植物化感作用在控制水华藻类中的应用
邹华，邓继选，朱银
(江南大学环境与土木工程学院．江苏无锡214122)
摘要：伴随着水环境污染，水体中藻类疯长形成的“水华”、“赤潮”现象日益严重。各种化学、物理、生物方法被用于抑制藻类的生长，但这些方法都存在不易控制、成本高、易破坏生态等问题。利用植物化感作用抑制藻类生长具有生态安全和灵敏高效等优点，对湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义。作者介绍了植物化感抑藻的研究进展，归纳了化感作用的种类和化感物质的化学成分，并讨论了植物化感押藻的作用机制、抑藻机理，最后对植物化感作用在抑藻方面的研究前景进行了展望。
关键词：富营养化；化感作用；水生植物；抑藻
中图分类号：X171．4文献标志码：A文章编号：1673—1689(2012)02一134一07
A ppl i cat i on of Pl ant A l l el opat hy i n C ont r ol l i ng of A l gaI
B l oom
Z oU H“口，D EN G_，i—z“口咒，Z H U H n
(S c h001of Env i r onm ent&C i v订Eng i neeri ng。J i angn an U ni ver si t y，W uxi214122，C h i na)
A bs t r act：W i t h t he se r i ous w at er pol l ut i on，t he”al gal bl oom”，”r ed t i de”f or m ed by t he ov e r—popul a t i on of al gal i s ge t t i ng w or s e。A t pr ese nt，di f f e r ent m et hods i ncl udi ng chem i cal，phys i—caI，bi oI ogi cal w er e us e d t o i nhi bi t t he gr ow t h of a l gae i n pol l ut e d w at er．H ow ever，t he c har—act er i s t i c s of t he se m e t hods ar e di f f i cul t cont r ol l i ng，hi gh c os t，and dam ag i ng t he ecoI ogy．I n or der t o devel op a l ow cos t and ecol og i cal l y s af e m e t hod t o i nhi bi t t he gr ow t h of al gae，pl ant al—l el opat hy i s i nt r oduc ed．I n t hi s r evi e w，t he r e se ar c h pr ogr e ss of al gal—i nhi bi t i on w i t h pl ant aI～l el opat hy w as i nt r oduc ed，t he t ype s of pl ant al l el opa t hy and t he c he m i c al com po s i t i on of al l el o—c he m i c al s w er e s um m a“zed，t he m ec hani s m s and pe r s pe ct i ve of pl ant a11e l opat hy w er e di s—cus s ed．
K e y w or ds：e ut r ophi cat i on，a I I e I opa t hy，hydr ophyt e，a l ga l—i nhi bi t i on
近年来水体富营养化现象愈演愈烈，导致藻华频发。藻华暴发的水域中藻类耗掉了水中大量溶解氧，使水生生物大量死亡，不仅严重恶化了水质，破坏了生态系统的平衡和自我调节能力，而且许多有害藻类会产生并向水体释放毒素uq]。这些剧毒的藻分泌物不仅毒害水生生物，影响渔业生产，甚至会通过食物链传递，威胁人类的健康。因此，人们对新型高效、生态安全的藻类控制技术的探索一直没有停止，化感作用和化感物质的发现为解决以
收稿日期：20l I一09—23
基金项目：国家自然科学基金项目(20707007)。
作者简介：邹华(1972一)，男．江苏无锡人，工学博士。副教授．主要从事环境生物技术和天然水体藻华污染治理研究。
E—m ai l．hool20u@163．com
?‘、{二曼悠1孵尝，溯嵋》Journ_I of F ood s ci ence a n d B i ot ec hⅡo I og y V bl．3l N o．220l2离
邹华．等：植物化枣作用在控制水华蔗粪申的应用
上问题提供了一种新的思路14_6]。近年来。水生植物对藻类的化感抑制作用开始应用于富营养化水体藻类控制领域，相关研究已受到国内外的关注。
植物化感作用(A l l el opat hy)的概念是H．M ol i s ch在1937年首先提出，指所有类型植物(含微生物)之间生物化学物质的相互作用，同时指出这种相互作用包括有害和有益两个方面"]。20世纪70年代中期，R i ce E．L．根据H．M ol i s ch的原始定义和40年植物化感作用的研究成果，将植物化感作用定义为：植物(含微生物)通过释放化学物质到环境中而产生对其他植物直接或间接的有害作用，这些物质称为化感物质(A l l el ochem i cal)【引。
抑藻植物能够分泌抑制藻类生长的化感物质，起到修复、净化水体的作用。而且，这些化感物质是植物生长过程中产生的次生代谢物质，在很低的浓度下就可以发挥有效作用，化感物质的作用不是“杀死”，而往往是抑制或拒避，这样的自然化学调控作用常常是缓慢和温和，化感物质在自然条件下容易降解，不会积累，生态安全性好。因此，利用植物的化感物质来抑制藻类的生长是一种廉价、安全、高效的抑制方法，将化感物质应用于藻类控制具有良好地应用前景。
化感作用在农林生态系统中的研究起步较早，并已取得了丰硕的成果，而在抑制藻类生长方面的研究在国内外均处在起步阶段。
2．1水生植物化感抑藻的研究
化感作用广泛存在于水生生态系统。对水生植物的研究，多集中在沉水植物和少数漂浮植物对藻类的化感作用上。国内外报道的具有化感抑藻作用的沉水植物已超过30多种[8]。
早在1949年，加拿大伊乐藻就被发现对蓝藻的生长有抑制作用，伊乐藻能明显减少生物膜上的一些附着藻类o9|。后来，I。ur l i ng等u0]发现加拿大伊乐藻对栅藻的生长也有抑制作用。眼子菜科的某些植物能抑制浮游植物的增长，蓖齿眼子菜(P(J￡nm D gP￡o，2p以i，znf“s)、尖叶眼子菜(P．ozy户^yzz“s)、微齿眼子菜(P．m口以以i伽“s)都能阻止铜绿微囊藻的生长邓J1|。轮藻丰富的湖泊一般都水体清澈，而且，轮藻表面一般都较少附着藻类。
M ul de r i j等¨2]发现几种轮藻混合培养的种植水对羊角月牙藻和微小小球藻(C^Z or“肠优i理“￡i s s i m口)具有明显的抑制作用。金鱼藻(Cgm幻肋yZ Z“m出一m Pr s“m)对浮游植物有明显的化感作用，其释放的化感物质能抑制藻类，特别是蓝藻的生长[13’14|。另外，黑藻(H yd，．i Z肠uP以i f i Z如￡口)[坫]、水卫士(S￡m—f i o抛s口Zoi如s)L16’17|、苦草(V kZ Z i s m Pr i口spi m—zi s)[18．引、大茨藻(N口歹ns m nr i n口)【19]、水罗兰等都对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用[20|。
对不同水生植物化感抑藻作用的比较研究，不同研究者得到的结果却不尽相同。狐尾藻属(M yr—i ophyl l um)的植物曾被报道是目前已知化感作用最强的一属沉水植物曲j。但Sabi ne等的研究[21]发现穗花狐尾藻、金鱼藻、水剑叶、水盾草等抑藻活性很高，而轮叶狐尾藻(^匆以。加yZZ“m口P以i fi z肠￡“优)、伊乐藻(日odP以f n，zⅡdP咒si5／日odP口以“￡缸zzi i)、茨藻(．N口_『口s优口一，zn)等抑藻活性一般。鲜放鸣等研究了4种沉水植物(金鱼藻、微齿眼子菜、苦草、伊乐藻)对铜绿微囊藻的抑制作用。结果显示金鱼藻和微齿眼子菜在生长过程中连续释放化感物质，具有较强的抑制藻类生长的作用u1|。杨琳等的研究称伊乐藻(毋删觚cn舰dP，2s如)和蓖齿眼子菜(Po细优og以072p盯一￡i抛￡比s L．)，这两种沉水植物均对斜生栅藻的生长具有化感效应，且都表现为“低促高抑”的现象拉引。
对挺水植物的化感抑藻的研究发现，菖蒲对淡水中几种常见藻类(栅藻、小球藻、盘星藻、何雷氏衣藻、铜绿微囊藻等)均有化感抑制作用o3|。自然光照条件下，菖蒲对水华鱼腥藻和小球藻的抑制率分别达100％和91．2％[z“。清华大学的李锋民等研究了芦苇等7种大型水生植物及芦苇不同部位的浸出液对蛋白核小球藻的化感作用。结果显示所有受试植物的浸出液均对蛋白核小球藻产生抑制作用，其中芦苇的抑制作用最强，当芦苇浸出液为l o g／L时抑制率可达97．6％，藻类几乎不能生长[2引。植物的不同部位对藻类的抑制效果会存在差异。芦苇的不同部位(根、地下茎、茎和叶片)对蛋白核小球藻的生长抑制作用的比较结果表明，叶片的抑藻效果最好。
景观植物如睡莲、荷花等也有化感抑藻作用[z引，这对改善小型景观水体的藻类过度生长有着重要作用。
2．2陆生植物化感抑藻的研究
陆生植物对藻类也有化感抑制作用，农作物秸
^食品与生物技术学报2012年第3l卷第2期。敷
Z O U H ua．e l al：A pp|i cal i O n O f P J a n t A l|eI op at hy i n C onl r oI|i ng of A I g a}B I o O m
秆[27|、柳树、广玉兰、黄杨和龙爪槐等植物的提取物都具有抑藻作用心8瑚]。利用大麦秸秆直接投放水体抑制藻类是目前为止最为成功的化感抑藻的应用实例[30’31|。w ecl h等曾在切斯特菲尔德一个废弃的以团集刚毛藻(C Z口dD声^D r口gz om P，．n￡口)和水绵丝状藻(S户i r ogyr口s p．)为主的重度富营养化的运河中的研究发现，大麦秆的投入对水体中藻的抑制率达到了90％[32|。同样，在苏格兰的一个面积为25000m2的水域，经过大麦秆处理以后，水体中的藻量减少一半，富营养化现象得到了有效控制【3引。1994年，美国水生植物管理中心将约50g／m3的大麦秸秆直接投入富营养化水体有效抑制了藻类。1997年，Ever aU等在对I。i nacr e B r ook的水库所做的研究发现：大麦秆的浸出液使水库中原有的优势藻——弱细颤藻(佚f洲n￡or如￡P舢【i s)和浮游绿藻的生物量在3个月以后显著降低口“，另外在加拿大、澳大利亚、瑞典、南非等也都有用大麦秆成功抑制水体中藻类过度生长的报道‘3…。
作者研究发现：大麦秆对铜绿微囊藻(M i f，．o—
f ys fi s nPr“gi，20s口)、，J、球藻(C^Zor PZZ口u“Zgnr i5)、团集刚毛藻(C．gzom P川￡口)、溪生克里藻(K z幻s or—m i di“m r i u“比r P)、鞘藻(C k幽go，2i“仇s p．)、黄道带饰月牙藻(SPZ P以ns￡r“优f口pri∞r删f“m)等都表现出了良好的抑藻效果¨…。大麦秆浸出液浓度在很低时就会对绝大多数藻类的生长产生明显的抑制作用，但不同藻的敏感性是不同，铜绿微囊藻(M i—f rocys fi s乜P r“gi咒os n)最为敏感，抑制作用最明显，即使在非常低的质量分数(O．005％)下也能够对铜绿微囊藻产生抑制作用口5|，而有些藻类却存在一定的抗性一。引。美国的普度大学和马里兰大学的实验室还对不同微藻对大麦秆浸出液的敏感程度做了比较，反应从大到小依次是：蓝藻、硅藻、绿藻、裸藻，相对来说各种丝状藻，如黑孢藻(P i娩(，户^o阳)和水绵则抑制不明显，最高仅为50％[37|。
通过对水稻秸秆的抑藻作用研究，我国学者发
现稻秆也具有与大麦秆类似的抑藻作用-8“0|，但效果没有大麦秆好[41|。比较稻秆的不同部分的抑藻效果，发现抑藻效果：稻根>稻穗>稻杆01|。暨南大学的欧阳妤婧等研究了玉米茎秆和玉米叶对塔玛亚历山大藻(A zPz口卵d以“优缸m口，．P咒sP)生长的影响，发现玉米秸秆不仅能显著抑制塔玛亚历山大藻的生长，还能选择性的抑制不同赤潮藻的生长，而且玉米叶的抑藻作用强于玉米茎秆，O．5g／L的玉米叶对密度为1．69×106个／L的塔玛亚历山大藻的生长有明显的抑制作用r4引。
2．3植物化感作用的机理探讨
自从1949年H a sl e r等人首次发现了水生植物对藻类的克制效应，研究者对这一现象提出了不同的解释：水生植物与藻类之间对矿质营养的竞争；水生植物对藻类的遮光作用；水生植物释放的化感物质对藻类生长产生的化感作用；水生植物根际微生物的作用。孙文浩一3一等通过光照和营养试验证明在排除了前两个原因的条件下，凤眼莲仍有显著的抑藻作用。何池全等也通过实验证明了石菖蒲抑制藻类的生长除了由于与藻类竞争光照和矿质营养外，主要原因是石菖蒲根系分泌物对藻类的化感作用L4“。N akai【6等通过测定培养容器底部的光密度和藻类培养液中矿质营养的浓度，排除了由于遮光作用和矿质营养竞争而造成藻类生长受到抑制的可能性。孙文浩r453等又进一步培育出了凤眼莲无菌苗，并用实验证明了该无菌苗仍然对雷氏衣藻有抑制作用。这说明是凤眼莲分泌的化感物质对藻类产生了化感抑制作用。另外。N a kai等还通过初始投加和半连续投加实验证明了水生植物是通过连续释放化感物质来抑制藻类生长的_6|。
为了确定抑藻活性物质，以进一步开发出具有抑藻作用的天然化合物，得到对自然环境无害的绿色除藻剂，研究者进行了大量的研究。有人认为不稳定的含硫化合物是主要的抑制藻类生长的活性物质，有人发现从石菖蒲中提取的苯丙烷类对多种绿藻和蓝藻具有抑制作用，袁峻峰-19坝0通过对金鱼藻的抑藻研究，认为生物碱是主要的化感物质。江南大学向丽等采用G C／M S手段检测具有抑藻作用的秸秆浸出液成份后，指出脂肪酸和酚酸类物质在秸杆抑藻作用中起着重要角色H1|，这与E ver al l等的现场实验结果∞叫类似。Ever al l等在现场秸秆抑藻实验中鉴定出多种抑藻活性成分，主要为长链脂肪酸和酚类物质，同时还有一定量的酮类等物质。
清华大学从芦苇中分离并鉴定出的化感物质2一甲基乙酰乙酸乙酯(et hyl2一m et hyl a cet oac et at e，E M A)对藻类的抑制作用具有高效性和选择性¨7|。它对于铜绿微囊藻和蛋白核小球藻具有很强的化感抑制作用，半效应浓度(E C50)值分别为O．65 m g／L和O．49m g／L。而对普通小球藻却没有表现
矗‘攀．呻：‘二。o《《蓬疆_》Jour n曩I of F oo d s ci ence a n d B i ot echno l ogy V01．3l N o．22012悠，。：碴：．，o 。
邹华．等：植物化枣作用在挖制水华藻类申的应用
出明显的化感抑制作用。不同的植物产生的化感
抑藻物质并不相同，化感物质选择性抑制某些藻类的特点可能与该化感物质的抑制机理有关。
在高等植物领域，化感作用的机理研究已经取
得一定成果，但化感物质抑制藻类的机理研究仍然
缺乏，且尚无统一的结论，但不同的研究者根据各自的实验得到了一些初步结果。化感物质对藻类
的生长抑制作用机理总结为以下几个方面：2．3．1影响光合作用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。孙文浩研究凤服莲种植水的藻类的抑制作用时，发现藻类光合
作用效率显著降低，叶绿素a被破坏，细胞还原能力
显著下降，用荧光显微镜检测看到藻细胞由鲜红色变为淡绿色H引。风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，这说明了化感物质可能促进了叶
绿素a的降解。向丽也指出秸秆浸出液不仅阻碍了
藻细胞生长、合成新的叶绿素，而且会破坏原有藻细胞的叶绿素¨¨。
2．3．2影响细胞膜的功能化感物质能降低细胞膜的完整性，使细胞内物质大量渗出。使渗出液的
电导率增加【47|。从芦苇中分离得到的抑藻组分2
一甲基乙酞乙酸乙醋(EM A)能够造成细胞膜的彻底破坏，使得K+、C a2+和M g抖外泄。从而造成藻细胞的死亡。进一步的研究表明，化感物质EM A能够使铜绿微囊藻和蛋白核小球藻细胞膜中存在的主要脂肪酸(不饱和脂肪酸哑酸和亚油酸)被氧化，不饱和度增加，从而使细胞膜流动性增强，稳定性降低，对进出细胞物质的选择性降低，导致细胞内含物泄露，这也是细胞内金属离子渗出的原因。向丽的研究指出，化感物质会引起藻细胞酯膜过氧化程度加剧，导致细胞膜的损伤；藻细胞膜上的酯膜过氧化反应会产生大量的M D A和新的氧自由基等，所以M D A呈上升趋势。M D A具有强交联性，它可使蛋白质、核酸等交联成s hchi f f碱，使蛋白质分子及酶变性失活，使D N A受到损伤，结果造成膜结构被破坏。
2．3．3对酶活性的影响化感物质能影响生物体的酶活性，由于酶的特性不同。化感物质在提高某些酶活性的同时又能抑制另外一些酶的活性。芦苇中分离得到的抑藻活性组分EM A能够降低藻细
胞中超氧化物歧化酶(SO D)和过氧化物酶(P O D)的活性，引起某些脂类的过氧化一7|。低浓度的EM A提高了蛋白核小球藻和普通小球藻2种藻类的SO D、P()D活性；高浓度的E M A显著降低了蛋白核小球藻的抗氧化体系酶活性，而使普通小球藻的抗氧化体系酶活性提高了3倍以上。Fr i ebe发现化感物质能影响细胞膜A T P酶的活性[48|。作者也发现化感物质使超氧物歧化酶(S()D)和丙二醛(M D A)有应激性反应。藻细胞的S()D活力都会发生先升高后降低的变化，M D A含量则呈逐渐上升的趋势。S()D活力的降低打破了细胞内自由基产生与清除间的正常平衡状态，使自由基过量产生并积累，从而进一步对藻造成伤害，由此达到抑藻效果i4l|。
采用植物化感抑藻处理水体藻类过度繁殖具有效果显著、安全环保、简易可行，经济易普及的特点。尽管目前各研究结果还不统一，但普遍认为：不会产生环境危害；植物化感作用只抑制某些藻类和微生物的生长，对鱼类、水生高等植物的生长没有影响。虬；此外，不同藻细胞对不同植物化感作用的敏感性不同，可以选择性抑制某些藻类。因此，研究、开发其作为治理富营养化水体的产品，不失为解决棘手环境问题的一种理想方法。
随着人们对水华危害认识的加深以及对藻类生长生理特性的了解，对化感抑藻的研究也取得了一定的阶段性成果，但目前仍处于研究阶段，要在实践中应用仍存在一些问题。今后需要从以下几个方面开展进一步研究：
1)植物化感物质的产生和释放是植物在进化过程中产生的一种对环境的适应性机制。不同的环境条件，如光强、光照时间、水质等的不同，应该对化感物质的产生也具有影响。因此在今后的研究中要把这方面的因素也考虑在内。
2)已提出的化感物质抑藻机理并不能完全解释化感物质对藻类的选择性抑制。因此还需要与分析化学、分子生物学等学科结合，在分子或基因水平上，从化感物质及其作用的藻类两方面进一步进行抑藻机理研究，尤其是对化感物质选择性抑藻机理的研究。
．食品与生物技术学报2012年第31卷第2期@≠
Z O UH ua．et aI：A ppl i cat i on O f PI ant A I I e I O pat hy i n C O nt r O¨i ng of A I gaI B I oO m
3)化感物质在水体中抑藻作用持续时间的长短直接影响其在藻类控制领域的应用。目前，尚未对化感物质在环境中的降解特性进行深人研究。虽然目前尚未发现化感控藻对环境有负面作用，但对其在应用中可能产生的生态影响应加以研究探讨，对化感抑藻物质的生态毒理学方面也应进行必要的研究。
4)虽然目前已经分离、提取了多种抑藻化感物质，应对其做进一步的实验研究，针对相关物质进行藻类生长的联合抑制实验，得到最佳抑藻效果的
参考文献(R e f er ences)：物质组分，并对分离出的物质作更深入的抑藻机理探讨。由于化感物质在植物体内含少，要在实际中应用会比较困难。因此应该考虑人工培养和浸提化感物质，在此基础上开发环境友好的高效控藻制剂。
总之，将植物化感作用应用于富营养化水域藻类的控制，需要从化感物质对不同藻类生长特性的影响、在实际水体中的作用效果、对应用水域的生态安全性、在环境中的降解特性，以及作用机理等多方面进行全面深入地系统研究。
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，唯靖哑少Jour nal of F o od s ci ence a n d B i ot echn oI ogy V01．31N o．22012#
太湖蓝藻爆发的原因及防治措施 近十几年来，由于经济发展和环境保护没有同步，使得太湖的水质越来越差，特别是太湖北岸的城市——无锡曾经发生了饮水危机。临着中国五大淡水湖之一的太湖，却没有水可以喝？——这主要是太湖水中蓝藻的大规模暴发。 蓝藻是一种最原始、最古老的藻类植物，在地球上出现在距今35亿年至33亿年前。蓝藻的重要特性是喜高温和光照，高气温、高光照时，蓝藻会迅速生长，高温天气持续越长，蓝藻生长的时间就越长。在营养丰富的水体中，蓝藻常于夏蓝藻大量生长，死亡腐败后气味难闻，破坏景观；死亡分解耗氧过多，导致其它生物缺氧死亡；分泌毒素，破坏水质，直接危害人类健康。 那么太湖为什么会暴发蓝藻呢？ 很重要的一点是自然条件。自然条件包括气象、水文和地理条件，即是蓝藻爆发的生境。蓝藻有适宜的生境就会爆发。主要有以下影响因素： 1、气温。日均气温高于200c利于蓝藻生长繁殖； 2、光照。晴热天气光照条件好，利于光合作用，蓝藻繁殖快，易上浮，易爆发； 3、风。影响蓝藻的浮沉和使蓝藻顺风向漂浮； 4、降雨。可降低水温、增氧、易于蓝藻下沉； 5、水域形状。蓝藻易聚集于顺风向的湖湾和凹岸； 6、其它。与水动力、水温、水位、水深、气压以及水体的电导、盐度、酸碱度（PH）、扰动、水的垂直分层和稳定性有关，还与微生物、食物链的相互作用等生物环境有关。 其次是基础环境。蓝藻爆发的基础环境条件主要是水体富营养化程度： 1、水体富营养化。根据太湖蓝藻爆发的实际情况，当氮（N）、磷（P）达到一定浓度，蓝藻就可能爆发，但水体的过度富营养化也不利于蓝藻的生长。 2、氮、磷比值。一般认为，在水体富营养化和N/P大于一定比值，且其它条件适宜的情况下，蓝藻就可能爆发。 3、影响蓝藻爆发的其他基础环境条件还有有机质、铁和微量元素等。 物种条件。蓝藻爆发必须有蓝藻的种子和种群存在，并有以下两个条件： 1、蓝藻种源基数较高。一年中蓝藻首次爆发的时间和生长繁殖速度，与底
湖泊富营养化治理与蓝藻水华控制 湖泊富营养化治理与 蓝藻水华控制 ■孔繁翔中国科学院南京地理与湖泊研究所 摘要:经济的突飞猛进伴随着生态环境的急剧恶化,使得人们的生存经受着强烈的考验.而当今污染体现严重的蓝藻水华 中含有大量的微囊藻毒素,对人们构成了极大的危害.本文讨论了蓝藻水华的成因和危害等,并从外源削减与控制,内源 削减与控制,湖内水生生态系统恢复与重建等方面阐述了富营养化湖泊治理的途径. 关键词:湖泊;富营养化;蓝藻水华;治理;控制 湖泊的结构与功能及其富营养化 1.湖泊的概述及其结构 湖泊是陆地表面具有一定规模的天 然洼地的蓄水体系,是湖盆,湖水以及水 中物质组合而成的自然综合体.我国是 一 个多湖泊的国家,湖泊面积在1kmz 以上的有2300余个,总面积为71787 km,占全国总面积的8%左右. 2.湖泊的功能 湖泊是重要的国土资源,具有调节 河川1径流,发展灌溉,提供工业和饮用 的水源,繁衍水生生物,沟通航运,改善 区域生态环境以及开发矿产等多种功 能,在国民经济的发展中发挥着重要作 用.①湖泊能蓄积水量,调节河川1径流.
②湖泊能调节气候.③湖泊蕴藏了丰富的水力资源.④湖泊的航运作用.⑤湖 泊的物质资源.⑥湖泊的旅游资源. 3.湖泊的富营养化 湖泊的富营养化问题是由于人类 活动造成的,如低水平的制造业产生的工业废水,现代化农业生产中大量流失的农药,化肥,未经处理的城镇生活污水,高密度水产养殖遗留的剩余饵料, 以及航运,旅游等水上活动产生的一些污染物,都造成了富营养物质大量输入湖泊.湖泊生态系统本身是有一定的自净能力的,如水草,芦苇,沉水植物,湖 畔湿地等都是天然的净化器.而现在由于人类对湖泊的围垦,湖泊沿岸的水利工程等都破坏了湖泊的自净系统.从而造成营养源的输出途径减少,营养物质大量过剩,最终形成富营养化. 目前一般认为,富营养化的定义是 湖泊在自然因素和(或)人类活动影响下,因氮磷等营养物质含量过多,造成水体生产力从低向高营养状态过渡的一种现象或趋势[总氮(TN)达0.2mg/L, 总磷(TP)达0.02mg/L].1991年: 122个湖泊中,51%富营养化,2005年: 133个湖泊中,88.6%富营养化.61%国 控重点湖(库)水质为V类和劣V类. 富营养化最直接的表现就是蓝藻 水华的暴发.蓝藻是水中的浮游植物,
随着高温季节的到来，江苏省江都市罗氏沼虾和河蟹养殖塘口，蓝藻大量暴发。如何解决这个问题，我们请教全国渔业科技入户虾蟹类指导员邢华教授，分析其产生的原因并提出解决的办法供参考。 一、蓝藻的危害 1、溶解氧迅速下降 蓝藻的大量死亡能使水中的溶解氧迅速下降，造成鱼虾等养殖对象大量死亡，这种现象常发生在连续数天阴雨后天气突然转晴。由于蓝藻的过度繁殖，抑制了其它藻类的繁殖，它的死亡造成了水体中浮游植物数量锐减。水体中没有浮游植物，就不能实现光合作用产氧过程。而养殖水体中氧的70％以上来源于浮游植物的光合作用。鱼虾等养殖对象因缺氧浮头甚至泛塘。 2、产生快速致死因子 蓝藻中的项圈藻形成水华时，可产生快速致死因子，破坏鱼、虾等养殖对象的鳃组织，干扰其新陈代谢的正常进行，麻痹神经，使其死亡。 3、产生生物毒素 蓝藻类的个别种类不但活体带毒，而且死亡个体分解也可产生生物毒素，即蓝藻素。蓝藻素数量多时可直接造成养殖对象的中毒死亡，即使数量少，也可通过食物链的积累效应而危害养殖对象，甚至危害人体健康。 4、产生恶臭味，富集于池底 蓝藻水华出现时，水面被厚厚的蓝绿色湖靛所覆盖，被风吹到岸边堆积，不但会发出恶臭味，影响饲养管理，而且含毒素的蓝藻细胞在水
体中漂游，当与某些悬浮物络合沉淀，或被养殖对象捕食后随其排泄物沉淀，在鱼池池底富集，对水产业可持续发展和实现绿色水产品养殖的目标，将带来巨大的负面影响。 二、蓝藻发生的原因 1、水温：蓝藻的生长速度随着水温的升高而加快。在常温条件下，一些有益的单细胞藻类生长速度并不比蓝藻慢，只有当气温达到20℃以上。水温25—35℃时，蓝藻的生长速度才会比其他藻类快。所以受其它藻种的生长制约，蓝藻并不可能在常温条件下大规模暴发，只有进入高温季节，蓝藻的生长速度优势才会体现出来。所以温度是蓝藻暴发的主要因素之一。 2、富营养化：进入养殖高峰期后，养殖水体中富营养化，养殖生物自身的排泄物对养殖水体也是一种污染。在过去我们往往忽略了养殖生物的自身污染。所以不经常换水的池塘中往往更容易暴发蓝藻。如果蓝藻没有充分的营养也是很难生长的。 3、有机磷：有机磷并不是磷酸盐之类的，它广泛存在于各类化工污水中，另外在生活污水中也有有机磷，生活污水中有机磷主要存在于洗衣粉中，有机磷是蓝藻生长的必须因素。当前很多专家学者均认为治理蓝藻最直接最根本的办法就是除去有机磷。 三、解决方案 1、定向培藻：目前，在自然界中最适宜的生长温度条件下，蓝藻的生长速度是最快的，其次就是小球藻和栅藻。如果在养殖前期，在养殖池塘中能培养出上述两种藻类为优势种群的水体(定向培育)，与蓝
第10卷 第8期 中 国 水 运 Vol.10 No.8 2010年 8月 China Water Transport August 2010 收稿日期：2010-05-17 作者简介：宋益峰（1978-），浙江海盐人，学士，上海市金山区水文站助理工程师，主要从事水环境监测与治理研究。 我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理技术研究进展 宋益峰1 ，兰 林2 ，吴 江3 （1上海市金山区水文站，上海 201508；2江苏省水利厅，江苏 南京 210029； 3太仓市环境监测站，江苏 太仓 215400） 摘 要：蓝藻水华成为我国浅水湖泊的重大水环境问题。根据蓝藻水华的形成机制，采取相应控制技术减少其带来的影响具有重要的生态和环境意义。文中综述了目前我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理中物理控制法、化学控制法、生物控制法的研究进展。 关键词：浅水湖泊；蓝藻水华；治理技术 中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）08-0154-02 一、前言 我国目前66%以上的湖泊、水库处于富营养化的水平，其中重富营养和超富营养的占22%，富营养化成为我国湖泊目前与今后相当长一段时期内的重大水环境问题[1]。与湖泊富营养化相伴随的一个普遍现象就是蓝藻水华[2]，蓝藻水华广泛地存在于淡水生态系统中并产生一系列严重的水环境问题[3]。蓝藻水华控制是世界性难题[4~6]，迄今采用的控制蓝藻水华的技术有几种：物理控制法、化学控制法和生物控制法。 二、蓝藻物理强化控制技术 1．机械除藻技术 机械除藻技术包括移动式富集湖面蓝藻“水华”技术、气浮捕集蓝藻“水华”技术。沈银武等[7]利用振动重力斜筛、旋振筛和卧螺离心脱水方法，在单机运行的条件下，在滇池于2001年4月和9月的145天中开机1,700h，共收获富藻水17,000m 3，折合干重为325t。试验区收获的蓝藻干粉经检测其平均总氮(N)为8.51％；总磷(P)为0.49％、总钾(K)0.70%和粗有机物43.47％。依此结果计算，相当于从试验区取出氮(N) 27.66 t、磷(P) 1.6t、钾(K ) 2.28 t 和粗有机物141.28t。有效降低了富营养化湖泊的氮、磷等水平和减轻或缓解了大量暴发的蓝藻生物量。 2．水动力控藻技术 吴张永等[8]对流体动力处理蓝藻技术进行了前期室内试验研究，发现实验条件下除藻率可达100%，且不会对水体造成二次污染。太湖在闾江口到马山岛之间马围长堤附近修建马山大桥，把大堤打通，沟通马山西的太湖与梅梁湖、贡湖、五里湖的水流，促使流入口袋的水流，从袋底顺利流入西太湖，促使湖水在夏季向西北部分流，冬季西太湖水流灌入两湖以冲洗滞水。如此可把两湖与西太湖整体形成循环水流，以使湖水通过自净、分流促使快速换水，抑制蓝藻暴发。 3．超声波控藻技术 超声波技术是近年来发展起来的一种新型的环境技术，被称为环境友好技术[9]，具有操作和控制容易，便于引进自动化操作手段，在处理中不引入其他化学物质，而且反应条件温和，反应速度快等优点。功率超声在水体中空化效应产 生的高压、冲击波、声流和剪切力能够有效破坏藻类的细胞结构，抑制叶绿素的合成，降低蓝藻细胞类囊体膜上藻胆蛋白和某些酶的活性。目前有研究将超声波技术应用于自然水体，通过超声短时间的辐照抑制水体中藻类的生长，从而达到控制水华爆发的目的[10]。 三、太湖蓝藻化学强化控制技术 1．湖底充气扬水筒技术 扬水筒技术，将积聚于表层的藻类驱赶至水库底层，由于光照极低以及温度骤降等原因，藻类失去活性而逐渐消亡，并能显著降低水库底层铁、锰浓度。在荷兰阿姆斯特丹Nieuwe Meer 水库中，扬水筒技术实施结果得到证明：其生物量降低为未处理前的1/20，藻类种群结构也由原先以蓝藻为主转变为硅藻、绿藻为主；此外整个水体中的溶解氧浓度可一直维持在5mg/l 左右，从而扩充了鱼类的生存空间。 2．黏土除藻技术 黏土除藻华技术最早来源于絮凝原理，曾被作为在海洋赤潮暴发时的一种应急技术，取得了一定的效果。早在1997年，就有专家在国际权威科学期刊《自然》上撰文指出，使用黏土除藻可能是治理藻华的最有发展前途的方法。但由于絮凝除藻机理不清、黏土投量太大、藻华复发和二次污染等问题，许多将黏土除藻技术应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试一直没有成功，其技术定位为应急措施。 潘纲等[11]通过改性黏土的快速除藻除浊作用启动并强化沉积物中的生物地球化学反应使其自动地进行长期连锁的健康修复过程，发展了既能快速消除水华又能长期治理湖泊富营养化的一系列改性黏土技术。通过对26种不同黏土与藻细胞之间多项絮凝性质的研究发现高效黏土絮凝除藻的黏土架桥网捕作用，根据上述科学发现在架桥网捕性能方面对黏土进行改性，结果改性后的黏土不仅特别适合于淡水藻华的清除，而且黏土的投入量也从国际先进的200mg/l，降到了10mg/l，除藻效率达到95％以上。这种环境友好的天然改性剂可以使各种原先不具有除藻能力的当地黏土/沉积物变成高效除藻剂。 3．化学除藻剂
中国生态农业学报，2003， 植物化感作用的表现形式及其开发应用1 黄高宝柴强** （甘肃农业大学农业生态工程研究所，兰州 730070） 摘要文章综述了作物的自毒现象、作物间的化感效应以及作物与杂草间的化感作用研究现状，提出了化 感效应研究存在的主要问题，展望了化感效应在克服连作障碍、构建高效间套复合群体、防除病虫草害和 生物调控方面应用潜力。 关键词化感效应，研究进展，开发应用 1. 2.Review on researching advancement and applying development of allelopathy 3.HUANG Gaobao CHAI Qiang (Agroecology Engineering Institute of Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070) Abstract The current researching status of autotoxicity of crops, and the allelopathy among crops or among crops and weeds were reviewed in this paper. Several problems related to allelopathy research were discussed, and the great potential of allelopathy were proposed, including to get rid of the obstacles of continuous cropping, to construct high efficient intercropping systems, to regulate crops growth and to prevent pests and weeds. Key words：allelopathy, researching advancement , applying development 1引言 化感作用（allelopathy）是近10年来逐步受到世界各国科学家重视的一个研究领域[11、2、3]，它是指“活体植物或微生物的代谢分泌物对其它生物产生的有利或者不利的影响”[22]。近年来该学科的许多研究成果已应用于农业生产[23、24]，为农业发展做出了一定贡献。研究内容主要包括化感效应的研究方法、化感作用的机理、影响化感作用的主要因素以及化感作用在农业生产中的开发应用。本文拟通过综述国内外近年来在化感效应研究方面的主要成果，旨在推动其理论研究与生产实践的相互融合，为我国农业的可持续发展寻求新的生物学途径提供思路。 2 化感效应研究现状 作物的化感作用研究主要集中在自毒现象、作物间的化感作用和作物与杂草间的化感作用[3、5、10]。 2.1作物的自毒现象 - 1 -
森林植物化感作用研究现状及发展方向 杜明广 李晓坤 崔 崧(黑龙江省林科院江山娇林场)(黑龙江省林科院丰林保护区)(黑龙江省林业科学研究所) 摘 要 对目前森林植物化感作用中最具代表性的研究理论及研究成果进行了详细介绍,对未来林业化感作用研究工作的重点进行了展望。 关键词 森林植物 化感作用 化感物质 P r ogr esses an d i n ten d i n g d i r ecti on of r esear ch on a llelopa th i c effects of for est pl an t DU M ing-guang L I X iao-kun CU I Song (First-autho r’s address:J iangs han jiao forest bueau of Forestry I nsti t u t e of Heilongjiang) Ab str a ct Study on the alle l opathy has rece iv ed a great devel opment i n recent decades through continuous efforts.This paper introduce s the most rep resentati ve research theory,and re s ea rch results in de tail in the study of fore st all e l opathy. M ean while,t he paper discusses the fore st a lleopa thy for the fut ure research. Keywor ds Fo rest p lant A llelopathy A lle l oche m icals 化感作用(Alle l opa thy),也称他感作用,是指生物(植物和微生物)之间通过合成释放某些化学物质而引起的相互作用(包括抑制I nh ib itory 和促进Sti mu la tion)[1]。化感作用是森林生态系统中广泛存在的一种生态化学现象,是影响森林植物种群生长发育、结构功能乃至整个生态系统群落演替的重要因素。在林业科学研究及林业生产实践中,对于森林经营过程中出现的连栽障碍、地力衰退、“土壤中毒”等现象,化感作用机理的研究具有重要的意义[2～4]。 本文通过对化感作用的研究理论、成果等的详细阐述,对林业化感作用研究未来的发展方向进行了展望。 111 国内外研究概述 对森林植物化感作用的报道可上溯到2000多年前Pling记载的黑胡桃(Jug lan s n igra)毒死其他作物的观察。德国科学家Mo lish于1937年首次提出了化感作用的概念,但直至20世纪60年代科学家才开始对植物化感作用现象进行大量的观察和研究[5～8]。Putna m、R izvi等科学家都系统地阐述了化感作用的概念、传播途径、表现方式、物质合成途径及机理等,并提出了自己的理论,如R ice指出:生存竞争是造成植物种类区域性优势分布的一个重要因素,更基本的原因可能是由于物种之间的生化化感作用,并提出化感效应的生态学意义可能是通过影响植物的分布区域从而决定植被的类型。我国化感作用研究开始于世纪年代,如年徐震邦等的研究发现水曲柳、椴树叶浸出液可显著促进红松苗生长发育,红松叶和这些阔叶树叶混合浸出液对红松苗生长也有一定促进作用,但红松针叶浸出液可抑制红松苗生长。化感作用经过多年的发展,已形成独创的理论体系,取得了很大的成果。 112 国内外研究现状 11211 具有化感作用的森林植物种类 国内外学者的研究结果显示,目前已知的具有化感作用的森林植物主要科属有:松科;柏科;壳斗科;桦木科;杨柳科;豆科;椴树科;漆树科;胡桃科;禾本科;桑科;木犀科;榆科;杜鹃科等。我国学者对水曲柳、椴树、红松、核桃楸、刺槐、毛白杨、落叶松、油松、辽东栎、白桦和杉木等也进行了研究,但还有很多物种的化感物质及作用原理有待于研究。 11212 化感物质的研究 1121211 化感物质的种类、来源 化感物质大多是次生代谢物质,根据其性质和来源,可分为14类[8]。 (1)简单的水溶性的有机酸、直链醇、脂肪醛和酮;(2)长链脂肪酸;(3)单酚、苯甲酸及其衍生物;(4)肉桂酸及其衍生物;(5)香豆素类; (6)类黄酮;(7)丹宁;(8)氨基酸和多肽、(9)生物碱;(10)硫化物和介子油苷;(11)卟啉和核苷()简单不饱和内酯;(3)萘醌、蒽醌、复合苯醌;()萜类,已知的起抑制作用的化学物 林业勘查设计(总149期)2009年第1期 20701972121 14 98
南京师范大学 研究生课程学习考试成绩单 （试卷封面） 任课教师签名： 批改日期： 注： 1、以撰写论文为考核形式的，填写此表，综合考试可不填； 2、本成绩单由任课老师填写，填好后与作业（试卷）一并送院（系）研究生秘书处； 3、学位课总评成绩须以百分制记分。
蓝藻水华的危害及其治理 姓名:刘畅,学号:121202008.学院:生命科学学院 摘要:水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题。水体富营养化带 来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能，引起严重的生态破坏及巨大的经济损失，而蓝藻毒素的产生给公众健康带来极大危害。有关蓝藻毒素中毒的事件也时有报道。引起蓝藻水华的种类主要有微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Anabaena）、鞘颤藻（Lyngbya）、束丝藻（Aphanizomenon）、颤藻（Oscillatoria）。本文简要概述了蓝藻水华的危害及其治理现状。 关键词：蓝藻水华危害治理 The harmful of water blooms and its management Abstract:The water eutrophication is the serious environment problem that all the countries are faced with it. The water eutrophication brings the outbreak of water blooms. The scale of the water blooms reduces the efficiency of water usage , cause serious ecological destruction and huge economic losses, and the algae toxin production brings great harm to the public health . The algae toxin poisoning event is also reported. The species cause water blooms are mainly Microcystis, Anabaena, Lyngbya , Aphanizomenon, Oscillatoria. This paper briefly summarizes the harmful of water blooms and its present management situation. Key wards: water blooms, damage, management 1 蓝藻及蓝藻水华 蓝藻是一类极其古老、微小的原核生物，又称蓝细菌，是一种全球广泛存在的原核生物，无色素体、细胞核等细胞器，原生质体分为外部色素区和内部无色中央区，色素区含有叶绿素a，细胞可以进行光合作用（李建宏，1997），繁殖为无性繁殖。蓝藻在其长达三十多亿年的进化过程中，形成了一套独特的形态和生理代谢机制（陈飞勇，2008）。一旦环境条件适宜，其就快速生长繁殖，并在短时间内成为优势种群，当其生长达到一定的生物量时，他们便在水体表层聚集，形成水华。长期的进化形成了极强的生态竞争优势，在适合的环境条件下即可获得最大生长率，并以指数级迅速增长。研究发现蓝藻具有自我强化机制作用的生态生长调节素，可使其产生尽可能多的后代，从而使产毒菌株密度增加，获得竞争优势，形成种类少而数量大的蓝藻水华。 水华（water bloom）是指在富营养化的河流、湖泊及池沼等淡水域中，在一定的营养、气候、水文条件和生物环境下，由于氮、磷等营养元素过多，导致某些藻类的异常增殖，在水体表层大量聚集成肉眼可见的蓝绿色藻层，呈油状厚厚地覆盖于水面的污染现象(王为东，2001)。常见的水华藻种多属蓝藻门，有微囊藻、鱼腥藻、颤藻、束丝藻、念珠藻等（汪育文，2007）。其中以铜绿微囊藻在数量和发生上占绝对优势。
华南师范大学实验报告 学生姓名彭健学号20112501082 专业生物科学年级、班级11科五 课程名称生态学实验实验项目种间关系—化感作用 实验类型□验证□设计□综合实验时间14 年 4 月16日 实验指导老师周先叶实验评分 化感作用—五爪金龙对大白菜种子萌发影 响 1实验目的 本实验选择五爪金龙作为供体植物，取其叶片水浸液研究其对大白菜种子萌发的影响以探究其化感作用 2实验原理 化感作用（Allelopathy）：也称作异株克生，是指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，从而影响其它植物的生长。这种作用是物种生存斗争的一种特殊形式，种内关系和种间关系都有化感作用。 植物之间的化感作用是当前化学生态学研究的热点。具体来讲，它是指供体植物通过茎叶挥发、淋溶、凋落物分解、根系分泌等途径向环境释放化学物质，从而促进或抑制周围植物的生长和发育。植物的化感作用广泛存在于自然界中，与植物间光、水分、养分和空间的竞争一起构成了植物之间的相互作用。 3实验仪器、工具 供体植物：五爪金龙 受体植物：大白菜种子 实验处理：配置50gDW/L的供体植物新鲜枝叶浸提液，以蒸馏为对照 4实验步骤 4.1采集供体植物新鲜叶片回实验室 4.2在实验室将叶片洗净，剪成<2cm的片断； 4.3称取五爪金龙5g，加入蒸馏水70mL，室温下浸提24h，将浸提液倒出，补水20mL再浸提一次，将两次浸提液合并，过滤，定容至100mL。待用。 4.4吸取约5mL上述浓度的浸提液加入双层滤纸铺的直径为11cm培养皿中，每皿均匀放置50粒已消毒的受体种子（之前用5%的次氯酸钠消毒10分钟），以蒸馏水为对照，设3个重复。于人工气候箱中保湿遮光培养，湿度70%，温度设置为30℃12h，25℃12h。 4.5种子出现萌芽（胚根>1mm）后开始记录每天种子的萌发个数，7d后统计萌发率（GR）,并测定根长（RL）： GR=（发芽种子数/供试种子数）*100% 化感效应指数RI=T/C-1
第20卷第4期2000年7月生 态 学 报AC TA ECO LOGICA SIN IC A V o l.20,N o.4J uly ,2000植物化感作用(Allelopathy )及其作用物的研究方法 阎 飞,杨振明,韩丽梅 (解放军农牧大学农学系,长春 130062) 基金项目:国家“九五”重中之重“95-01-05”课题的部分研究内容。 收稿日期:1998-04-20;修订日期:1999-01-29 作者简介:阎 飞(1969～),男,甘肃省人,讲师。主要从事植物逆境营养生态方面的研究工作。摘要:综述了植物化感作用室内培养和田间试验的研究方法,重点评述了化感物质的提取、分离、纯化、鉴定和检测方法,并提出了进一步研究需关注的问题。 关键词:化感作用;化感物质;研究方法;综述 Review on research methods for alelopathy and allelochemicals in plants YAN Fei ,YAN G Zhen -Ming ,HAN Li -Mei (Changchun University of Ag ricu ltu re an d Animal Sciences , Chang chun 130062,Ch ina )Abstract :Resea rch metho ds o n allelo pa thy w er e r ev iewed .M ethods o n ex tr actio n ,separa tio n ,purificatio n and e termina tio n o f allelochemicals w er e mainly summarized too.The resear ch issues,on which mor e a tten-tio n sho uld be paid in the future ,w ere pro po sed. Key words :allelopathy;alellochemicals;r esea rch methods;r ev iew 文章编号:1000-0933(2000)04-0000-00 中图分类号:Q 948.12 文献标识码:A 随着科学技术的迅速发展,各门学科之间的相互渗透日益加强,从而产生了不少新兴的交叉或边缘学科。生物间的化感作用就是新兴学科——生态生物化学的一个重要内容[1～3]。化感作用的英文为“Allelo pa-thy ”,源于希腊语“Allelo n (相互)”和“Patho s (损害、妨碍)”[4～5]。1937年M olish 首先将其定义为:某种植物(包括微生物)生成的化学物质,对其他植物产生某种作用的现象[6]。随着科学研究的迅速发展,对其认识也在不断深入和全面。1984年Rice 在《A llelo pa th y 》第二版中将其较完整地定义为:植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有利或不利的作用[7]。 在生态系统中,植被的形成和演替、种子萌发和衰败的抑制,农业生产中的间作、混作、套作、轮作、前后茬搭配、残茬的处置或利用以及作物和杂草的关系等,都存在化感作用,它在作物增产、森林抚育、植物保护和生物防治等方面有着广阔的应用前景。 虽然早在两千年前就已经有化感现象的记载,但在过去漫长的时期内,这方面的工作却始终停留在野外观察和现象描述方面[2,7～9],这主要是因为化感作用是在较长时期内发生,并常被掩盖在明显的种内 (间)竞争中,加上非生化环境因素同微生物的介入、干扰,使其研究受到了很大的影响。近年来由于众多学科的联合,加之科学技术的进步,使这一学术领域逐渐活跃起来,并且获得了较大的进展[3～ 5,8,10]。但是,由于该学科内容广泛,研究者的专业结构复杂,所采用的研究方法不尽一致,因而研究结果缺乏可比性。为此,本文就该内容作一综述,试图为其继续深入的研究提供一些思路。 1 化感作用的研究方法
蓝藻的现状及目前的主要治理方法 摘要：最近几十年蓝藻水华在我国各大富营养化湖泊频繁爆发，形成藻灾。鉴于传统的打捞等治理手段的局限性，新兴的生物技术治理方法以其优越性而备受世人瞩目，渴望成为攻克蓝藻污染的最佳选择。文中从水华的爆发及危害、目前国内外主要的防治措施和研究方向以及蓝藻的生物工程等几个方面进行了论述，以希望能够寻求合理的治理方案。 关键词：富营养化蓝藻治理生物技术 国家重点治理的“三湖”由于水体富营养化造成的藻害日益严重，其他湖泊如东湖、西湖、洞庭湖、洪湖、鄱阳湖、洪泽湖等也不容乐观，甚至连藏在群山之中、很少点面污染源的千岛湖，也由于游人猛增而水体富营养化，已出现蓝藻大规模增生的趋势。从1998年开始，这种蓝藻泛滥成灾的危机频频出现，并呈迅速蔓延之势。从50年代以来，由于人口急剧增长，工业化和城市化进程加快，大大增加了氮、磷营养物质向水体的排放量，加剧了湖泊等水体富营养化程度，使水体生态环境向恶化方向演变，最终影响经济和社会可持续发展。所以，富营养化问题日益受到世界各国政府和社会各界的关注和重视。 中国是一个湖泊众多的国家，大于1平方公里的天然湖泊有2300余个，湖泊面积为70988平方公里，约占全国陆地面积的%，湖泊总储水量为7077多亿立方米。近年来，我国东部南部随着国民经济高速发展，环境污染控制相对滞后，不少水体负荷了超量氮、磷和其他有机污染等营养物，致使湖泊环境不断恶化。湖泊富营养化在中国已是一个突出的环境问题，所以预防治理蓝藻水华已成当务之急。 1 湖泊富营养化和水华的形成和危害 藻类和一些光合细菌能利用氮、磷等无机盐类通过光合作用合成有机质，称为光养型生物。富营养化缓流水体中的光养型生物，如蓝藻、绿藻等，通过光合作用以光能和无机物合成自身生长繁殖的有机物，并在短时间内集中大量繁殖，形成藻灾，即水华。 通常春夏秋湖泊中的主要藻类是蓝藻、绿藻。但在重富营养化的湖泊中，自春至夏蓝藻常成为唯一的优势水华种群，其中以微囊藻水华最为严重。蓝藻（cyanobacteria）是全球分布最广的水生、陆生古老光合生物。在富营养化的
水体蓝藻水华的成因及控制措施 近年来，水体富营养化现象日趋严重。水体富营养化导致藻类异常增殖形成水华，使水体腥臭难闻，溶解氧减少，大量鱼类死亡，严重影响了水体的功能，改变了水生态环境，危害到周围居民的身体健康，影响国家、社会、经济的可持续发展。我国的许多水体已受到富营养化的严重威胁，且水华的影响范围和程度有加重的趋势。因此，认识藻类水华的形成原因，并寻求有效的防治措施刻不容缓。 1.蓝藻水华的成因 (1) 营养物质与藻类水华 丹麦著名生态学家Jorgensen 指出浮游藻类的生长是富营养化的关键过程，着重研究氮、磷负荷与浮游藻类生产力的相互作用和关系。总磷、总氮等营养盐相对充足，能给水生生物( 主要是藻类) 大量繁殖提供丰富的物质基础，导致浮游藻类( 或大型水生植物) 爆发性增殖。通常认为总氮的浓度超过0.2 mg /L，总磷的浓度超过0.02 mg /L 是湖泊、水库富营养化的发生浓度．美国EPA 建议总磷浓度0.05 mg /L，正磷酸盐浓度0.025 mg /L 是湖泊和水库磷浓度的上限。天然水体中的藻类进行光合作用，合成本身的原生质，临界的氮磷比按重量计为7：1，当氮、磷比小于7∶1 时，氮将限制藻类的增长，否则，磷则可认为是藻类增长的限制因素。 (2) 气象因素 在营养物质充分的条件下，光照强烈、水流缓慢、适合的水温最适宜藻类生长，其产生的污染有较强的空间差异性。 (3) 水生食物链失衡 从本质上来说，水体藻类暴发是水中营养物质过剩导致生物物种失衡的过程，是一个环境改变而导致的生物过程，要更多地从生物学的角度来考虑。自然水域中存在水生食物链，各能量层次的生物通过捕食关系而紧密联系，相互间的影响也更大。如果食浮游生物的鱼类数量减少或能力降低，将使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，发生富营养化。该理论说明营养负荷的增加不是导致营养化的
2008年第43卷第11期生物学通报13 植物之间以各种物理或化学的方式相互联系，相互影响，经过长期的进化，部分物种能向周围环境分泌化学物质，以使其在与其他物种的竞争时取得优势，这种自卫方式称作植物的化感作用。植物的化感作用对周围生物产生的有利或不利的影响，在农作物耕作制度的治理安排、农田杂草控制、作物的虫害和病害的防治以及减少连作障碍危害等方面起着重要的作用。 1化感作用机理 1．1化感物质植物的化感物质都是次生物质，这类物质的结构较简单。Rice(1974)把各种化感物质归纳为14种：水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮、简单不饱和内脂、长链脂肪酸和多炔、苯醌、蒽醌和复醌，简单酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物、香豆素类、类黄酮、丹宁、类萜和甾类化合物、氨基酸和多肽、生物碱和氰醇、硫化物和芥子油苷和嘌呤和核苷。化感物质的分类有很多方式，种类也有很多，以下2类是在植物体内含量较多的化感物质。 1.1.1酚类这类化感物质比其他种类化感物质的总量还要多。它们主要存在于樟科等26种植物类群中,由于它们的水溶性和成盐性，因此易于被雨水淋溶，被土壤吸收。同时它们的分子量跨度大。 1.1.2萜类这类化合物是次于酚类的第2大类化感物质。这类化合物是主要的挥发性物质,但是它的水溶性差,雨水很难将其淋溶到土壤中。许多菊科植物含有大量的萜类化感物质（周凯，2004）。 1．2化感物质的释放途径植物的化感作用是通过向周围环境释放化感物质而实现的，化感物质存在于植物的花、果实、种子、茎、叶和根中，其存在部位不同导致释放途径也不同。 1.2.1淋溶水溶性的化感物质通过雾，雨水等作用溶解，通过植物的表面淋溶、转移到植物的根部或者其他部位，对周围的植物发生直接或者间接的作用。桉树属、香桃木属（Myrthus Linn.）和臭蝽属（Alanthus Desf.)等植物释放的酚类化合物，就是从叶面溢出再进入土壤后，才能表现出对亚麻(Linum usitatissinum)的抑制效应（李绍文，1989）。 1.2.2挥发植物活体的地上部分或者枯落叶通过分解释放出了具有挥发性的物质，在挥发性化感物质中，萜类化合物是最主要的。菊科的加州蒿（Artemisia canifornica)和唇形科的鼠尾草(Salvia leucophylla)产生的萜类物质会对周围植物的生长产生抑制作用（李绍文，2001）。 1.2.3根部分泌和残根的分解植物的根部直接分泌出化感物质，对周围植物发生的直接或者间接的作用，这是化感物质影响地下种子库以及根系活动的主要形式。 1.2.4植株的分(降)解植物组织腐败后通过微生物的降解产生了化感物质，黄利群等（2000）研究得出杉木根桩在分解过程中就会释放酚类物质，影响下一代杉木的生长。 同一种植物所释放化感物质的途径可以有多种，例如王大力等（1996）研究表明豚草主要通过挥发、雨水淋溶、根系分泌等方式向周围环境释放化感物质，影响其他植物的生长发育，而使自身蔓延生长。淋溶和挥发也没有特别明显的界限，在一定条件下可以相互转化。 1．3化感物质的作用机理化感作用是通过化感物质的作用实现的。任何一种化感物质都能够影响 植物化感作用的机理及应用前景 陈静雯张丽 （北京师范大学生命科学学院北京100875） 摘要植物的化感作用是植物进化出的一种保护自身生存的方式，通过向环境中释放化学物质促进或抑制自身和其他植物的生长，抑制作用较为常见。化感作用既可以被人类应用于农业除杂草，又是入侵物种强有力的武器，合理地利用化感作用将是保持生态平衡，同时创造农业经济效益的关键所在。详细介绍了植物化感物质种类、作用机理，最后讨论了植物化感作用的应用前景。 关键词植物化感作用化感物质作用机理应用前景 中国图书分类号：Q946.8文献标识码：A
植物化感作用研究现状 作者：周光良专业：林业硕士班级：林业硕士2014级1班学号：S2******* 指导老师：郝建锋 摘要:近年来，化感作用成为国内外研究的热点，化感现象广泛存在于植物界。植物之间的化感作用对生态系统有着不可忽视的影响，但是有关化感作用的研究才刚刚起步，还停留在主要化感物质的生物和化学鉴定方面，在化感作用的机理以及应用仍需要更进一步的探究。笔者综述了化感作用的定义，并从化感物质种类、化感物质的释放途径、化感物质的作用机制和影响化感物质产生和释放的因素详细的介绍了化感的研究进展，同时还综述了化感作用的应用并提出展望。 关键词:化感作用；种类；释放途径；作用机制；研究进展 Allelopathy research status Author: Zhouguang Liang Major: Forestry Master Class: Master of Forestry 2014 1 class student number: S2******* Instructor: Hao Jianfeng Abstract:In recent years, allelopathy has become a hot research at home and abroad, the allelopathic phenomenon widespread in the plant kingdom. Allelopathic effects on ecosystems between plants would have a negligible impact, but research on allelopathy has just started, still remain in terms of biological and chemical identification of the main allelochemicals in allelopathy mechanism and the application is still need further exploration. Factors author reviews the allelopathic effects of definition and released from the way allelochemicals species, allelochemicals, mechanisms and influence of allelochemicals allelopathic substances produced and released a detailed description of the research progress of sense, but also Allelopathy application reviewed and made outlook. Keywords: allelopathy; species; release pathways; mechanism; Advances 1 引言 化感作用（Allelopathy）的概念由Molish在1937年提出[1]，不同的学者因为研究侧重点的不同，给出的定义有一定的差异。目前，普遍性的定义是Rice[2]提出的，其具体内容是：植物或微生物（供体）向环境释放某些化学物质而影响自身或其它有机体（包括植物、动物、微生物受体）生长发育的化学生态学现象。植物化感作用研究兴起于20世纪70年代初期，经过30多年的发展，已逐步形成独立的学科体系。近年来，植物化感作用研究再次成为国内外科学研究的热点。本文对近年来植物化感作用的研究状况进行一个初步总结，以便对化感作用进行更加深入的研究。 2 植物化感物质 2.1 植物化感物质种类 目前已知的植物化感物质都是次生代谢物质[2,3]，具有分子量小、结构简单的特点。化感物质所包含的化合物数量十分庞大，研究者一般将其归为数个大类。Rice曾提出将化感物质分为简单的水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮，简单的不饱和内酯，长链脂肪酸和多炔，醌类，简单酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物，香豆素类，类黄酮，丹宁，类萜和
一、认识蓝藻 1、蓝藻的危害 ●其一，水华（水华的主要成份是蓝藻）不宜作为饵料。国内外都有资料报道，认为蓝藻 体内含有一种抗胰蛋白酶的物质，鱼类和其它水生动物摄食后不仅难以消化，还产生毒副作用，蓝藻的饵料价值不高； ●其二，蓝藻对鱼类和水产养殖生物有毒害作用。近年来有些资料报导，蓝藻在生长过程 中分泌一种藻毒素，对鱼类生理代谢产生有害影响，严重时引发鱼病，甚至引起死鱼； ●其三，对水质危害较大。很多资料报道，蓝藻死亡后其尸骸在分解过程中，产生羟胺、 硫化氢等有害物质，不仅引起大量死鱼，当牛、羊饮了此水后，也会中毒死亡。 ●其四、蓝藻毒素内分为很多种，通过其危害方式可分为肝毒素和神经毒素，它们是已知 的会侵袭肝脏和神经的毒素，另一类毒素对皮肤有刺激作用，当蓝藻细胞破裂或死亡时，毒素就会被释放到水中。当暴露在含有蓝藻毒素的湖水中，虽然一部分人会生病，但是饮用含有受污染藻类的水却未必会导致死亡。长期地暴露在含有蓝藻肝毒素的水中，即使含量较低，也有可能对人体产生长期的或慢性的不利影响。如果你不断的摄入含有蓝藻的水，鱼或者其他水产品，就可能会产生头痛，发烧，腹泻，腹痛，反胃或者呕吐。 如果你在受污染的水中游泳，也有可能会产生皮肤发痒或者眼睛、皮肤受到刺激，如果你怀疑直接接触到了污染水源并且身体发生了不良反应，用干净水冲洗身体并立即联系医生。煮沸的水不会去除蓝藻中的毒素，因为你不可能凭借水的外表，气味或者味道去检测毒素的存在，只有化学测试才可以。如果条件允许，不要使用受污染水洗衣服和餐具，如果实在没有其他水源，做家务要用水时必须戴上橡胶手套，使用受污染水洗澡应该避免，因为皮肤直接接触水会造成皮肤刺激和皮疹。 2、蓝藻的特征 用纯净水瓶在水体30公分下取出水样观察，如发现大小不同的蓝色颗粒物，用手搓碎后会看到蓝色素这就是蓝藻。 3、蓝藻分解后水体的特征现象 从水下30公分取出水样，如水体透明无细小颗粒物，就证明蓝藻已被分解彻底。蓝藻被分解后水面出现的绿色漂浮物，那是绿藻和其它有益微生物，是很优质的生物养料，无毒供水生动物食用。水产营养专家建议：无需打捞和杀生处理，处理需谨慎！当蓝藻爆发时PH值、氨氮、亚硝酸盐会很高，蓝藻被分解后会随之降下。