摘要：以水绵和刚毛藻为代表的丝状藻广泛存在于各种自然水体和养殖水体，其过度生长对水体环境和养殖动物构成威胁。
随着富营养化程度加剧，水体中的藻类生物量愈来愈大，其中优势种类很容易形成藻华，生态平衡遭到破坏时成为水体中的有害藻华。
单胞藻类的藻华通称“水华’微囊藻(Microcystis) 藻华俗称“蛤蟆被、蛤蟆皮”。丝状藻的藻华俗称为“青苔、青泥苔、水毛子”。
由于人为干预，导致了湖泊、水库、河流以及近海水体中营养物质过量，从而引起水体藻类的大量生长，形成藻华，如滇池和太湖的蓝藻 (Cyanophyta) 水华，为危害十分严重的单胞藻藻华案例；
而丝状藻类的大量生长、繁殖，并形成的藻华，对水体及水生生物本身造成了一定的危害。
研究发现，人工湿地维系的景观水体、种草养殖河 ( Eriocheir sinensis) 的水体、养鱼池塘、稻田、种植观赏水草的池塘等出现了丝状藻藻华泛滥现象，产生不良影响，日益严重。
初春、夏季节是丝状藻类容易大量繁殖的时期，开始是在浅水底处萌发生长，渐渐蔓延开来，严重时像一张巨网布满整个池塘，经过一段时间变成棉絮状，漂浮水面，尤其晴好天气面光充沛时水面随处可见。
形成丝状藻藻华的藻类主要隶属于绿藻门、蓝藻门、黄藻门等，仅仅观察丝状藻藻华的外部形态并不能分辨其属、种，必须通过显微观察来确定，藻华的形态和色彩有所不同(表1)
为探究丝状藻发生的关键因子，实验通过走访调查，筛选了 5 组环境相同且隶属同一家养殖户的有丝状藻池塘和无丝状藻池塘，重点对水质、底泥生物可利用性氮磷含量及丝状藻繁殖体进行了检测分析。
结果显示，5 组有丝状藻塘、无丝状藻塘整体水体氮磷水平无显著差异，而有 4 组无丝状藻塘叶绿素 a 含量显著高于有丝状藻塘。
5 组有丝状藻塘底泥平均生物可利用性氮含量为 (15.72±3.60) mg/kg，而无丝状藻塘底泥平均生物可利用性氮为 (13.22±1.97) mg/kg，较前者低 2.50 mg/kg。
5 组有丝状藻塘底泥平均生物可利用性磷含量为 (72.26±10.57) mg/kg，无丝状藻塘底泥平均生物可利用性磷含量为 (50.33±12.62) mg/kg，较前者低 21.93 mg/kg。
底泥生物可利用性氮磷比在 5 组中均小于 0.5，而无丝状藻塘平均较有丝状藻塘高 26.32%。
低氮磷比会抑制浮游藻类的繁殖，而丝状藻则对低氮及低氮磷比环境具有较强的适应能力。
因此，在养殖开始时，底泥低氮及低氮磷比的条件使得浮游藻类在与丝状藻的初期生态位竞争中处于劣势，即使检测到的浮游藻类 OTUs 数量高于丝状藻繁殖体，也不能使其在上述条件下成为优势种。
另外，对丝状藻繁殖体的检测发现，其广泛存在于有丝状藻塘、无丝状藻塘及水源的水体和底泥中，即使清塘、晒塘依然检测到繁殖体的存在，但清塘、晒塘能够减少丝状藻繁殖体的数量。
研究表明，单独依靠生石灰或漂白粉清塘并不能完全杜绝丝状藻的发生，但可以作为一个辅助防控措施；
而通过调控养殖系统的生物可利用氮含量及氮磷比左右种间生态位竞争则是一个值得深入研究的、有前景的丝状藻防控方向。
本实验结果对养殖池塘的丝状藻防控研究和生产实践具有重要的参考价值。
丝状藻广泛存在于各种养殖及自然水体，不但影响了景观、环境，而且死亡后腐烂产生有毒有害气体也会对养殖动物或自然水域生物多样性构成威胁。
尤其在虾蟹养殖中，丝状藻暴发不但抑制水草的生长，而且会缠绕虾蟹引起死亡，由于目前还没有安全有效的控制手段，养殖户多选择市面上流行的杀丝状藻药，而这些杀丝状藻药多筛选自农用除草剂，存在较大的安全隐患，每年都出现一些养殖户因杀丝状藻而造成养殖损失的案例。
在丝状藻生态学研究中，关于丝状藻发生诱因的观点很多，如基质、水流、光照、温度、营养盐及休眠孢子等。
笔者曾大量走访江苏、安徽的中华绒螯蟹 (Eriocheir sinensis) 池塘，发现在一些隶属于同一家养殖户的池塘，其环境、水源、池塘情况均基本相同，却出现丝状藻发生有无的差异现象。
鉴于以上情况，基质、水流、温度、光照的因素基本可以排除。
事实上，关于丝状藻的发生，多数的观点认为水体氮磷等营养盐的增加是主要原因。
实施磷减排或控制溶解性磷措施后，安大略湖和 Windermere 流域刚毛藻生 物 量 分 别 降 低 60% 和 90%。
但 是，1995—2006 年，五大湖下游地区再次暴发刚毛藻水华，但事实上，这个时期五大湖的近岸水域并没有检测到水体总磷水平有增加趋势。
由此可见，决定刚毛藻生物量高低的因素可能不仅限于营养盐的多寡。
许多丝状藻类能形成孢子和配子，也即有世代交替现象，而且配子或孢子在冬天或春天发生较多。
但是，目前有关外源带入丝状藻繁殖体引起丝状藻发生多停留在理论推测层面，而证实这种关系的研究还很少。
基于以上原因，实验针对性地选择了同一家养殖户、同一片养殖区域的有丝状藻塘和无丝状藻塘，重点从营养盐、丝状藻繁殖体和人为操作三个方面进行对比研究，以期找出导致丝状藻发生的关键因素，为后续防控研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验设计
2019 年 3 月 5 号，选择中华绒螯蟹养殖初期，在常州市金坛区，按照同一家养殖户、同一块区域位置邻近、环境条件基本相同的原则，筛选出5 组有丝状藻塘和无丝状藻塘，编号 1~5 组，其中有丝状藻塘依次编号为 1-1、2-1、3-1、4-1、5-1，对应的无丝状藻塘依次编号为 1-2、2-2、3-2、4-2、5-2，对应的水源依次编号为 1-3、2-3、3-3、4-3、5-3。
重点对比每组有丝状藻塘、无丝状藻塘和水源的水体、底泥营养盐水平、丝状藻繁殖体数量和人为操作三个方面。
1.2 样品采集
每个池塘及水源按照中间位置和左右两边的位置共设 3 个采样点，采集中层水样和表层 10cm 泥样，采集好的样品放于冰盒中并快速带回实验室处理。
1.3 样品测定与分析
水质测定
pH 现场测定，根据《水和废水监测与分析方法》第 4 版，采回的水样用碱性过硫酸钾消解，紫外分光光度法测定总氮 (TN)，采用钼酸铵分光光度法测定总磷 (TP)。
按照《水质 叶绿素 a 的测定 分光光度法》(HJ 897-2017) 测定叶绿素 a (Chl.a) 含量。
水样经过 0.45 μm 滤膜抽滤，滤膜经 10 mL 90% 丙酮 4℃ 避光萃取 12 h后 (每 4 h 摇匀 1 次)，依次测定 750、664、647、630 nm波长下的吸光度值，然后计算 Chl.a 的含量。
底泥生物可利用性氮磷测定
底泥放于玻璃培养皿中在室内通风自然晾干，充分研磨成粉末后，每个样称取 20.0 g 放于自封袋中，寄送到苏州梦犀生物医药科技有限公司进行生物可利用性氮含量和生物可利用性磷含量的测定。
底泥生物可利用性氮的测定方法：取风干土 2.0 g 于扩散皿中，采用碱性溶液水解土壤，释放出的 NH3经硼酸吸收后，再用标准酸滴定，然后计算土壤中速效氮的含量。
底泥生物可利用性磷的测定方法：称取 0.05 g 研磨过筛的土样，用弱碱性提取碱溶性磷和吸附态磷，后用钼锑抗比色法测定。
丝状藻繁殖体检测
每个底泥样品取约10 g，用离心管盛装，冻存−30 ℃。取 250 mL 水样，用 0.45 μm 滤膜抽滤后，将滤膜于−30 ℃ 冻存，并与泥样一起用干冰冷冻寄送至上海美吉生物医药科技有限公司进行 DNA 提取及后续繁殖体检 测 (所用引物为，双正 向引物： A23SrVF1：GGACARAAAGACCCTATG，A23SrVF2：CARAAAGACCCTATGMAGCT 和双逆向引物 A23SrVR1：AGATCAGCCTGTTATCC，A23SrVR2：TCAGCCTGTTATCCCTAG)。
重点关注丝状藻的主要组成种，即水绵 (Spirogyra) 和刚毛藻 (Cladophora)。
1.4 数据分析
采用 Excel 2010 软件进行数据的初步处理，用 SPSS 22.0 软件进行单因素方差分析。P<0.05认为有显著差异。
2 结果
对比 5 组有丝状藻塘和无丝状藻塘发现，组1 无丝状藻塘采用约 1500 kg/hm2 的生石灰进行了清塘，且早春初次进水为深井水，而有丝状藻塘则未清塘(表 1)。
组 2 中，有无丝状藻池塘均采用约 150 kg/hm2的漂白粉进行了清塘，其余操作也基本相同，不同的是有丝状藻塘在养殖初期从外源引进伊乐藻，暴发丝状藻后又泼洒了硫酸铜(3.75 kg/hm2)，但丝状藻并没有得到明显控制，而无丝状藻塘未从外源引入伊乐藻。
组 3 中，无丝状藻塘采用约 225 kg/hm2 的漂白粉进行了清塘，而有丝状藻塘未清塘，其余管理措施均相同。组4 中，无丝状藻塘进行了长时间的晒塘，并且在进水时采用了氨基酸肥水，而有丝状藻塘晒塘时间比无丝状藻塘短了 20 d，且没有肥水措施，其余操作相同。
组 5 中，有无丝状藻塘管理操作均相同。
各池塘水体及水源氮磷浓度对比如表 2 所示，组 1、组 3 和组 5 共三组有丝状藻塘 pH 值显著高于无丝状藻塘和水源 (P<0.05)，组 2 有丝状藻塘与无丝状藻塘之间无显著差异 (P>0.05)，组 4 无丝状藻塘显著高于有丝状藻塘 (P<0.05)。
对于 TN含量，组 2 和组 4 有丝状藻塘显著高于无丝状藻塘和水源(P<0.05)，组 1 和组 5 无丝状藻塘显著高于有丝状藻塘 (P<0.05)，组 3 则三组之间无显著差异 (P>0.05)。
对于 TP 含量，组 1、组 3、组 4和组 5 四组的有丝状藻塘、无丝状藻塘和水源之间均无显著差异 (P<0.05)，仅组 2 的无丝状藻塘显著高于有丝状藻塘和水源 (P<0.05)。
对于 Chl.a含量，组 1、组 2、组 3 和组 4 这四组的无丝状藻塘均显著高于有丝状藻塘 (P<0.05)。
5 组有丝状藻塘的生物可利用性氮含量为9.58~23.57 mg/kg，平均为 (15.72±3.60) mg/kg；
5组无丝状藻塘的生物可利用性氮含量为 9.63~15.40 mg/kg，平均为 (13.22±1.97) mg/kg；
5 组水源的生物可利用性氮含量为 3.85~20.13 mg/kg，平均为 (9.47±2.97) mg/kg (图 1)。
5 组有丝状藻塘平均可利用氮含量较无丝状藻塘高 2.50 mg/kg。组1 中有丝状藻塘、无丝状藻塘及水源之间生物可利用性氮含量无显著差异 (P>0.05)。
组 2、组 3 中，有丝状藻塘与无丝状藻塘之间生物可利用性氮含量均无显著差异 (P>0.05)，且二者均显著高于水源生物可利用性氮含量 (P<0.05)。
组 4 中，有丝状藻塘生物可利用性氮含量显著高于无丝状藻塘(P<0.05)，而无丝状藻塘显著高于水源 (P<0.05)。
组 5 中，有丝状藻塘与无丝状藻塘之间生物可利用性氮含量无显著差异 (P>0.05)，而无丝状藻塘显著高于水源 (P<0.05)。
5 组有丝状藻塘的生物可利用性磷含量为36.32~103.65 mg/kg，平均为 (72.26±10.57) mg/kg。
5 组无丝状藻塘的生物可利用性磷含量为 29.55~70.32 mg/kg，平均为 (50.33±12.62) mg/kg。
5 组水源的生物可利用性磷含量为 4.55~122.20 mg/kg，平均为 (51.13±31.89) mg/kg (图 2)。
5 组有丝状藻塘平均生物可利用性磷含量较无丝状藻塘高 21.93mg/kg。
组 1 中，有丝状藻塘、无丝状藻塘及水源之间生物可利用性磷含量无显著差异 (P>0.05)。
组 2 和组 3 中，有丝状藻塘与无丝状藻塘之间生物可利用性磷含量无显著差异 (P>0.05)，但二者均显著高于水源 (P<0.05)。
组 4 和组 5 中有丝状藻塘生物可利用性磷含量均显著高于无丝状藻塘
(P<0.05)，而无丝状藻塘与水源之间无显著差异(P>0.05)。
为了进一步探究氮磷与丝状藻发生的关系，对各池塘及水源的底泥生物可利用性氮磷比做了分析 (图 3)。
由图可知，有丝状藻塘底泥生物可利用性氮磷比值为 0.170~0.301，平均为 0.230±0.058。
无 丝 状 藻 塘 底 泥 生 物 可 利 用 性 氮 磷 比 值 为0.217~0.410，平均为 0.290±0.059。
水源底泥生物可利用性氮磷比值为 0.139~0.916，变化幅度较大，
平均为 0.369±0.08。无丝状藻塘底泥的生物可利用性氮磷比值较有丝状藻塘高 0.060。
另外，有丝状藻塘和无丝状藻塘的生物可利用性氮磷比曲线走势相似，且无丝状藻塘底泥生物可利用性氮磷比值在 5 组中均高于有丝状藻塘，组 1~5 分别高0.071、0.047、0.025、0.116、0.039，占对应有丝状藻塘的生物可利用性氮磷比值分别为 34.98%、27.65%、8.31%、39.46%、21.20%，平均为26.32%。
本次调查中，各组样本检测到的主要真核生物属如图 4 (水体) 和图 5 (底泥) 所示。
其中在水体和底泥中共检测到 5 个水绵属，分别为 Spirogyra_sp._1_AS-2014、 Spirogyra_sp._4_AS-2014、 Spirogyra_sp._5_AS-2014、Spirogyra_sp._9_AS-2014、Sp-irogyra_sp._M1843， 1 个 刚 毛 藻 属 ， 为 Cladophora_sp._JIAC-WT-filamentous_2。
图 4 和图 5 反映水绵属和刚毛藻的 OTUs 相对量极低。依据图 4 中的数据，统计了水绵属和刚毛藻属 OTUs 在各组水体中分布的情况 (图 6)。
在 5组 15 个水样中，共检测到 9 个样本有水绵属OTUs，4 个样本有刚毛藻属 OTUs，其中在组 1、组 3 和组 5 的有丝状藻塘中均检测到了刚毛藻属和水绵属 OTUs，在组 1、组 2 和组 4 的无丝状藻塘也检测到了少量的水绵属 OTUs，在组 1 的水源中均检测到了少量刚毛藻属和水绵属 OTUs，在组 2 和组 5 的水源中检测到了少量水绵属 OTUs。
依据图 5 中的数据，统计了水绵属和刚毛藻属 OTUs 在各组底泥中分布的情况 (图 7)。
在 5组 15 个泥样中，共检测到了 12 个含有水绵属或刚毛藻属 OTUs，其中 9 个检测到了水绵属 OTUs，9 个检测到了刚毛藻属 OTUs。
5 组有丝状藻塘底泥中均检测到了刚毛藻属或水绵属 OTUs，组 2、组 4 和组 5 无丝状藻塘中检测到刚毛藻属或水绵属 OTUs，5 组水源底泥中，除组 5 外，其余 4 组均检测到了刚毛藻属或水绵属 OTUs。
3 讨论
通过检测发现，环境中丝状藻主要组成种水绵和刚毛藻繁殖体分布广泛，外源水水体、底泥中均检测到了繁殖体，而且即使在一些无丝状藻发生的池塘中，也在水体、底泥中检测到了繁殖体的存在，表明在本次调查中，丝状藻繁殖体的有无并不是决定丝状藻是否发生的关键因素。
值得注意的是，虽然丝状藻繁殖体分布广泛，但是繁殖体的丰度却明显低于其他大多数真核浮游藻类。
氮磷营养盐是藻类生长的重要因子，而池塘沉积物是养殖生态系统的“汇”和“源”，氮磷大部分沉积在底部沉积物中。
一般水产饲料中氮含量明显高于磷含量，理论上沉积物中的氮含量要高于磷。
但是，刘金金等对养殖前中后期的凡纳滨对虾 (Litopenaeus vannamei) 池塘沉积物检测发现，沉积物中总氮并未见明显积累。
在本次调查中，也发现 10 口池塘的生物可利用性氮磷比也均在 0.5 以下。
造成上述情况的原因有两个方面：
①氮的沉积率较磷低，氮的沉积率约为水体滞留率的 3 倍，而磷则约为 17 倍；
②有机氮在养殖系统中容易发生反硝化作用和氨化作用。因此，沉积物中的氮磷比并没有预期的高。
然而，氮磷比是藻类生长的关键因子，影响着藻类的生长和演替。
藻类细胞组成的原子比率C∶N∶P=106∶16∶1，当氮磷比小于 10∶1 则会出现氮抑制。
C、N和P是藻类吸收利用的三种主要营养元素，通常快速增殖生长的藻类对C、N和P的吸收利用按106∶16∶1的比例进行。
一般藻体分子式可用(CH2O)106(NH3)16H3PO4来表示，光合作用各元素的计量关系可用下式来表示：
由此式可计算出藻类光合作用对C、N、P的需求及产生O2的比例：
C∶N∶P∶O2=106∶16∶1∶138（物质的量比）
水中营养盐类只有达到这个比例，才是平衡的、合理的。如果水中营养盐类的组成比例失调，就应该针对水中所缺乏的营养盐类，选择某种肥料，用施肥的方法加以补充，以调节水中营养盐类组成，保持水中营养盐类平衡。
这就为池塘的合理施肥提供了理论依据。因此施用磷肥促进氮肥的利用，改善水质，达到事半功倍的效果。
丰茂武等研究发现，在不同氮磷比条件下，浮游藻类最佳生长条件为氮磷比40∶1，藻类生长取决于氮的质量浓度。
朱旭宇等研究也发现，氮磷比对浮游植物群落的丰度、物种数及叶绿素 a 含量都有重要影响，而且氮磷比越高浮游植物丰度越高，氮磷比越低则浮游植物丰度也越低。
然而，在本次调查中发现，作为养殖初期氮磷营养“源”的底泥，其生物可利用性氮磷比均较低，尤其是有丝状藻池塘，平均生物可利用性氮磷比低至 0.23，较无丝状藻塘低 26.32%。
刘金金等 研究发现，凡纳滨对虾池塘的可利用氮质量分数为 57.53~85.31 mg/kg，而本次调查中，有丝状藻塘的生物可利用性氮含量仅为 15.72mg/kg。
因此，底泥中低生物可利用性氮磷比叠加低于实际生物可利用性氮含量，导致了在养殖池塘进水初期浮游藻类的生长繁殖严重受阻；
然而，以刚毛藻、水绵为主要组成种的丝状藻则具有很强的储存硝酸盐氮的能力，使得它们在开发和利用瞬态营养供应方面有很强的竞争力，并且它们具有很强的生理耐受性和可塑性，能在寡营养环境中改变自身的形态、繁殖和生长特点，所以，在养殖池塘进水初期，虽然浮游藻类较丝状藻繁殖体有更高的丰度，但其在与丝状藻的生态位竞争中仍处于劣势，并且一旦丝状藻在初期生态位竞争中占据优势，凭借其强生长繁殖能力，水体氮磷失衡就难以再逆转，浮游植物也一直处于被抑制的低丰度状态。
本次调查的 5 组池塘中，5 组有丝状藻池塘的叶绿素 a 均低于无丝状藻池塘，并且有 4 组有丝状藻池塘的叶绿素 a 显著低于无丝状藻池塘 (P<0.05)，此结果印证了上述结论。
研究表明，单独依靠生石灰或漂白粉清塘并不能完全杜绝丝状藻的发生，但可以作为一个辅助防控措施。
而通过调控养殖系统的生物可利用氮含量及氮磷比来调控种间生态位竞争则是一个值得深入研究的、有前景的丝状藻防控方向。
