磷浓度对铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻三者相互作用的影响

富营养化已成为当今世界普遍面临的水环境问题，它会影响水体中浮游植物和浮游动物种群的变化，从而改变生态系统的结构和功能[1, 2]。蓝藻水华的频繁发生是富营养化淡水水体的一个主要表现,如何控制蓝藻水华则成为现今的水体生态环境研究热点[3]。经过多年理论研究和实践达成共识，生态修复是长期有效的控制水华的最佳方式。而生态修复中有两种重要而有效的措施：利用生物操纵[4]和大型水生植物来控制藻类[4, 5, 6]。

生物操纵是通过浮游动物的摄食(下行作用)，达到直接控制浮游植物的目的。一些研究发现[7, 8]，以水溞等大型透明溞动物占优势的湖泊中浮游植物生物量和生产力较低。而大型水生植物不仅能与浮游植物竞争营养、光照、空间等资源[9, 10]，还能分泌化学物质抑制浮游植物的生长[11, 12]。两者相辅相成，最终获得良好的抑藻效果。Benndorf最早提出了生物操纵的磷负荷阈值问题[13] ，但不同学者对磷负荷阈值范围的研究结果并不一致，有人认为该范围为0.05—0.15 mg/L[14]，有人认为是0.25mg/L[15]，因此适用于我国水体的磷浓度条件需要进一步研究。不仅如此，当水体中的磷浓度超过某一限度后，以大型沉水植物为主的清洁型草型稳态就会转化为以浮游植物为主的浑浊型藻型稳态的水生态系统[5]。且生物操纵能否有效和大型沉水植物能否恢复重建这两者之间是有关联的。所以磷浓度阈值是需要研究的关键。而之前我们也对这方面做了一些初步研究[16]，但研究尚不完善，有必要进一步研究在富营养化水体中实施生物操纵和恢复大型沉水植物所需的磷浓度。铜绿微囊藻是蓝藻水华中占主要优势的藻类，大型溞是牧食浮游植物的重要浮游动物，因此选择铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻为实验材料，研究不同的磷浓度对三者相互作用的影响，为治理水华和恢复健康水体环境提供更多的理论依据。

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa，FACHB573)购自中国科学院水生生物研究所，保存在BG-11 培养基中，培养条件为温度25 ℃，光暗比14h ∶ 10h,光强2000—3000lx。实验前将其在BG-11培养基中驯化3 次后扩大培养。进入对数生长期后，便可作为实验接种藻种。

大型溞(Daphnia magna)：实验室内进行纯化培养并进行实验前的驯化(温度25℃，光强2000—3000lx，光暗比14h∶10h)，使用同一母体繁殖三代以上的出生6—24h的幼龄期大型溞作为实验对象。

金鱼藻(Ceratophyllum demersum)：采集于牧野湖，取回实验室后用自来水清洗干净，培养于BG-11培养基中，放在实验室靠窗的实验台上。实验时用蒸馏水清洗3遍，选取生长良好、长势一致的长15cm的顶枝做实验材料。

以BG-11培养基[17]为基础,根据之前的预实验配制成11mg/L氮浓度下磷浓度梯度为0.2、0.5、1.0、1.5mg/L的培养液，然后用1mol/L NaOH调节pH到7.5；氮浓度的设置以重富营养化水质为参考，磷浓度则覆盖从中度到重度富营养化水质的范围。所有培养液及器皿均高压灭菌。

将经过扩大培养的铜绿微囊藻细胞接种于无氮无磷的BG-11培养液中饥饿培养2d，以去除藻细胞中蓄积的氮、磷，之后倒取适量藻液，4000r/min离心15min,弃去上清液,再用无菌蒸馏水洗涤2次，弃去上清液，以去除吸附性营养，最后稀释成所需的藻细胞浓度。均为无菌操作。

在250mL的锥形瓶中加入150mL BG-11培养液及5个大型溞，然后加入不同体积的铜绿微囊藻藻液，每个铜绿微囊藻密度梯度设3个重复，培养10d，观察大型溞的繁殖情况，以确定最适宜大型溞繁殖的藻细胞密度(表 1)。经单因素方差分析，各密度组之间的大型溞数目差异著性(P＜0.05)；最适宜藻细胞密度为1.48×105个/mL。