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大型海藻依赖于海水中的无机碳进行光合作用,海水中的碳酸盐体系是影响大型海藻生长和生理活性的重要环境因素。本文以三种中国南方海域重要的经济栽培海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)、坛紫菜(Porphyra haitanensis)和羊栖菜(Hizikia fusiformis)为研究材料,设置不同的碳酸盐体系,探讨海藻的呼吸作用和光合作用对短时碳酸盐体系变化的响应,以及光温条件对该响应的影响;并探讨在不同碳酸盐体系中培养的海藻生长和生理生化的响应情况。主要研究结果如下:1.以龙须菜和坛紫菜为研究材料,设置两种无机碳(TIC)水平:正常水平(AC)和加富水平(EC),四种pH水平:7.7、8.1、8.9和9.3,两种光照强度:光限制(60μmol photons m-2 s-1)和光饱和(400μmol photons m-2 s-1),以及四种温度条件:16°C、19°C、22°C和25°C,探究两种红藻呼吸作用和光合作用对碳酸盐体系短期变化响应,以及碳酸盐体系与光温条件的耦合效应。实验结果表明,坛紫菜的呼吸速率(Rd)和光合速率(Pn)都显著高于龙须菜,且呼吸占总光合作用比值(Rd/Pg)显著低于龙须菜的,表明坛紫菜的代谢活性明显比龙须菜强,且其生物量积累速率高于龙须菜。温度升高显著增强两种红藻的Rd,温度对红藻Pn的影响受光照条件和TIC浓度的影响。光限制条件显著抑制了两种红藻的Pn。碳酸盐体系变化显著影响红藻的Pn,但对Rd的影响不显著。两种海藻在正常海水碳酸盐体系中基本没有光合碳限制,但pH升高将显著加剧海藻的光合碳限制程度,加富TIC浓度能缓解pH对光合作用的抑制作用。逐步回归分析结果表明,温度是影响两种红藻呼吸速率首要因素,光照强度是影响两种红藻光合速率的首要因素。2.设置两种无机碳水平:正常水平(AC)和加富水平(EC),三种pH水平正:8.2、9.0和9.4,于室内培养一周后,探讨不同碳酸盐体系对龙须菜生长和生理特性的影响。结果表明:高pH(9.4)抑制龙须菜的生长,但加富TIC浓度能够缓解高pH对龙须菜生长的抑制作用。高TIC浓度显著降低龙须菜的叶绿素a(Chl a)、类胡萝卜素(Car)、藻胆蛋白(PB)等光合色素含量,以及Chl a/PB的比值。而高pH对龙须菜光合色素含量无显著影响。不同碳酸盐体系中生长的龙须菜的pH补偿点都为9.5,表明生长环境中的TIC浓度和pH变化对龙须菜对HCO3-利用能力的影响不显著。高pH主要通过降低海水中龙须菜可利用无机碳浓度和影响藻体内能量平衡来抑制龙须菜的光合作用,而TIC浓度加富能显著缓解高pH导致的负面效应。3.设置两种无机碳水平:正常水平(AC)和加富水平(EC),三种pH水平:8.0、8.6和9.2,于室内培养一周后,探讨不同碳酸盐体系对羊栖菜幼苗生长和生理特性的影响。结果表明:加富TIC浓度对羊栖菜幼苗的生长没有显著影响,EC-8.0组羊栖菜幼苗的RGR与AC-8.0组的没有显著差异。高pH显著抑制了羊栖菜幼苗的生长,同时使羊栖菜幼苗对TIC和NO3-的吸收速率,最大相对电子传递速率(rETRm)、光能理用效率(α)和最大光量子产量(Fv/Fm)降低。加富TIC浓度能够显著缓解pH碱化对羊栖菜幼苗生长和光合活性的抑制作用。综上所述,碳酸盐体系对大型海藻生长和光合作用等生理特性的效应不仅与经历时间有关,而且存在显著的种间差异,且受到光温等条件的影响。短期温度变化是影响龙须菜和坛紫菜Rd的最重要的因素,而光照强度是影响两种红藻Pn的最大的因素。短期碳酸盐体系变化对海藻的Rd没有显著显著,而其对Pn的影响高于温度对Pn的影响,其中TIC浓度对两种红藻(龙须菜和坛紫菜)光合碳限制率的影响程度比pH大。长期生长在高pH环境中,龙须菜和羊栖菜幼苗的光系统活性、光合作用和RGR都受到抑制,但该抑制作用可被加富TIC浓度缓解。生长在不同碳酸盐体系中的龙须菜利用HCO3-的能力没有显著差异。正常pH下,加富TIC浓度对龙须菜和羊栖菜的光系统活性和生长的促进作用不显著。在养殖海区现场条件下,海藻由于剧烈的光合作用往往会遭受碳限制,因此能缓解碳限制的因素,如降低海藻栽培密度、大气CO2浓度升高等将有利于栽培海藻的光合作用,进而有利于其栽培生产。