铁对藻类生长的影响及其光谱识别研究展望.pdfVIP

第29卷，第12期 光谱学与光谱分析 00 and 2 9年l2月 Analysis December，2009 SpectroscopySpectral 铁对藻类生长的影响及其光谱识别研究展望 迟光宇1’2，陈 欣¨，史 奕1，郑太辉1’2 1．中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，辽宁沈阳110016 2．中国科学院研究生院，北京100049 摘要铁(Fe)是藻类生长所必需的微虽营养元素，在藻类对氮的吸收、固氮菌对氮的固定、叶绿素合成、 卟啉生物合成、光合作用电子传输等生物过程中发挥着非常重要的作用。因此在水体富营养化治理过程中， 除了要注意控制氮、磷的输入，还应考虑Fe的调控作用。遥感技术是监测水体富营养化的有效措施，应用 遥感技术可以实时、大面积监测水体中藻类的生长分布情况。水体中Fe浓度的波动会使藻类细胞的代谢活 动发生变化，进而反映在藻类反射光谱上，而地物特征与其光谱特征的关系是解译遥感影像的关键；研究 Fe的藻类光谱效应，对于阐明湖泊中水华爆发与Fe的关系、分析水华爆发的动态过程以及建立湖泊富营养 化遥感预警体系都具有重要的意义。文章基于“Fe假说”，综述rFe对藻类生长的重要作用及藻类光谱研究 进展，并对Fe的藻类光谱效应在水体富营养化遥感预警机制研究领域的应用进行r展望。 关键词铁；藻类；光谱；水体富营养化 中图分类号：Q178文献标识码：A DOI：10．3964／j．issn．1000-0593{2009)12—3344—04 引 言 Fe对藻类生长的影响 水体富营养化日益受到人们的关注，其治理问题也成为 当前研究的一个热点和难点，基于限制阒子理论，国内目前 象，结合前期实验研究L3]，提出了Fe假说[4]：在高营养盐低 通过控制外源性氮、磷等营养盐类的输入来进行防治，但水 叶绿素海区，藻类生长的限制因子是Fe，若提供足最的Fe 体富营养化状况仍日趋严系f1]。铁(Fe)是水生植物和浮游藻 到这些海域中，便可以促进藻类的牛长。在内陆，虽然湖泊 类生长所必需的微最营养元素，在一定范围内，藻类叮能存 水体町溶性Fe含量相对较高，但Fe仍町以成为高营养盐湖 在一个生长的“临界Fe浓度”，高于此浓度，藻类表现为细 泊藻类生长的限制网子[5”]。 胞生长加快，并可能达到较高的密度，容易爆发水华[2]。因 Fe限制影响藻类吸收常量营养盐的比例，侵氮的吸收 此，在水体富营养化治理过程中，除了要注意控制氮、磷的 减少，硅的吸收增加。硅藻在氮源下生长对Fe的吸收速率 输入，还应考虑Fe的调控作用。 比在氨源下生长高1．5～2．4倍[1¨。细胞内Fe的吸收在氮丰 对水体中Fe的监测和识别足调控Fe浓度的前提，遥感富比氮缺乏时要高得多。最近Fe一光一氮一氨对藻类生长的交互 技术的出现则为水体监测提供了有效手段。研究藻类光谱对 作用是研究的热点[12’13]。藻类在氮环境下生长比在氨环境 不同Fe供给浓度的响应，可以为藻类体内Fe含量的定量遥下生长需要更多的Fe，因为氮的还原过程需要Fe，尤其是氮 感奠定基础，进而为湖泊及近海水体Fe含量遥感监测及富 营养化遥感预警提供理论依据与技术支持。本文基于”Fe假 说”，综述Fe对藻类生长的蕈要作用及藻类光谱研究进展， 并对Fe的藻类光谱效应在水体富营养化遥感预警方面的应 eus细胞内Fe的差异在高光强下达到7倍，在低光强下达到 用研究进行展望。 收比例，在Fe限制的条件下，氨源比氮源使藻有更大的生 收稿日期：2008—10-18．修订日期：2009-01—22 基金项目：国家自然科学基金项目和中日国际合作项日(06GHZll0