植物化感作用控制天然水體中有害藻類的機理與應(yīng)用

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1、植物化感作用控制天然水體中有害藻類的機理與應(yīng)用摘要：利用化感物質(zhì)抑制有害藻類是一種廉價、安全、高效的方法。對化感作用抑藻機理，化感物質(zhì)施入方式等方面進行了較系統(tǒng)的論述。著重介紹了利用大麥秸稈進行藻類控制的應(yīng)用和需注意的問題。并對利用化感物質(zhì)進行有害藻類控制研究的前景和重點進行了展望。關(guān)鍵詞：植物化感藻類抑藻機理富營養(yǎng)化水體會導(dǎo)致藻類爆發(fā)性生長，形成水華或赤潮。水華和赤潮能耗盡水體中溶解氧，使水生動物窒息而死，給水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來損失。很多藻類能產(chǎn)生藻毒素，會使各種動物中毒或通過食物鏈傳遞，威脅人類的健康。因此如何有效控制有害藻類一直是人們關(guān)注的領(lǐng)域。目前湖內(nèi)藻類控制

2、技術(shù)主要有物理法、化學(xué)法和微生物抑藻、動物捕食法等。但這些方法都在不同程度上存在費用高，產(chǎn)生生態(tài)危害，不易控制等缺點，因而限制丁它們的推廣?！　』凶饔煤突形镔|(zhì)的發(fā)現(xiàn)為解決以上問題提供了一種可能的思路。在一個植物群落里，植物和微生物通過釋放化學(xué)物質(zhì)促進或抑制其他個體或自體的現(xiàn)象稱為生物化感作用(Allelopathy)”[1]，這些物質(zhì)稱為化感物質(zhì)(Allelochemical)。Allelopathy一詞是Mo1isch于1937年提出的?；凶饔脧V泛存在于水生態(tài)系統(tǒng)，加香蒲，水盾草，穗狀狐尾藻，金魚藻、荸薺、眼子菜、石龍尾、苦草、埃格草、菹草、珊瑚藻等水

3、生植物對特定藻類有化感作用[2,3]。水花生、水浮蓮、滿江紅、紫萍、浮萍、西洋菜、水葫蘆、石菖蒲對藻類的抑制作用也有報道[4,5]。利用大麥秸稈控制水體中有害藻類也有較深入的研究[6]?！　∫衷寤形镔|(zhì)是水生植物生長過程中產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)[1)，一般只特定性地抑制某些藻類的生長[2—5]。同時化感物質(zhì)一般能在自然條件下降解，不會在生態(tài)系統(tǒng)中積累，生態(tài)安全性好[7]。因此，將化感物質(zhì)應(yīng)用于藻類控制具有良好的應(yīng)用前景。1化感作用抑藻機理　　化感物質(zhì)的種類很多，Rice[1]將其分為14類。此外，按照化感物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)也可以分為5大類：脂肪族、芳香族、含氧雜環(huán)化合

4、物、類萜和含氮化合物。目前已從不同植物中分離到多種能抑制藻類生長的化感物質(zhì)。如從鳳眼蓮中分離出3種：N—苯基—2—萘胺，亞油酸，亞油酸甘油酯[引。其中，N—苯基—2—萘胺和亞油酸甘油酯對雷氏衣藻的抑制效果明顯。狐尾藻中的抑藻物質(zhì)主要是五倍子酸(桔酸)和焦桔酸[3]，對銅綠微囊藻的抑制作用明顯。大麥稈腐敗后釋放出的化感物質(zhì)則包含了長鏈脂肪酸、酚類、酸類、醇類等[8，9]?！　』形镔|(zhì)可以通過多種方式抑制藻細胞的分裂，從而減少藻細胞數(shù)量。對化感物質(zhì)抑制藻類生長的機理研究較少，且沒有統(tǒng)一的結(jié)論，但不同的研究者根據(jù)自己的試驗得到了一些初步結(jié)果。從目前的報道看，化感物質(zhì)

5、抑制藻類生長可能的途徑主要如下?！　?．1破壞葉綠素　　葉綠素是光合作用的場所。有些化感物質(zhì)通過破壞藻類的葉綠素，減少藻類的同化產(chǎn)物，從而抑制藻類的生長。鳳眼蓮根系附著的藻細胞中葉綠素a的含量明顯下降，而其降解產(chǎn)物脫鎂葉綠素a酸酯的含量升高。Hagmann和Srivastava從側(cè)生藻中分離出的側(cè)生藻素A對藻類和其他光合自養(yǎng)微生物具有強抑制作用，能抑制光合系統(tǒng)Ⅱ，具體表現(xiàn)在：影響QA-再氧化速率，初級光能捕獲，使PSⅡ活性中心失活，使單元結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)中分離[10,11]?！　?．2破壞細胞膜　　化感物質(zhì)能降低細胞膜的完整性，使細胞內(nèi)物質(zhì)大量滲出，滲出液的電導(dǎo)率增

6、加[12,13]?；形镔|(zhì)處理24h后滲出液的電導(dǎo)率與化感物質(zhì)的濃度線性相關(guān)。經(jīng)不同的化感物質(zhì)處理后，酵母菌、甜菜、玉米等都出現(xiàn)細胞膜透性增加，K+流失的現(xiàn)象[1]?！　?．3影響某些酶的活性　　化感作用能影響生物體的酶活性，由于酶的特性不同，化感物質(zhì)能提高某些酶的活性，卻能抑制另外一些酶的活性[1]。單寧能抑制纖維素酶活性，從而延緩纖維素和半纖維素的降解?；形镔|(zhì)對植物過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗性酶的影響報道較少[1]。Friebec[14]也發(fā)現(xiàn)化感物質(zhì)能影響細胞膜ATP酶的活性。2抑藻化感物質(zhì)施人水體的方式　　化感物質(zhì)是植物產(chǎn)生的

7、次生代謝物質(zhì)，可以通過多種方式釋放進入環(huán)境中，如：揮發(fā)、根際滲出、雨霧濾出、植物組織腐敗后釋放等[5,15,16]。水生植物的化感物質(zhì)也可以通過這些方式進入水體，從而產(chǎn)生對藻類的抑制作用。本節(jié)著重介紹植物化感物質(zhì)人工施入水體的方式，以指導(dǎo)利用化感作用進行有害藻類的控制?！　?．1水生植物的活體栽培　　活的植物體可以通過各種方式向水體中釋放化感物質(zhì)，這在許多研究中已經(jīng)得到證實[2,3,5,9]。鳳眼蓮、狐尾藻等水生植物通過葉片、根系等釋放的化感物能較顯著抑制藻類的生長。在合適的水體中栽培某些水生植物，能在一定程度上滿足抑制藻類生長的需要。但是許多嚴重富營養(yǎng)化的水

8、體不適合水生植物的生長，或者在藻類已經(jīng)