在硅藻的培养中，除了生态因子（温度、盐度、光照和pH）外，4种营养元素（氮、磷、铁、硅）被认为是影响硅藻生长的重要营养因子。
直链藻（Melosira sp。）是一种褐色的微小海洋浮游硅藻，属硅藻门、中心硅藻纲、圆筛藻目、圆筛藻科、直链藻属。该硅藻分离自海南省文昌市翁田镇海区，藻体为单细胞或链状藻体，是水产养殖中的一种重要的饵料生物。水温超过18℃时，直链藻藻体以单细胞形式生存。目前，直链藻在水产动物人工育苗上已经得到很好的应用，研究结果表明：以直链藻强化的轮虫所投喂的蚤状幼体成活率最高（15。2%），海水小球藻（Chlorella）次之（11。5%）。王庆等的研究表明，经直链藻强化的轮虫（Rotifer）所培养的中华绒螯蟹蚤状幼体（Eriocheir sinensis Zoea）的DHA和EPA含量分别为7。24%和15。09%，显著高于未经直链藻强化的酵母轮虫（Yeast Rotifer）所培养的蚤状幼体（P＜0.05）；吴学军等的研究结果表明，经过直链藻强化的轮虫所投喂的蚤状幼体的成活率及变态时间均优于其他海洋微藻强化的褶皱臂尾轮虫（Brachionus plicatilis）所投喂的蚤状幼体的成活率及变态时间。刘德经等进行了西施舌（Coelomactra antiquata）的食谱分析，发现直链藻对西施舌的生长有重要的影响作用。吴学军等的研究表明，直链藻是中华绒螯蟹蚤状幼体的适宜开口饵料。在水产动物人工育苗的饵料生产上，人工培养直链藻的技术已受到了广泛的重视，如Nobutada等研究了自然环境下意大利直链藻（Melosira italica）的同步生长；Toledo等研究了腐殖酸对意大利直链藻的生长和忍受力的影响；笔者先前也曾研究过温度、光照、盐度和pH值对直链藻生长速率的影响。然而至今为止，氮、磷、铁、硅4因子组合对直链藻生长速率的影响未见报道。为此，笔者通过单因子和正交实验，研究了氮、磷、铁、硅4种营养盐对直链藻生长的影响，旨在确定培养直链藻的最佳培养基，以便为直链藻的大规模培养提供参考。
讨论
氮盐氮被称为生命的元素，在植物体中，氮是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分，而这三者又是原生质、细胞核和生物膜的重要组成部分，它们在生命活动中有着特殊作用。通常认为，氮和磷是海洋和淡水生态系统中限制藻类生长的最普通的营养盐。已有实验表明，不同种类的单细胞藻能利用不同种类的氮源，对氮盐的质量浓度要求也不一样。本实验结果表明，尿素、硝酸钠、硫酸铵均能被直链藻利用。在实验设置的质量浓度范围内，当（NH2）2CO质量浓度为0～30 mg·L－1时，K值随N质量浓度的增加呈上升趋势，（NH2）2CO质量浓度范围为30～60 mg·L－1时，K值随N质量浓度的增加而缓慢下降；在（NH4）2SO4质量浓度为10～60 mg·L－1的范围内，K值随着N质量浓度的升高而降低。当N质量浓度为10 mg·L－1时，硫酸铵的K值为该质量浓度下的3种盐中的最大值（0.561），尿素K值为0.557，硝酸钠K值为0.543；而当N质量浓度为30 mg·L－1时，尿素K值为最大（0.576），硝酸钠K值为0.543，硫酸铵K值为最小（0.529）。3种氮盐的最佳N质量浓度各不一样，其中最适生长的（NH4）2SO4质量浓度为10 mg·L－1，（NH2）2CO为30 mg·L－1，而NaNO3质量浓度为10～60 mg·L－1范围内，NaNO3含量的变化对直链藻生长的影响没有显著差异。当（NH4）2SO4质量浓度大于10 mg·L－1时，随着氮质量浓度的增加，K值越来越小，这是由于在单细胞藻类的培养过程中，CO2会被藻类吸收而导致培养液的pH值升高，从而致使NH+4易变为NH3，并使藻类受到毒害的缘故。
磷盐磷是藻类叶绿体双层膜、基粒、DNA与ATP的构成成分，它在光合作用的物质转化中也起着重要的作用，是藻类营养中仅次于氮的元素。实验结果表明，磷是直链藻的一个重要限制因子，2种不同磷盐对直链藻生长繁殖的影响差异不大，其中KH2PO4稍优于NaH2PO4。2种磷盐的质量浓度均以0.5～1 mg·L－1为最好，磷盐质量浓度在0～1 mg·L－1范围内，随着其质量浓度的增加，比生长速率（K）呈上升趋势。磷盐质量浓度在2～4 mg·L－1范围内，随着其质量浓度的增加，该藻的K值越来越小，说明高质量浓度的磷盐对直链藻的生长有抑制作用，当培养液中磷盐的质量浓度在5 mg·L－1以上时，培养4 d后藻种全部死亡。
铁盐铁是藻类细胞内某些氧化－还原的载体和辅酶的组成成分，缺铁会影响多种代谢过程，甚至会抑制藻细胞的生长。实验结果表明，加铁实验组的K值明显比对照实验组的K值大，这说明铁是直链藻生长繁殖的重要微量元素。铁盐质量浓度在0～0.05 mg·L－1的范围内，随着其质量浓度的增加比生长速率（K）呈上升趋势，以0.05 mg·L－1为最佳，其中FeC6H5O7的效果稍优于FeSO4。铁盐质量浓度在0.05～0.5 mg·L－1的范围内，随着其质量浓度的升高，藻细胞的分裂速率越来越小。有研究表明，四爿藻最佳的铁盐质量浓度为0.4 mg·L－1；球等鞭金藻最佳的铁盐质量浓度为0.1 mg·L－1。本实验结果表明，直链藻对铁盐的需求相对较低，高质量浓度的FeC6H5O7和FeSO4对直链藻的生长繁殖均有一定的抑制作用。
硅盐硅是硅藻生长繁殖的必需营养元素，它除了作为细胞壁结构成分外，还参与蛋白质、光合色素及DNA合成和细胞分裂等多种代谢和生长过程。实验结果表明，加硅实验组藻细胞K值均显著大于缺硅对照组的藻细胞K值，直链藻在硅盐质量浓度为0～40 mg·L－1的范围内均能生长繁殖，硅盐质量浓度在0～5 mg·L－1的范围内，随着其质量浓度的增加比生长速率（K）呈直线上升，硅盐质量浓度在5～15 mg·L－1的范围内，随着其质量浓度的增加比生长速率（K）呈缓慢上升趋势，硅盐质量浓度为15 mg·L－1时，比生长速率（K）达最大。硅盐质量浓度在15～40 mg·L－1的范围内，随着其质量浓度的增加，藻细胞的比生长速率（K）越来越小。
正交实验在单因子实验的基础上，选用最佳的氮、磷、铁、硅营养盐种类及其最好的3个质量浓度作为正交实验的因子及水平，实验结果见表2，并做方差分析见表3。由表2可知，氮、磷、铁、硅多因子组合实验结果与文章中的单因子实验结果基本一致，仅在某些方面存在一些小差异，如：在正交实验中最适的磷盐质量浓度为0.5 mg·L－1，而在单因子实验中则为0.5～1 mg·L－1；在正交实验中最适的硅盐质量浓度为10 mg·L－1，而在单因子实验中则为10～20 mg·L－1。应该指出：硅酸钠、柠檬酸铁所被选择的3个质量浓度水平均较好地促进了藻细胞的生长（没有空白对照），故方差分析结果为不显著。一般认为，正交实验结果比单因子实验结果的可靠性更大。上述差异可能表明，氮、磷、铁、硅营养盐的配合比例对单细胞藻的生长速率产生了一定程度的影响，是否如此，尚需要进一步的研究。
结论
通过本实验，直链藻在实验室培养时对各种营养盐的需求如下：1）硝酸钠、尿素和硫酸铵均可作为氮盐，最适直链藻生长的氮盐为尿素，硫酸铵只能用低质量浓度（10 mg·L－1）；磷酸二氢钾和磷酸二氢钠均可作为磷盐，其中钾盐稍微优于钠盐；直链藻对铁盐的需求量很少，柠檬酸铁和硫酸亚铁均可作为铁盐；硅在直链藻的培养中是必须的，培养液中加入硅盐后能显著地促进直链藻的生长；2）培养直链藻的最佳营养盐［（NH2）2CO，KH2PO4，FeC6H5O7，Na2SiO3］质量浓度配比为30∶0.5∶0.05∶10.