洞庭湖和鄱阳湖水体细菌空间分布特征及驱动机制

为了探讨洞庭湖和鄱阳湖水体细菌的群落组成、空间分布特征及其驱动机制,于2017年9月,采用高通量测序技术、基于16S rRNA分子标记进行单分子测序,分别对两湖共57个位点的水体细菌群落组成进行了研究,同步监测了水体的理化指标。结果表明：洞庭湖和鄱阳湖共发现水体细菌20门42纲93目191科533属,在门水平上,洞庭湖和鄱阳湖的水体细菌组成均以放线菌门、蓝细菌门和变形菌门为主;主成分分析结果表明,两湖水环境条件有显著性差异,鄱阳湖的空间差异性大于洞庭湖;Mantel分析表明显著影响蓝细菌类群和其他类群组成的因素较为一致,在洞庭湖以物理环境因子和营养盐因子为主,而鄱阳湖以物理环境因子为主;零模型分析结果显示随机性过程为两湖水体细菌的群落构建机制的主要成分,占比分别为58.8%和79.7%。总体来说,鄱阳湖水环境空间异质性更高,水体细菌受到一些水文水动力学因子介导的物理环境因子影响,且其群落构建机制由随机性过程主导;洞庭湖水环境空间异质性较低,水体细菌受到物理环境因子和营养盐因子的共同影响,其群落构建机制由随机性过程和确定性过程共同决定。认识两湖水体细菌在空间上的分布及影响因素差异,对两湖...     

基于水华蓝藻固有光学特性的主要类群定量识别方法

蓝藻水华是湖泊水体富营养化的重要特征之一,不同水华蓝藻类群形成的水华特征、危害及其治理方法差异显著.因此,如何快速、准确地掌握不同蓝藻类群的时空分布特征成为实施富营养化湖泊污染治理与生态恢复、蓝藻生态灾害预测预警中一个亟待解决的科学问题.本研究基于纯藻种实验室培养和室内光学控制实验,在微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Dolichospermum)、束丝藻(Aphanizomenon)3种主要水华蓝藻固有光学特性的基础上,通过甄别不同水华蓝藻的吸收、散射和后向散射光谱的特征波段,构建了基于吸收和散射特性的5种水华蓝藻类群的非线性最优化定量识别模型,其中,基于440、620和675 nm 3个波段吸收的a-CIM 440,620,675具有较为稳定的定量识别能力;并基于野外实测光学特性数据,实现了巢湖主要水华蓝藻类群的定量监测,初步分析了巢湖主要水华蓝藻类群的时空分布特性.研究表明,巢湖的水华蓝藻以鱼腥藻、微囊藻为主,束丝藻较少,鱼腥藻主要出现在温度较低的季节,微囊藻在夏季的西部湖区占优势;巢湖水华主要为微囊藻藻华和鱼腥藻藻华,且浓度较高的蓝藻主要存在于水体表面以下20 cm范围内;微囊藻和鱼腥藻在非藻华断面垂向上均匀分布.本研究可为富营养化湖泊蓝藻水华预测预警以及相关管理部门决策提供重要的理论依据和科学支撑.     

水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)生长周期中腐殖酸的释放特性

由于严重的水体富营养化,太湖长期暴发蓝藻水华,这些蓝藻在代谢及消亡过程中大量释放包括腐植酸在内的有机物,不仅影响供水水质,并且进一步加重了水华程度.以太湖水华优势藻种——水华微囊藻(Microcystis flos-aquae T34)为研究对象,对藻株生长周期中的藻细胞、浮游细菌进行计数,并使用TOC仪与三维荧光光谱对培养液中提取的腐殖酸进行定量与定性分析,探究水华微囊藻在生长过程中藻细胞密度、浮游细菌密度与腐殖酸浓度的变化规律.结果表明,培养液中腐殖酸浓度的变化趋势与细菌数量变化趋势一致,但与细菌数量曲线拐点相比,腐殖酸浓度曲线拐点出现两周的延迟.腐殖酸产量在藻细胞对数期较低,当水华微囊藻进入稳定期与衰亡期后,腐殖酸大量产生,其浓度迅速增加,最高可达到28.6 mg/L.根据三维荧光光谱分析,水华微囊藻所产生的腐殖酸特征峰出现在(235~245 nm)/(380~425 nm),属于类富里酸荧光峰.本研究初步探究蓝藻与水体腐殖酸之间的关系,为水体腐殖酸来源的研究提供了新的思路.     

群体微囊藻附生细菌特性

附生细菌在微囊藻水华暴发过程中可能发挥了重要作用,但是,缺少关于微囊藻附生细菌特性的研究报道.本文从4种群体微囊藻(铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、水华微囊藻和坚实微囊藻)中分离得到了18种附生细菌,分别隶属于六大类群:α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲、纤维粘网菌纲和黄杆菌纲.BIOLOG板分析显示除了α-变形菌纲中的2种细菌以及放线菌纲中的1种细菌以外,其余细菌都能够利用10种以上的碳源.18种附生细菌中有12种具有趋化性,12种具有疏水性,14种具有自聚能力.除了黄杆菌纲菌株都具有亲水性外,其余5大类群菌株都含有疏水性种类.六大类群中都含有具有趋化性和自聚能力的种类.每种微囊藻中的大多数附生细菌种类都能利用10种以上的碳源,都具有疏水性.每种微囊藻中至少有一组细菌表现出共聚能力.除了水华微囊藻外,其余3种微囊藻中附生细菌的大多数种类都具有趋化性.除了惠氏微囊藻外,其余3种微囊藻的附生细菌中大多数种类都具有自聚能力.结果显示细菌旺盛的代谢潜力、趋化性、疏水性、自聚能力和共聚能力可能有利于附生细菌定殖于微囊藻群体.     

抚仙湖垂向分层期间水体细菌群落结构组成及多样性的空间分布

水体垂向分层是深水湖泊一个重要的特征,这不仅影响水体理化环境因子,而且影响水生生物组成的垂向分布,但是对不同水层水体细菌的多样性和群落结构组成的形成与维持机制知之甚少. 本研究以抚仙湖为研究对象,在水体热力分层期间采集不同位点、不同水层水样,借助16S rDNA Illumina Miseq高通量测序技术,探究水体细菌多样性和群落结构组成的空间分布特征及关键影响因子. 研究结果表明：(1)抚仙湖北部湖心在水深15~40 m处出现温跃层,温度由23℃降至15℃,其余理化环境因子也存在明显的垂向分层现象;与垂向差异相比,表层水体各理化因子在水平方向上的差异相对较小. (2)在水平方向上,南部湖心表层水体细菌alpha多样性(Operational Taxonomic Unit数目和Faith''s phylogenetic diversity)最高;在垂向上,水体细菌alpha多样性随着采样水深的增加呈现单峰分布,在30和40 m水层最高;水体细菌alpha和beta多样性的垂向差异均显著大于水平方向差异. (3)表层水体细菌主要由Actinomycetales、unidentified Cyanobacteria、Burkholderiales和Sphingobacteriales组成;温跃层中以Pseudomonadales为主;均温层的优势菌群为unidentified Chloroflexi、Actinomycetales和Burkholderiales. 典范对应分析表明溶解性有机碳、溶解氧、硝态氮、氨氮和总磷浓度是影响细菌群落组成的主要环境因子.     

水华生消过程中巢湖水体和沉积物理化性质变化特征

湖泊水华存在复杂的生消过程,然而目前较多研究聚焦在水华持续阶段对湖泊生态系统的影响,却较少关注水华生消过程对湖泊水体和沉积物理化性质的影响.以巢湖为对象,根据历史资料确定水华区和非水华区,在相同位点分别于水华形成前期、形成期、持续期和消亡期采集水体和沉积物样品,分析水华生消过程对湖泊水体和沉积物理化指标及营养盐的影响.结果表明,巢湖研究区域水华形成期为5月中旬至6月中旬,持续期为6月中旬至9月上旬,之后进入水华消亡期.水体透明度、p H值和溶解氧在水华区与非水华区大部分时间存在显著差异,且随水华生消过程呈现不同的变化趋势,但水温、氧化还原电位和电导率在水华区和非水华区无显著差异,并随水华生消过程呈现相同的变化趋势.非水华区水体和沉积物中各形态氮、磷浓度明显低于水华区,且随时间变化幅度相对较小.在水华区,水体氮、磷浓度(总溶解性氮、硝态氮、氨氮、总氮、总溶解性磷、磷酸盐)在水华形成期和水华持续前期呈下降趋势,但在水华持续后期和水华消亡期呈增加趋势;沉积物氮、磷浓度(总氮、总磷)和总有机质含量显著高于非水华区,三者在水华区和非水华区随水华生消过程呈现不同的变化趋势.研究表明,水华生消过程对湖泊营养盐和水体及沉积物性质有不同的影响,这对湖泊富营养化治理和水华防治具有重要意义.     

浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学研究进展

"湖泛"是指湖泊水体中(包括沉积物)富含大量藻源性(或草源性)的生物质,在微生物的分解作用下,大量消耗氧气,出现厌氧分解,微生物在还原条件下,促进许多"黑臭"物质的形成,进而影响水质和湖泊生态系统结构与功能乃至造成环境灾难.与湖泛发生时的环境特征(如低溶解氧,低p H,高有机质,高总磷、总氮)相对应的是其简化的食物网结构和特殊的微生物类群.本文将主要针对湖泛中的微生物群落及其在物质循环中的作用展开综述.研究显示湖泛水体中主要微生物类群,如真菌、细菌厚壁菌门的梭菌以及产甲烷古菌等,在有机质的快速分解和厌氧矿化过程中发挥着重要作用;沉积物中主要的微生物功能群,如硫酸盐还原细菌、铁还原细菌、甲烷厌氧氧化菌和反硝化细菌等,是湖泛致黑物质形成的关键.缺氧及厌氧条件下碳、硫和铁等元素生物地球化学过程的相互关联以及多种微生物之间形成的互营共生可能是湖泛过程中功能微生物的重要特征.湖泛中微生物功能的进一步研究,亟需借鉴海洋低氧区及深海沉积物的经验,引用先进研究手段,提出可靠的生物地球化学证据.浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学探索将有助于从机理上揭示湖泛黑臭的成因.     

温度对铜绿微囊藻群体培养体系中细菌群落组成及稳定性的影响

微囊藻藻际细菌影响微囊藻的生长及其水华的生消.然而特定微囊藻群体中藻际细菌群落组成对温度变化的响应规律仍不清楚.本文把一株从太湖分离得到的群体铜绿微囊藻,置于不同温度（15、20、25和30℃）下进行培养,分析各培养体系中不同粒径附生或游离细菌群落组成的异同.结果表明：温度显著影响微囊藻群体（>20 μm）附生、单细胞小群体（3~20 μm）附生和游离（0.2~3 μm）细菌群落的组成（PERMANOVA,P<0.01）,Sphingomonadales、Pseudomonadales和Cytophagales分别是3组细菌群落中的最优势菌目,相对丰度分别为21.35%、19.74%和33.44%.在3组细菌群落中都存在一些核心优势细菌类群,其丰度相对稳定,对温度变化不敏感.其中在微囊藻群体附生细菌群落中,优势菌属Brevundimonas和OPB56在20~30℃之间培养时其相对丰度较为稳定;单细胞小群体附生细菌群落中的核心优势菌属Mariniradius相对丰度也是在20~30℃之间较为稳定,而Gemmobacter相对丰度在4种温度下均较为一致;游离细菌群落中的核心优势菌属Porphyrobacter相对丰度在20~30℃之间时也相对稳定.另外,在15℃时,单细胞小群体附生和游离细菌群落的多样性都达到最高,总体细菌群落物种相关性网络复杂度最高,但合作性关联最弱.该研究结果对于深入了解微囊藻群体的藻菌关系有重要意义.     

微囊藻衰亡过程研究——四种模拟胁迫条件下微囊藻的衰亡生理

研究了四种胁迫条件下微囊藻衰亡过程以及衰亡过程中生长生理与抗氧化酶系统的变化以及胁迫30d后转入正常培养后的微囊藻的生长变化过程.将对数生长期的微囊藻分别转入氮饥饿、磷饥饿、黑暗及10℃低温等胁迫条件下培养,测定光密度OD680、叶绿索a、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性等生理指标.结果表明,在黑暗和低温条件下,微囊藻生长受到明显抑制,但黑暗条件下25d后微囊藻衰亡,低温条件下仅需7d;与物理因子引起的胁迫相比.在营养胁迫条件下,微囊藻在胁迫前期均表现出生长趋势.N饥饿条件下叶绿素a含量从开始胁迫后即下降,P饥饿20d后叶绿素a含量以0.1mg/(L·d)急剧下降,在四种胁迫条件中下降速率最高,表明微囊藻对P的耐受能力最差.根据实验结果,在长期没有外来P源供给而内部又无可得P源的水体中、或者水温急剧下降到1012以下时,微囊藻水华可能会快速衰亡,相应的应急措施应准备到位,以尽量减轻水体微囊藻水华衰亡带来的损失.SOD与CAT活性的上升与叶绿素a含量的下降存在显著相关性,可以尝试将两者结合预测微囊藻水华的衰亡.本研究在实验室条件下初步探讨了四种环境因子对微囊藻消亡的贡献,比较了SOD与CAT活性与叶绿素a含量下降的相关性,为微囊藻水华衰亡预测体系的建立提供了理论依据.     

丹江口库区表层沉积物细菌多样性及功能预测分析

湖泊沉积物微生物是水生态系统的重要组成部分,目前关于丹江口库区沉积物细菌群落和功能研究鲜见报道.于2017年5月对丹江口库区内5个典型生态点位表层沉积物进行采集,采用高通量测序技术对表层沉积物细菌群落组成进行研究,结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等33个门和318个属组成,具有丰富的群落组成.沉积物细菌群落和理化指标冗余分析(RDA)结果表明,pH值、总磷、有机质和铵态氮含量均能显著影响沉积物细菌群落组成.细菌属分类单元与环境因子Spearman相关分析表明,变形菌门中11个属的细菌与环境因子显著相关,为与环境因子显著相关细菌的主要组成(占47.62%).采用细菌群落功能预测软件PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)对表层沉积物细菌群落进行分析,结果表明沉积物细菌功能主要涉及能量产生和转换、信号转导机制、氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.基因功能家族预测基因拷贝数表现为台子山宋岗库心渠首黑鸡嘴.     

后生浮游动物摄食对太湖夏季微囊藻水华形成的作用

为了了解后生浮游动物的摄食作用在太湖夏季微囊藻水华形成中的作用,2009年7月15日至8月14日取太湖梅梁湾湖水开展了后生浮游动物对微囊藻水华形成作用的野外模拟实验.实验期间,未过滤掉后生浮游动物的对照组出现了漂浮在水面、肉眼可见的微囊藻水华,而过滤掉后生浮游动物的实验组没有出现微囊藻水华.结果显示,对照组整个实验期间都有后生浮游动物存在,共发现了9种后生浮游动物;而实验组在实验第6 d发现有后生浮游动物出现,整个实验期间共发现了3种后生浮游动物.浮游动物生物多样性分析显示对照组显著高于实验组.实验后期(21～30 d),对照组微囊藻平均密度显著高于实验组.整个实验期间,惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)和水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)密度均显著高于实验组,且惠氏微囊藻密度占对照组微囊藻总密度的60.79%.研究结果表明,太湖夏季后生浮游动物摄食并不能控制太湖蓝藻水华,相反,后生浮游动物特别是大型浮游动物能促进蓝藻水华的形成.同时表明,后生浮游动物群落结构可能是影响微囊藻水华形成的重要因素.     

氮、磷浓度对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体生长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.氮、磷浓度是影响微囊藻群体生长的重要因素之一.为了探讨氮、磷浓度对微囊藻群体生长的影响,本研究以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同氮、磷浓度对水华微囊藻群体生长的影响研究.以近几年太湖微囊藻水华暴发最严重的梅梁湾氮磷比的平均值作参考,氮、磷浓度设置为5个水平组,依次是T1(TN=0.1 mg/L,TP=0.005 mg/L)、T2(TN=1 mg/L,TP=0.05 mg/L)、T3(TN=10 mg/L,TP=0.5 mg/L)、T4(TN=100 mg/L,TP=5 mg/L)和T5(TN=250 mg/L,TP=5.44 mg/L)(BG-11培养基中氮、磷的浓度).结果显示,T1、T2、T3和T4 4组微囊藻群体均增大,且都发现有大于100个细胞的群体形成,群体大小分别为151、217、437和160 cells,而T5组微囊藻群体实验初期增大,实验后期变小,T5整个实验期间未发现有大于100个细胞的群体形成.研究结果表明相对低的氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,而过高的氮、磷浓度则会抑制微囊藻群体生长.本研究结果也表明目前太湖氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,从而有利于微囊藻水华形成.     

微囊藻(FACHB-905)和鱼腥藻(FACHB-82)响应温度变化的功能特性权衡

微囊藻和鱼腥藻是水华蓝藻的两个主要类群,两种藻均可调节自身形态及生理特性来维持快速生长,这也是两个类群蓝藻水华维持的基础.本研究分析了微囊藻(FACHB-905)和鱼腥藻(FACHB-82)生长、形态及叶绿素荧光参数对温度变化的响应,以及生长与特性间的权衡关系.结果显示:该微囊藻细胞直径随温度升高而降低,但是比增长速率维持稳定,表明在高温条件下,其可能通过减小细胞大小的方式维持比增长速率;该鱼腥藻在不同温度下,平均细胞直径和藻丝长度呈现显著变化,高温条件下,其维持较高的比增长速率,但是细胞直径增大,藻丝长度缩短,这可能是其调节自身形态以维持较高比增长速率的方式.该微囊藻和鱼腥藻分别在细胞较大和较小时,藻细胞潜在的光化学效率更高.本研究表明这两种蓝藻可以通过权衡藻细胞形态、生理特性两者与生长速率之间的关系来适应温度的变化以达到自身最佳的生长状态,微囊藻(FACHB-905)通过调节细胞大小和光合活性来维持生长优势,而鱼腥藻(FACHB-82)则通过细胞大小、藻丝长度和光合活性的调节来维持生长优势.本研究的结果有助于提升对于水华蓝藻生长维持机制的认识.     

光照强度对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小增长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.光照强度是影响微囊藻生长的重要因素之一.为了了解光照强度对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小增长的影响,以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同光照强度对水华微囊藻群体大小增长的影响研究.共设置5个不同光强处理组,依次为G1:2000 lx;G2:4000 lx;G3:8000 lx;G4:16000 lx;G5:变化光照强度(模拟野外光强).实验期间,G1~G5组大于100细胞群体的平均大小分别为255、480、630、763和662 cells/群体.胞外多糖含量分析显示水华微囊藻形成的群体越大,胞外多糖含量越高.结果表明,低光照强度不利于太湖水华微囊藻群体大小的增长,而变化光照强度和高光照强度有利于水华微囊藻群体大小的增长.研究结果解释了太湖夏季野外变化光照强度和高光照强度有利于微囊藻水华形成的原因.     

若干水华相关藻类对太湖水体异味物质贡献的初步研究

太湖水体中嗅味物质2-甲基异莰醇(MIB)和土臭素(Geo)的出现与水华发生在时间上高度重叠,为探寻水华中常见藻类与嗅味的关系,本研究通过对实验室培养藻株和野外水样比较分析,探寻了部分藻株与太湖水体嗅味物质的关系.分析实验室培养的15株蓝藻(其中11株微囊藻)、4株绿藻和4株硅藻,仅硅藻培养物测定出了Geo,所有藻株均未检测出MIB;对太湖典型水样分析结果显示,水体中MIB与Geo的浓度与微囊藻细胞浓度无相关性;实验室模拟微囊藻水华腐败结果显示,无论是好氧还是厌氧条件下均未产生MIB和Geo;这些数据结果说明湖水中MIB和Geo与水华主要种群微囊藻无直接关系.在鱼腥藻水华中测出了高浓度的MIB,周年水样分析结果显示鱼腥藻细胞数与MIB浓度变化规律一致,因此鱼腥藻可能是MIB的重要来源.但实验室培养的Anabaena sp.PCC7120无论是在缺氮还是有氮培养条件下均不产MIB和Geo,说明嗅味物质的产生具有藻株特异性.     

超声波处理对微囊藻群体光合活性和沉降过程的影响

关注微囊藻群体在超声处理下光合活性变化及超声解除后的浮力恢复情况,可以为超声波控藻技术提供理论依据和数据支撑,具有重要的实践意义.本研究采用处理后水柱中叶绿素a浓度的垂向分布比例和叶绿素荧光变化情况分析微囊藻群体在超声波处理下的光合活性变化和沉降过程.结果表明,适量的超声处理(35 kHz、0.0353 W/cm~3)能在避免破裂藻细胞的同时,显著抑制其光合活性;60 s的处理造成了45.5%的光合活性被抑制.然而,在适宜生长条件下,所有实验组藻细胞中受抑制的光合活性均在24 h内恢复至对照组的80%左右.此外,在上述超声条件下,5 s的超声处理能使水柱中叶绿素a浓度在短时间内(0.5 h)的去除率达79.5%.然而,当处理时间小于30 s时,大于90%的沉降藻细胞可在超声解除后的72 h内恢复浮力上浮;而当处理时间延长至60 s以后,藻细胞基本丧失了上浮能力.通过分析发现,超声处理后微囊藻群体的粒径分布对藻细胞沉降及上浮过程起决定性作用,并且还发现微囊藻群体在超声处理时首先表现为藻细胞失去浮力下沉和光合系统受损,进而发生大群体振散.     

微囊藻水华附生菌的代谢特征及对微囊藻生长的影响

为研究附生细菌对蓝藻水华细胞微环境的影响,从微囊藻水华中分离出34株藻附生细菌,研究其产酶能力.对氮代谢相关的酶活性测定结果显示:其中13株菌具有蛋白酶活性,5株菌具有较强的氨氮脱除能力,1株菌具有强烈的硝酸还原酶活性;4株菌具有较高的碱性磷酸酶活性;11株菌具有产脂酶的活性.通过菌和藻共同培养的方法,观察菌对微囊藻生长的影响,结果显示,有11株菌表现出较明显的促藻生长作用,占总筛选菌株总数的32%;有3株菌表现出较显著的抑制藻生长的作用,占总筛选菌株总数的9.9%.附生菌产酶能力与生长相关性的分析显示,促进微囊藻生长的附生菌都具有蛋白酶或脂酶活性.     

风生紊流导致微囊藻群体破碎和形态变化

微囊藻群体大小和形态决定其垂向迁移能力,从而影响着水华的形成.为了探讨湖泊中风生紊流对微囊藻群体大小和形态的影响,本研究于2012年8月26日至9月7日在太湖梅梁湾的围隔内进行了12 d的昼夜不间断的高频采样（采样间隔每2小时一次）.研究期间,水面微囊藻密度呈现4次周期性消涨,藻密度变化范围为4×10⁴~2671×10⁴ cells/mL.而整个水柱中的藻密度变化范围仅为3×10⁴~18×10⁴ cells/mL.皮尔逊相关性分析表明微囊藻的原位生长速率与表面藻密度呈负相关而与风速呈正相关.强风速使微囊藻在水柱中均匀分散,增强了透光性,促进了微囊藻的生长.微囊藻群体粒径随着风速的增大逐渐减小,反之亦然.其中值粒径（D₅₀）变化范围为66.2~768.0 μm.在此期间微囊藻群体形态主要以鱼害微囊藻、不规则的惠氏微囊藻、球状的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态为主,其占比也呈现出波动状态.皮尔逊相关分析结果显示微囊藻群体大小与风速呈负相关,说明湖泊中风生紊流会影响微囊藻群体大小.当紊流强度为2.33×10^-5 m²/s³时,微囊藻群体会发生破碎现象,该紊流强度相当于5 m/s的风在30 m深的水库或湖泊中所产生的紊流强度.微囊藻群体被风生紊流破碎后最大粒径与该风速下紊流的最小涡旋尺度相近,表明紊流的最小涡旋尺度决定了微囊藻所能形成群体的最终大小.监测期间,整水柱中不同群体形态的微囊藻占比发生了明显变化,在监测初期以鱼害微囊藻群体形态为主,随后不规则的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态的比例不断增加,最后鱼害微囊藻群体形态又占据主导地位.球状的惠氏微囊藻群体形态在整个监测期中的比例随时间的增加而逐渐降低.不同群体形态微囊藻之间比例的大幅变化无法用微囊藻生长演替来解释.而皮尔逊相关分析结果显示鱼害微囊藻与惠氏微囊藻（不规则的和球状的惠氏微囊藻之和）群体形态之间存在负相关,且惠氏微囊藻与铜绿微囊藻群体形态呈负相关.但在今后研究中需进一步关注在微囊藻群体形态的动态变化过程中细胞大小、胶被、产毒特性和基因序列等特征,从而验证不同种微囊藻群体是否存在形态转换这一猜想.总而言之,普通强度的风生紊流能够破碎微囊藻群体,而气候变化导致的内陆湖泊周边风速下降会促使微囊藻形成更大的群体,从而有利于水华的形成.     

太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征

为研究太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征及其相互关系,于2010年3月至2011年2月在太湖全湖范围内选取9个采样点进行每月采样分析,结果表明:太湖无机氮主要以硝态氮和铵氮形式存在,前者占76%,后者占22%;太湖北部靠近西北沿岸的湖区以及竺山湾的铵氮和亚硝态氮浓度通常要明显高于其他点位.太湖各采样点TIN(总溶解性无机氮)的季节变化趋势很相似,都表现为春季最高,夏秋季降低,冬季又有所升高;夏季北部湖区TIN降幅明显大于南部,使得前者TIN/TSP(总溶解性磷)远小于后者.春季太湖南部的微囊藻复苏量大于北部,但夏秋季微囊藻的暴发主要发生在太湖北部,此时微囊藻大暴发的点位(如梅梁湾)通常都伴随着很低的硝态氮浓度和TIN/TSP,使得这些点位比其他地方更容易发生N限制;Chl.a/浮游植物的比值与浮游植物总数呈极显著负相关,而与TIN/TSP的比值呈极显著正相关,这说明当藻类大量暴发而TIN/TSP下降时,浮游植物单个细胞内的平均Chl.a含量会有所下降,这种现象的原因有待进一步研究;绿藻、硅藻、裸藻和隐藻在时空分布上有一定相似性,而这四种藻与微囊藻则有较大差异.     

太湖和巢湖中微囊藻(Microcystis)与长孢藻(Dolichospermum)的长时序变化及其驱动因子

随着我国湖泊治理力度的加大,太湖和巢湖的营养盐水平,特别是氮水平近年来明显下降,如2007年以后太湖总氮和近年来巢湖的氨氮水平都呈现下降趋势,但是2个湖泊水华蓝藻的优势种却向相反的方向演化,太湖的长孢藻(Dolichospermum)比例在增加,而巢湖的长孢藻比例却在降低,为阐明这种变化过程和驱动因素,本研究利用太湖(19932015年)和巢湖(2012 2018年)的历史数据分析了2个湖泊中的水华蓝藻——微囊藻(Microcystis)和长孢藻生物量的历史变化过程,并结合营养盐数据分析了影响2种水华蓝藻变动的驱动因素.结果显示:太湖和巢湖的微囊藻生物量多年来始终保持高位波动,近年来均有升高的趋势,这与2个湖泊磷的高位波动具有明显的相关性,磷是决定微囊藻生物量长尺度变化的主要驱动因素;太湖的长孢藻生物量呈现较大波动变化,2007年以后明显升高,巢湖的长孢藻生物量则明显下降,氮与长孢藻生物量呈现负相关关系,而且这种负相关仅在低磷浓度时具有显著性.微囊藻生物量对磷浓度变化敏感的正反馈响应是其水华形成的重要机制之一,在高温高磷条件下,微囊藻可以快速繁殖,并竞争性排除长孢藻,从而形成优势;而长孢藻可以通过温度生态位和固氮两种方式占据优势,在氮浓度相对较低,且温度低于微囊藻形成水华的温度范围时,长孢藻可以依靠温度生态位的优势形成水华,而在氮限制的条件下,即使在夏季高温时,长孢藻依然可以利用固氮作用形成水华,但是关键的温度阈值和开始固氮的氮浓度阈值仍不清楚.基于2种水华蓝藻对营养盐变化响应的差异,建议在进行蓝藻水华治理、污染削减过程中,应针对不同水华蓝藻的特性进行分时段分类别的营养盐控制策略.