在近海海域,大型海藻作为主要的初级生产者,对海洋生态系统的健康发挥非常重要的作用;同时,大型海藻作为海藻栽培的主要对象,为人们提供巨大的经济价值。大气中CO₂浓度升高及其导致的气候变化对近岸海洋生态系统及大型海藻的影响已受到广泛关注。然而,在现实环境条件下,由于海水中CO₂的供应过缓以及藻体群体密度过大等因素使大型海藻常处在碳限制的状态。目前,关于碳限制及与其它重要环境因素变化的相互作用如何影响大型海藻还知之甚少。本研究以我国南方海域主要栽培海藻种类坛紫菜（Pyropia haitaneisis）和龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）、以及常见海藻种类舌状蜈蚣藻（Grateloupia livida）和石莼（Ulva lactuca）为研究对象,探讨碳限制对大型海藻的生长、光合功能及相关重要生理过程的影响。主要研究结果如下:海水中低CO₂供应（20 ppm）抑制坛紫菜和龙须菜的相对生长速率（RGR）、光合系统活性以及NO₃^-的吸收速率,并且低CO₂对龙须菜RGR的抑制作用大于对坛紫菜RGR的抑制作用。在较低的日光强度下（强度为全日光的20%）,坛紫菜的RGR、光合性能（光合系统活性和光合速率）以及NO₃^-的吸收速率都增高,但龙须菜的RGR、光合系统和抗氧化酶（超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）活性以及NO₃^-的吸收速率均降低。降低海水中CO₂供应和同时降低日光强度能够增加坛紫菜的光合色素含量（叶绿素a,类胡萝卜素,藻红蛋白和藻蓝蛋白）,以及藻体利用HCO₃^-和光合系统抵抗短期温度变化的能力。经低CO₂和低光照处理后,龙须菜的叶绿素a、类胡萝卜素、抗氧化酶活性以及光合系统活性均能够在实验室条件下恢复到同一水平。另外,降低和增加海水中CO₂供应（1000 ppm）均降低舌状蜈蚣藻的RGR和光合系统活性,降低CO₂供应却提高藻体的藻红蛋白和藻蓝蛋白含量。在栽培海藻的生长过程中,其生物量密度不断增加。实验结果表明,增加坛紫菜的生长密度能够降低藻体的RGR、光合性能以及氮代谢（NO₃^-的吸收速率和硝酸还原酶活性）;在高密度(5 gL^-1)与低CO₂供应下生长的坛紫菜表现出相似的光合性能;低CO₂供应与同时的高密度条件进一步加剧对坛紫菜光合速率的抑制作用。在自然海区,高密度群体（12g/簇）生长的龙须菜相比于低密度群体（4g/簇）生长的龙须菜具有较低的RGR以及光合速率;随着海藻群体密度的增加,藻体进入深水层（1.5m）,而深水层生长的龙须菜光合色素含量以及光合速率明显升高。因此,在龙须菜栽培过程中应平衡生长密度与深度对龙须菜生长和光合的影响,使海藻保持高的光合速率。潮间带不同位置的海藻种群光合作用行为对生物量密度存在差异性的响应。实验结果表明,生长在高潮位（干出时间为4h）和中潮位（干出时间2h）的石莼光合速率随着生物量密度的增大而增大,而生长在低潮位（干出时间为0 h）的石莼光合速率随着生物量密度的增加而降低。在不同的海藻生物量密度条件下,增加海水中HCO₃^-浓度明显地提高石莼的总光合速率（Pg）,而增加HCO₃^-浓度不能显著提高坛紫菜的Pg。这表明,石莼群体光合的碳限制程度高于坛紫菜群体的碳限制程度。另外,在一定流速范围内(≦3.5 cm s^-1)增加海水的流速对坛紫菜和石莼的Pg均没有显著的影响。综上可知,降低CO₂供应（碳限制）能够抑制坛紫菜、龙须菜和舌状蜈蚣藻的生长和光合功能以及其它相关生理过程;高生长密度与低的CO₂供应对坛紫菜的光合作用具有相似的抑制作用;高生物量密度抑制龙须菜、坛紫菜和石莼的光合行为;在坛紫菜和石莼的生长期间群体中的藻体光合作用都处于碳限制的状态,且石莼经历的碳限制程度强于坛紫菜。本研究结果将有助于更全面地理解大型海藻与光合作用无机碳供应状态的关系,以及海藻在碳限制等现实环境条件下的生理生态功能;同时,本研究紧密联系海藻栽培实践,研究结果为高产、高效的海藻栽培措施与方法提供重要基础理论依据和技术支持。