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海洋作为地球上最大的活跃碳库,不断地从大气中吸收CO2,最大限度的缓解了全球变暖,但这也使表层海水的p H平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1,至本世纪末这一值将下降至7.9或7.8,这对海洋的生态系统将产生巨大的影响。大型海藻构成海洋总初级生产力的10%左右,对近海生态系统的碳循环起着重要作用,大气CO2浓度的升高必将对大型海藻的生长、光合固碳和营养盐吸收等一系列生理活动产生影响。本文以脆江蓠为材料研究了不同CO2和环境因子对其生长、生化组成以及光合固碳能力的影响,并模拟研究了不同大气环境下脆江蓠对水体无机碳利用的昼夜变化规律。主要研究结果如下:1.不同光强和营养盐水平对脆江蓠光合固碳的影响。通过测定培养水体溶解氧和碳酸盐体系的变化,研究了不同光强和营养盐水平及二者的交互作用对脆江蓠光合固碳能力的影响。实验中光强设置三个梯度:40、100和160μmol·m-2·s-1;硝态氮(Na NO3)设置4个梯度:对照、100、300和500μmol·L-1,按照氮磷比10:1添加磷酸盐(KH2PO4),各处理设3个平行。实验进行3h,根据水体中各参数的变化,计算脆江蓠的光合产氧速率(RO,μmol?g-1·h-1),固碳速率(RDIC,μmol?g-1·h-1),CO2的吸收速率(RCO2,μmol?g-1·h-1)和HCO3-的吸收速率(RHCO3-,μmol?g-1·h-1)等指标。结果显示:光强、营养盐显著影响脆江蓠的光合固碳能力(P<0.05),且二者存在交互作用,光强是主要影响因子(占70%左右)。在光强100μmol·m-2·s-1、营养盐100μmol·L-1条件下,脆江蓠的RO和RDIC最高。随着光强的增大RO和RDIC逐渐升高,并趋向于稳定,在高光强下略有下降;在低光强下,营养盐加富对RO和RDIC影响不显著(P>0.05),在100和160μmol·m-2·s-1组随着营养盐的增加,藻体的RO和RDIC逐渐升高,并趋向于稳定,在高营养盐组略有下降。RCO2和RHCO3-表现出基本相同的变化趋势。2.模拟不同大气CO2浓度条件下脆江蓠对水体无机碳利用的昼夜变化。实验室模拟不同CO2浓度条件下,大型海藻脆江蓠对海水碳酸盐体系和CO2吸收影响的昼夜变化以及脆江蓠的生理响应。实验设置两个CO2浓度梯度(400μatm和800μatm),每个处理3个重复,实验进行24h,光暗周期为12L:12D,每3h取一次水样,测定p H、总碱度和溶解氧等指标。结果显示,在两种环境下,海藻对水体碳酸盐体系的影响存在显著性差异(P<0.05)。在光照期,高CO2组的DIC、HCO3-和CO2(aq)下降幅度显著高于对照组(P<0.05),分别高出约19%、10%和11%,并且两处理组的这三个参数都趋向于一致,在光照期结束时,分别稳定在2100μmol·L-1、1720μmol·L-1和5.3μmol·L-1左右,在黑夜,这三个参数变化比较稳定,其含量逐步升高,高CO2组的增长幅度显著高于对照组(P<0.05),但差距远不及白天;两处理组海-气界面的CO2通量(F)变化也存在显著性差异(P<0.05),整个过程F都为负值,养殖水体表现为大气CO2强烈的汇,其最大通量分别为-3.05 mmol?m-2?d-1和-5.55mmol?m-2?d-1,高CO2组比对照组高出82%。同时,实验组藻体的固碳速率和呼吸作用都显著高于对照组。综合整个实验数据来看,即使大气CO2浓度加倍,脆江蓠的生长仍然受到无机碳源的制约;大型藻类的养殖有利于海洋对大气CO2的吸收。3.碳源和氮源加富对脆江蓠生长及生化组分的影响。实验室条件下研究了碳源(添加CO2)和氮源(添加Na NO3)加富对大型海藻脆江蓠生长及其生化组成的影响。设置加富(800μatm CO2)和对照(400μatm CO2)2个碳源处理,加富(100、300和500μml·L-1 NO3--N)和对照(10μmol·L-1 NO3--N)4个氮源处理,每个处理3个重复。实验共进行10d,测定不同处理组藻体的生长及可溶性总糖(SS)、可溶性蛋白质(SP)、藻红蛋白(PE)、叶绿素a(Chla)、总碳(TC)和总氮(TN)含量的变化。结果表明,碳源和氮源加富都会促进脆江蓠的生长,在800μatm CO2和100μmol·L-1 NO3--N处理组脆江蓠的瞬时生长率(SGR)最大(11.70%·d-1);高浓度CO2会降低藻体SP、PE和Chla的含量,但提高了SS的含量;随着硝态氮浓度的增大,PE和SP含量逐渐增加,而SS含量逐渐降低,Chla含量没有明显变化。藻体的TN含量随着硝态氮浓度的增加而逐渐提高,而TC和C/N比值则呈现逐渐降低的趋势,并且藻体的TN和TC含量呈现出显著的负相关关系(P<0.05)。本实验证实添加碳、氮会引起脆江蓠生长和生化组成的变化,但其能耐受较高的CO2浓度和氮浓度。