为消除咸水和海水藻类生物质生产对淡水的依赖，研究人员评估了一种针对开放培养系统中蒸发导致盐度升高的序贯“作物轮作”策略。研究选取了四种盐度耐受性各异且在户外中试规模开放培养中已验证稳健性的微藻物种：Limnospira sp.、Coelastrella sp.、Chroococcidiopsis sp. 和 Chlorocystis sp.。在室内完成盐度梯度生长实验及序贯培养试验后，将该工艺应用于1000 L户外开放跑道池，每日蒸发损失完全由咸水或海水补充。结果表明，多菌株序贯培养可在培养液盐度从4 ppt增至72 ppt（增幅18倍）的过程中维持连续生产并实现近乎完全的氮回收。户外序贯培养获得的生物质富含蛋白质和脂质，可应用于可持续水产饲料和生物燃料生产等领域。能源模型显示，通过减少淡水需求和循环利用富氮培养基，该技术每吨生物质可节约高达4.74 GJ的能源，为咸水农业提供了一种可扩展且低富营养化的路径。
该研究发表于《Journal of Applied Phycology》，旨在解决开放跑道池微藻培养中因蒸发引起盐度升高而导致淡水消耗大、培养基难以循环利用的问题。全球淡水短缺与气候变化、地下水过度开采以及海水淡化能耗高等因素密切相关，尤其在干旱与半干旱地区，开发不依赖淡水的生物质生产方式迫在眉睫。传统微藻培养多采用单一菌株全年生产，但在开放体系中盐度持续上升会抑制生长，限制培养基的重复使用。为此，研究人员提出一种基于盐度耐受梯度的多物种序贯培养模式，选用四种在不同盐度范围内均能保持较高生产力的微藻/蓝细菌，通过依次接种适应不断升高的盐度环境，实现培养基长期循环和营养高效利用。研究不仅在室内验证了盐度梯度下的生长特性，还在卡塔尔沙漠环境下的户外跑道池中完成了规模化试验，证实该方法能在盐度大幅提升的情况下保持连续生产，并显著降低淡水与氮肥相关的能源消耗。这一策略为咸水农业提供了可持续路径，并有助于减少富营养化风险。
关键技术方法方面，研究人员首先从现有培养库中筛选四个盐度耐受范围不同的物种，并在室内垂直气泡柱光生物反应器中进行盐度梯度筛选，确定其最佳生长盐度区间。随后在户外1000 L开放跑道池实施序贯培养，每日以咸水或海水补足蒸发损失，并在每轮收获后回收上清液用于下一轮培养。养分管理方面，仅在首轮和第三阶段补充尿素作为氮源，其余阶段依靠残留氮维持生长。分析环节包括生物量干重测定、盐度监测、残余氮浓度检测、生物质组分（蛋白质、脂质、灰分）分析，以及氨基酸与脂肪酸谱测定。
研究结果分为以下部分：
盐度耐受性 ——室内实验表明，Limnospira sp. 在低盐度（0–10 ppt）生长最佳，高于20 ppt显著受抑；Coelastrella sp. 适宜5–15 ppt，超过30 ppt几乎不生长；Chroococcidiopsis sp. 在40 ppt时生产力最高，耐受至60 ppt；Chlorocystis sp. 在40–60 ppt均可生长，高于60 ppt产量下降。
室内培养基循环 ——四物种依次培养总生物量达2.6 g L-1 ，盐度从4 ppt升至约60 ppt，氮被逐步消耗，最终残余氮极低。
户外培养基循环 ——在39天户外试验中，盐度从4 ppt升至78 ppt，总补水量2483 L，平均蒸发率1.27 cm d-1 。各物种生物量依次为0.65、0.50、0.40、0.41 g L-1 ，氮利用率高，残余氮极少。
生物质品质 ——户外培养的Limnospira sp. 与Chroococcidiopsis sp. 蛋白含量高，Chlorocystis sp. 含全部必需氨基酸，Coelastrella sp. 脂质与多不饱和脂肪酸含量最高。
讨论部分指出，这种序贯培养策略通过匹配物种盐度耐受性，实现了培养基长期循环与营养回收，显著降低了淡水与氮肥的能源消耗，每吨生物质可节约4.74 GJ能源。与传统单物种培养相比，该方法减少了氮素流失与富营养化风险，并可结合高盐废液的元素回收或太阳能梯度池建设，提高资源利用效率。结论强调，该模式为干旱地区利用非常规水资源进行可持续微藻生产提供了可行路径。
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