植物化感作用控制天然水体中有害藻类的机理与应用论文.docVIP

　　植物化感作用控制天然水体中有害藻类的机理与应用论文 摘要：利用化感物质抑制有害藻类是一种廉价、安全、高效的方法。对化感作用抑藻机理，化感物质施入方式等方面进行了较系统的论述。着重介绍了利用大麦秸秆进行藻类控制的应用和需注意的问题。并对利用化感物质进行有害藻类控制研究的前景和重点进行了展望。 关键词：植物化感 藻类 抑藻机理 富营养化水体会导致藻类爆发性生长，形成水华或赤潮。水华和赤潮能耗尽水体中溶解氧，使水生动物窒息而死，给水产养殖带来损失。很多藻类能产生藻毒素，会使各种动物中毒或通过食物链传递，威胁人类的健康。因此如何有效控制有害藻类一直是人们关注的领域。目前湖内藻类控制技术主要有物理法、化学法和微生物抑藻、动物捕食法等。但这些方法都在不同程度上存在费用高，产生生态危害.freelical)。Allelopathy一词是Mo1isch于1937年提出的。化感作用广泛存在于水生态系统，加香蒲，水盾草，穗状狐尾藻，金鱼藻、荸荠、眼子菜、石龙尾、苦草、埃格草、菹草、珊瑚藻等水生植物对特定藻类有化感作用2,3。水花生、水浮莲、满江红、紫萍、浮萍、西洋菜、水葫芦、石菖蒲对藻类的抑制作用也有报道4,5。利用大麦秸秆控制水体中有害藻类也有较深入的研究6。 抑藻化感物质是水生植物生长过程中产生的次生代谢物质1)，一般只特定性地抑制某些藻类的生长2—5。同时化感物质一般能在自然条件下降解，不会在生态系统中积累，生态安全性好7。因此，将化感物质应用于藻类控制具有良好的应用前景。 1 化感作用抑藻机理 化感物质的种类很多，Rice1将其分为14类。此外，按照化感物质的化学结构也可以分为5大类：脂肪族、芳香族、含氧杂环化合物、类萜和含氮化合物。目前已从不同植物中分离到多种能抑制藻类生长的化感物质。如从凤眼莲中分离出3种：N—苯基—2—萘胺，亚油酸，亚油酸甘油酯引。其中，N—苯基—2—萘胺和亚油酸甘油酯对雷氏衣藻的抑制效果明显。狐尾藻中的抑藻物质主要是五倍子酸(桔酸) 和焦桔酸3，对铜绿微囊藻的抑制作用明显。大麦秆腐败后释放出的化感物质则包含了长链脂肪酸、酚类、酸类、醇类等8，9。 化感物质可以通过多种方式抑制藻细胞的分裂，从而减少藻细胞数量。对化感物质抑制藻类生长的机理研究较少，且没有统一的结论，但不同的研究者根据自己的试验得到了一些初步结果。从目前的报道看，化感物质抑制藻类生长可能的途径主要如下。 1．1 破坏叶绿素 叶绿素是光合作用的场所。有些化感物质通过破坏藻类的叶绿素，减少藻类的同化产物，从而抑制藻类的生长。凤眼莲根系附着的藻细胞中叶绿素a的含量明显下降，而其降解产物脱镁叶绿素a酸酯的含量升高。Hagmann和Srivastava从侧生藻中分离出的侧生藻素A对藻类和其他光合自养微生物具有强抑制作用，能抑制光合系统Ⅱ，具体表现在：影响QA-再氧化速率，初级光能捕获，使PSⅡ活性中心失活，使单元结构从系统中分离10,11。 1．2 破坏细胞膜 化感物质能降低细胞膜的完整性，使细胞内物质大量渗出，渗出液的电导率增加12,13。化感物质处理24 h后渗出液的电导率与化感物质的浓度线性相关。经不同的化感物质处理后，酵母菌、甜菜、玉米等都出现细胞膜透性增加，K+流失的现象1。 1．3 影响某些酶的活性 化感作用能影响生物体的酶活性，由于酶的特性不同，化感物质能提高某些酶的活性，却能抑制另外一些酶的活性1。单宁能抑制纤维素酶活性，从而延缓纤维素和半纤维素的降解。化感物质对植物过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗性酶的影响报道较少1。Friebec 14也发现化感物质能影响细胞膜ATP酶的活性。 2 抑藻化感物质施人水体的方式 化感物质是植物产生的次生代谢物质，可以通过多种方式释放进入环境中，如：挥发、根际渗出、雨雾滤出、植物组织腐败后释放等5,15,16。水生植物的化感物质也可以通过这些方式进入水体，从而产生对藻类的抑制作用。本节着重介绍植物化感物质人工施入水体的方式，以指导利用化感作用进行有害藻类的控制。 2．1 水生植物的活体栽培 活的植物体可以通过各种方式向水体中释放化感物质，这在许多研究中已经得到证实2,3,5,9。凤眼莲、狐尾藻等水生植物通过叶片、根系等释放的化感物能较显著抑制藻类的生长。在合适的水体中栽培某些水生植物，能在一定程度上满足抑制藻类生长的需要。但是许多严重富营养化的水体不适合水生植物的生长，或者在藻类已经爆发的水体中水生植物也不能存活。另外，这种方法还受季节的影响，抑制藻类时效性差，栽培植物后需要较长时间才能产生明显的抑藻效果。 2．2 干植物体施入水体 收获后干燥的植物体仍具有释放化感物质的潜能。将干燥的植物体投放到水体中，植物组织腐败后，向水体中