益于赤潮的生物防治和水域环境的生态修复。     

饲料中添加超微粉碎浒苔对珍珠龙胆石斑鱼生长、非特异性免疫及消化酶活性的影响

浒苔(Enteromorpha prolifera)富含多种营养物质和活性物质,对机体具有抗病助长和影响营养代谢等作用。本研究采用超微粉碎技术加工浒苔,研究其不同添加浓度(0、1%、2%、3%、4%和5%)对珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus lanceolatus♂×Epinephelus fuscoguttatus♀)生长性能、非特异性免疫及肠道消化酶活性的影响。研究显示:(1)与对照组相比,在基础饲料中添加4%的浒苔,显著降低了石斑鱼饵料系数(FCR),提高了增重率(WGR)和特定生长率(SGR)(P0.05)。浒苔的添加对石斑鱼成活率(SR)和肥满度(CF)的影响不显著,对肝体指数(HSI)的影响仅在2%添加量时显著高于对照组(P0.05)。(2)添加4%的浒苔,显著提高了石斑鱼血清中总超氧化物歧化酶(T-SOD)、酸性磷酸酶(ACP)活性(P0.05);血清中的碱性磷酸酶(AKP)活性和ACP活性在5%添加量时达到各组中最大值,显著高于对照组(P0.05);血清中总蛋白(TP)含量在2%和5%添加量时较对照组有显著性提高(P0.05);酚氧化酶(PO)和溶菌酶(LZM)活性受浒苔添加的影响不显著。(3)4%浒苔显著提高了肠脂肪酶、肠胰蛋白酶活性(P0.05),肠总蛋白(TP)含量仅在1%添加量时显著高于对照组(P0.05),浒苔的添加对肠道中淀粉酶活性影响不显著。研究结果表明:超微粉碎浒苔能够显著提高珍珠龙胆石斑鱼的生长性能、肠道消化酶活力及非特异性免疫力,且最佳添加量为4%。     

绿潮藻浒苔微生物高效降解及生物乙醇制备

从绿潮藻暴发海域的底泥和腐烂浒苔(Ulva prolifera)中,筛选出一株可高效降解浒苔纤维素的微生物菌株(F菌株),通过刚果红染色实验以及真菌的ITS分析,鉴定为曲霉属真菌。以浒苔为诱导培养基制备F菌株的粗酶液,测得其滤纸纤维素酶活为34.79 U/m L。在发酵实验中,当酶解条件为6%的粗酶液添加量、反应温度为38℃、反应时间为60 h、pH为6.8时,浒苔纤维素降解效果最好,酶解液发酵乙醇产量最高达到28.98 g/L。     

环境因子对浒苔生长及生源硫释放的影响

近年来,我国黄海海域大规模暴发的绿潮现象对海洋生态环境和海水中的物质迁移转化产生了重要影响。而浒苔作为绿潮暴发过程中的主要藻类,是释放二甲基硫(DMS)的优势藻类,其对海水中硫酸盐吸收转化及生源硫释放发挥着重要作用。本文通过实验室培养探讨了温度、盐度及不同形态氮营养盐对浒苔生长及释放生源硫化物的影响。结果表明,在实验范围内(盐度为25—35,温度为20—25°C),盐度对浒苔生长无明显影响,但盐度增加会促进β-二甲基巯基丙酸内酯(DMSP)的合成。在温度为20°C盐度为35时,DMSP释放达到最大值。温度增加能够促进浒苔的增长,在培养第5天,25°C下浒苔湿重比20°C增加了25%左右。培养液中的DMS含量为20nmol/L左右,约是正常黄海水的4倍,DMSP的浓度更是高于正常海水的数十倍。增加无机氮浓度会促进浒苔的生长及DMS和DMSP的释放,相比之下,NH4+-N比NO3–-N更易被浒苔吸收利用,添加两种氮源组DMS和DMSP的最高含量均比空白组高60%和30%左右。DMS/DMSP的值在10%以内变化,培养过程中DMSP表观降解比AA(丙烯酸)/(AA+DMSP)总体上低于40%。     

海洋弧菌对青岛近岸浒苔暴发的响应研究

本研究拟针对浒苔(Ulva prolifera)暴发过程中微生物群落结构的变化规律进行探索,研究结果将对了解浒苔暴发期间的生物地球化学循环具有重要意义。本研究以海洋弧菌为研究对象,通过原位取样、传统培养以及高通量测序等分子生物学手段,探究青岛近岸浒苔暴发过程中弧菌丰度和群落组成的演替规律。研究结果表明,弧菌丰度随着浒苔暴发出现显著性增加,且主要发生在浒苔暴发末期。浒苔暴发过程中营养物质吸收与释放,特别是浒苔释放的溶解有机物(DOM),使弧菌群落结构出现明显演替,优势类群由浒苔暴发前的灿烂弧菌(Vibrio splendidus)转变为消退后的坎贝氏弧菌(Vibrio campbellii)。另外,温度和SiO₃^2-是影响弧菌丰度和群落组成的重要环境因子。     

浒苔生物肥的制备及其对青菜品质影响的研究

以浒苔(Enteromorpha prolifera)为腐熟原料,利用EM-W菌剂,研究料水比和碳氮比(C/N)对浒苔腐熟的影响。将腐熟完全的浒苔配制成浒苔生物肥,研究其对青菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)品质的影响。结果表明,浒苔腐熟的最佳条件为料水比为1∶2.0、C/N为30∶1。此条件下,浒苔腐熟最高温度到64℃,45℃以上温度维持4~5d,具有升温迅速、温度高、周期短、组织降解彻底、无明显臭味的特点。在种植青菜过程中,施用5t/hm2的浒苔生物肥,相比对照处理组,青菜的鲜重、还原糖和β-胡萝卜素含量分别增加14.4%、25.0%和20.3%,显著增加了青菜的产量、提高了青菜的品质。浒苔肥的利用可减少无机化肥的施用量,改善土壤环境,达到减轻土壤环境污染的目的。     

绿潮迁移过程中环境要素与浒苔藻体生物学特征的相关性分析

浒苔(Ulva prolifera)引起的大规模绿潮起源于黄海南部,在向北迁移过程中生物量迅速扩增,在海州湾附近(35°N左右)迅速增加达到峰值。在绿潮漂浮迁移过程中,海水表层温度、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)和磷酸盐(PO4^3-P-)变化显著。本文以迁移过程中的浒苔为研究对象,分析了环境要素变化与浒苔藻体的生物学特征间的关系。结果显示,随着绿潮的漂浮迁移,浒苔藻体光系统Ⅱ最大光化学量子产量Fv/Fm从0.7逐渐降低至0.45左右,光系统Ⅱ实际光化学量子产量Y(Ⅱ)从0.55逐渐降至0.25左右;硝酸还原酶活性(nitrate reductase activity,NRA)从2.7μmol/L NO2^-/(mg·h)降至0.5μmol/L NO2-/(mg·h)左右;生殖分配率(RA)从15%逐渐上升至50%左右。相关性分析表明,DIN与浒苔藻体的生物学特征相关性呈极显著,表明在漂浮迁移中,DIN对浒苔的生物学特征至关重要。温度对浒苔藻体光合活性和NRA的影响极显著;光照强度对浒苔藻体光合活性的影响极显著,对NRA的影响显著;盐度和PO4^3--P显著影响浒苔藻体的光合活性和NRA,而这四种环境要素与浒苔形成生殖细胞的相关性不显著。本文认为,绿潮漂浮迁移过程中,浒苔藻体光合活性、营养盐吸收等生物学特征对环境中DIN的变化响应最敏感,其他环境要素对浒苔藻体的影响程度大小依次为温度、PO4^3--P、盐度和光照强度。绿潮漂浮迁移过程中环境要素的变化直接影响了浒苔的生长与生殖,尤其是海州湾附近(35°N左右)是浒苔藻体状态改变的分水岭。     

不同模式高盐胁迫对浒苔光台生理及相关基因表达的影响

为探讨高盐及盐度变化对浒苔光合生理的影响以及浒苔在面临高盐胁迫时表现出的耐盐性,本文选取浒苔(Ulva prolifera)为供试材料,设置3个盐度变化处理组:对照组(CK)始终保持盐度25;处理组1(T1)经过盐度30适应3 d后增加到盐度35;处理组2(T2)长期处于盐度35,研究高盐及盐度变化对浒苔生长、光合色素含量、暗呼吸速率和光合放氧速率以及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)和钙调蛋白(CaM)的基因表达量水平的影响。结果表明:与对照组相比,高盐会抑制浒苔的相对生长速率和光合生理,T1、T2处理组均显著抑制浒苔的生长以及净光合作用速率,且T2处理组的抑制作用更强。高盐处理对浒苔光合色素的含量及其比值、暗呼吸速率的影响不显著,但随着藻体的成熟,浒苔光合色素的含量显著降低,并且暗呼吸速率显著增加。高盐也同时影响了rbcL和cam的基因表达水平,比较0、3和6 d三个取样点结果,T1盐度递增组的基因表达量高于T2长期高盐组,盐度逐步提高有利于增加浒苔对高盐度的适应能力。这一结果有助于解释浒苔在形成绿潮草垫以及退潮干出期间对盐度提高的适应。     

饲料中添加浒苔对皱纹盘鲍幼鲍生长、存活及体成分的影响

为探索饲料中添加浒苔对皱纹盘鲍幼鲍生长性能及体成分的影响,向基础饲料中添加0%(对照组)、3%、6%、9%、12%的浒苔粉,配制成5种等氮等能饲料,分别饲喂5组初始平均壳长16.11±0.56 mm、平均体质量0.52±0.06 g的皱纹盘鲍幼鲍,每组设3个重复,每个处理200粒,实验持续60 d。结果显示:饲料中添加3～9%的浒苔,可以促进幼鲍生长及存活,并增大足肌粗蛋白含量;以添加6%浒苔最适,此时幼鲍的存活率、壳长特定生长率、体质量特定生长率、摄食率、饲料转化率、增重率及体质量壳长比分别达到97.3%、0.81%·d~(-1)、2.51%·d~(-1)、4.65%·d~(-1)、50.83%、351.92%、89.8 mg/mm,均显著优于其它实验组(P0.05);粗蛋白含量达到17.21%,也显著高于其它实验组(P0.05);然而,当浒苔添加量达到12%时,则降低了幼鲍生长性能及足肌营养成分含量。实验结果为皱纹盘鲍配合饲料配方研究和浒苔的开发利用提供了科学数据。     

芦苇生物炭对亚甲基蓝的吸附特性研究

本文选取湿地植物芦苇作为原材料,在不同热解温度下(300~600℃),利用限氧升温炭化法制备成生物炭,通过元素分析、比表面积测定、红外光谱分析、X射线衍射分析、Zeta电位等方法研究其物理化学特征以及对亚甲基蓝的吸附特性。研究发现,当固液比为6g·L-1时,芦苇生物炭吸附亚甲基蓝的平衡时间为24h,其中,500℃下热解制备的生物炭吸附能力最强,其最大吸附量达到了5.030mg·g-1;当溶液的初始pH升高时,芦苇生物炭对亚甲基蓝的平衡吸附量随之增加并最终趋向稳定,其最佳pH为8~9;当背景溶液中的离子强度增加时,芦苇生物炭对亚甲基蓝的平衡吸附量略有减少,降幅范围为5%~22%;Langmuir等温线模型对吸附数据具有很好的拟合水平(R20.99),说明芦苇生物炭对亚甲基蓝的吸附为单分子层吸附。     

利用18S rDNA分子方法分析浒苔绿潮过境期间长牡蛎摄食情况的变化

近年来,我国海州湾浒苔暴发呈常态化趋势发展,日益威胁到该海域生态系统的健康。浒苔每年都会由南向北漂移经过平岛海域,在平岛海洋牧场中牡蛎是其重要的经济贝类,具有数量多、分布广、生态种群稳定等特点,浒苔对海洋牧场中这种滤食性经济贝类的影响亟待了解。使用传统的显微镜检测方法并不能准确鉴定出胃含物中有机物碎片成分,而应用DNA条形码技术则可以快速有效的判断这类摄食者的食物碎片来源。在本研究中,采集了浒苔发生前后不同时间的海州湾平岛海域特定区域的牡蛎。通过高通量DNA测序技术研究了其真核食物成分。扩增18S r DNA V4区共得到53347个有效序列短片段,聚类后得到105个类别,主要属于链形植物门(包括轮藻门和有胚植物(现存的陆生植物:苔藓维管植物)两大类)、绿藻门、囊泡虫门、子囊菌门等。其中,5月(WH1)、6月(WH2)、7月(WH3)、10月(WH4)的胃含物样品中分别发现了11、12、11和14个门的生物种类。进一步对WH1—WH4样品属水平进行聚类分析发现真核生物成分表现出显著的季节性差异,但在所有组当中并未发现石莼属或浒苔属成分。WH1样品中梨属和四胞藻纲含量最多。WH2样品中的子囊菌属和稻属含量均为4个样品中的最高值。WH3中共甲藻目的含量达到最高。WH4样品中沟鞭藻属的含量达到最高值。研究表明,牡蛎并没有直接摄食浒苔或石莼属成分,因此推断浒苔并不直接影响牡蛎的摄食情况。另外本研究首次发现被子植物在牡蛎胃含物中占有很高的比重,表明牡蛎食物源除来源于海洋外还有陆源有机质。     

活性污泥和颗粒污泥生物吸附废水中Pb~(2+)的对比研究

采用序批式实验,分别以活性污泥和颗粒污泥为吸附材料,考察接触时间、pH等因素对废水中Pb2+生物吸附效果的影响.结果表明,活性污泥和颗粒污泥对低浓度Pb2+(0～20 mg/L)能在30 min内达到吸附平衡,当Pb2+浓度在20～100 mg/L时,浓度越低,达到平衡时间越快,以被动吸附为主.在Pb2+低浓度条件下(0～20 mg/L),初始pH为4～5时,Pb2+的去除率达99%以上,且初始pH值是影响活性污泥和颗粒污泥生物吸附Pb2+的重要因素.活性污泥和颗粒污泥对Pb2+的生物吸附符合朗缪尔(Langmuir)方程,在pH为4及25 ℃下,活性污泥饱和吸附量为59.88 mg/g,颗粒污泥饱和吸附量为80.65 mg/g.因此,活性污泥和颗粒污泥可作为有效的生物吸附剂处理低浓度(0～20 mg/L)含铅废水,且颗粒污泥比活性污泥的生物吸附效果好.