2002-2017年千岛湖浮游植物群落结构变化及其影响因素

为认识大型水库中浮游植物群落结构的演替特征及其驱动机制,以钱塘江流域新安江水库（下称"千岛湖"）为例,基于2002-2017年16年的水库浮游植物数据,结合同期千岛湖水质与水文气象资料,分析了千岛湖浮游植物结构及优势属的长期变化特征,探讨了影响浮游植物群落结构变化的主要因素.结果表明：2002-2017年千岛湖共鉴定出浮游植物7门93属,主要由硅藻门、绿藻门、蓝藻门及隐藻门种类组成.16年间,浮游植物年均丰度和群落结构经历了4个阶段：2008年前丰度持续低值且蓝藻不是主要类群,2009-2012年丰度较高且蓝藻成为主要类群,及2013-2015丰度降低且蓝藻占比降低,2016-2017年丰度增加且蓝藻再次成为主要类群.浮游植物门类变化的同时伴随着优势属的变化：浮游植物年优势属从2002-2008年的小环藻属（Cyclotella）、隐藻属（Cryptomonas）和蓝隐藻属（Chroomonas）转变为2009-2012年的颤藻属（Oscillatoria）、小球藻属（Chlorella）、小环藻属和蓝隐藻属,2013-2017年又转变为鱼腥藻属（Anabaena）、束丝藻属（Aphanizomenon）、小环藻属、针杆藻属（Synedra）、直链藻属（Melosira）、栅藻属（Scenedesmus）和蓝隐藻属.冗余分析表明,气温、风速、水位、入库流量等气象水文因子和总氮浓度、电导率、氮磷比、透明度等水质因子与浮游植物群落结构变化关系密切.研究结果表明,在千岛湖这种大型贫-中营养水库,浮游植物群落结构不仅受来水营养盐负荷的影响,还在很大程度上受水文、气象条件的影响,给水库藻类水华等生态风险的预测以及水库水质管理带来了挑战.     

黑河张掖段浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

为探究黑河张掖段浮游植物群落季节动态及其与环境因子的相互关系,于2017年对黑河张掖段10个断面进行4个季度的采样调查,共计检出浮游植物8门80属316种,其中蓝藻门、绿藻门和硅藻门种类分别占总种类数的10.75%、15.22%和68.35%.水环境因子中,温度、电导率、盐度、溶解氧和叶绿素a浓度时空变化显著,总氮、总磷浓度则随着海拔降低而呈现显著升高的趋势.调查期间,黑河张掖段浮游植物密度在0.92×10⁴~116.67×10⁴ cells/L之间,从上游到下游呈现明显的递增趋势.优势种主要集中在硅藻门,包括扇形藻（Meridion sp.）、弧形峨眉藻（Ceratoneis arcus）、极小曲壳藻（Achnanthes minutissimum）、延长等片藻细弱变种（Diatoma elongatum var.tenuis）、尖针杆藻（Synedra acus）、简单舟形藻（Navicula simplex）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）、变异直链藻（Melosira varians）、普通等片藻（Diatoma vulgaris）、肘状针杆藻（Synedra ulna）等,此外,在河段优势种中,中下游出现蓝藻门的微囊藻（Microcystis sp.）（优势度为0.025）、绿藻门的四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）（优势度为0.020）、隐藻门的尖尾蓝隐藻（Chroomonas acuta）和卵形隐藻（Cryptomonas ovata）（优势度为分别为0.045和0.032）种类.4个季度Shannon-Wiener多样性指数（H''）均值分别为2.65、2.76、2.89和2.44,Pielou均匀度指数（E）均值为0.93、0.90、0.91和0.87,Margalef丰富度指数（d）均值为1.73、1.77、2.00和1.31.随着海拔的降低,浮游植物H''和d显著升高,而E变化范围相对平稳.结合水体营养盐指标、浮游植物及多样性指数等指标对水质评价,黑河张掖段水质总体呈无污染或轻度污染到轻中度污染状态,且中游污染程度加剧.RDA与Pearson相关性分析结果表明,水体氮磷营养盐、温度、海拔是影响黑河张掖段浮游植物群落结构及动态的关键因素,而在河段下游,电导率、盐度也是影响浮游植物群落结构的主要环境因子.     

富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性

固有光学特性是水体光学特性的重要内容,掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性,是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪,通过实验室纯藻培养,研究微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Dolichospermum）和束丝藻（Aphanizomenon）3种典型水华蓝藻的固有光学特性,并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明,3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰,微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大,鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大;束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高,鱼腥藻次之,微囊藻最低;固有光学特性影响因子分析表明,色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度（叶绿素a或藻蓝素）的增加而增大;当蓝藻中藻蓝素占比增加时,3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降;而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此,3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持.     

多水源水库浮游植物优势种生态位及种间联结性动态分析:以山东峡山水库为例

为了解山东省战略水源地峡山水库在多水源（本地湖库水、长江水及黄河水）共存条件下,浮游植物优势种生态位季节变化和群落结构稳定性状况,于2019年对峡山水库10个代表样点进行浮游植物季度采样,并运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验及联结系数对优势种生态位及种间关联性进行分析。结果显示,峡山水库四个季度共鉴定到浮游植物7门78属95种,其中优势种4门12属12种,除春季外,其他三季均以蓝藻类群为绝对优势,其中赖氏泽丝藻（Limnothrix redekei）、阿氏浮丝藻（Planktothrix agardhii）以及项圈假鱼腥藻（Pseudanabaena moniliformis）为全年优势种。多样性指数显示出较为一致的趋势,即春季浮游植物多样性较高,夏季多样性最低。优势种生态位宽度差异较大,变化范围在0.526~2.224,最大值、最小值分别为秋季的项圈假鱼腥藻和春季的小金色藻（Chromulina sp.）。项圈假鱼腥藻在多个季节具有最大的生态位宽度及较强的适应多样化生境的能力。生态位重叠显示项圈假鱼腥藻与其他多个优势蓝藻在不同季节具有最大的生态位重叠值,且其是唯一一个在春、夏和秋三季处于衰退期,而在冬季迅速发展的优势蓝藻。四个季度优势种总体关联性差异较为明显,群落结构不稳定。卡方检验显示76%的物种对为显著正联结关系,形成以项圈假鱼腥藻为主导,与其他优势蓝藻共同占有同一资源和空间的稳定演替模式。建议水库管理及调水除关注夏秋季可能的藻华外,还需密切关注低温季节藻类的异常增殖,尤其是冬季的项圈假鱼腥藻。研究可为胶东调水工程相关水库的水华预警和多水源调度提供理论依据和数据支撑。     

蓝藻生消对巢湖沉积物phoD碱性磷酸酶基因细菌群落结构的影响

phoD基因编码的碱性磷酸酶驱动沉积物有机磷矿化并释放生物可利用磷,促进了富营养化湖泊蓝藻的生长与暴发,但对富营养化湖泊蓝藻生消周期phoD基因细菌群落动态变化的认识依然有限.本文研究了中国典型富营养化湖泊巢湖蓝藻生消过程沉积物碱性磷酸酶活性（APA）、phoD基因细菌多样性和群落结构的动态变化及其与环境的关系.结果显示：巢湖沉积物APA活性在蓝藻生长与暴发阶段显著升高,且与水温、pH、溶解氧（DO）等环境因子显著相关.蓝藻生消各阶段沉积物phoD基因细菌群落的优势菌属均由Pseudonocardia和Friedmanniella构成;与蓝藻潜伏期和衰亡期相比,生长初期与暴发期大多数样点沉积物Pseudonocardia的丰度显著降低而Friedmanniella显著升高.携带phoD基因的菌属丰度呈显著的时空变化,其中菌属丰度的空间异质性较高.蓝藻生长初期与暴发期的phoD基因细菌群落的Ace指数与Shannon多样性指数显著大于潜伏期与衰亡期.研究表明,携带phoD基因细菌群落结构的变化主要受APA、DO、叶绿素a、水温、总磷以及无机磷的驱动;春季蓝藻的生长消耗大量上覆水溶解性无机磷,激发了沉积物APA活性并诱发Friedmanniella生长从而缓解水体磷限制.     

山东某新建水库浮游藻类的群落结构特征及其环境驱动因子

基于山东某新建水库中2014年4月-2017年12月的浮游藻类和水质监测结果,研究了藻类群落结构特征,采用非度量多维尺度分析了各年份不同季节藻类群落结构的相似性,利用冗余分析探究了藻类群落结构和环境因子的关系.结果表明：尖针杆藻（Synedra acus）、湖泊伪鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）和小球藻（Chlorella vulgaris）为此水库的主要优势藻种.水库藻类群落结构的季节演替不稳定,冬、春季多以硅藻和绿藻占优势,不同年份夏、秋季藻类结构差异较大,蓝藻和硅藻在夏、秋季存在一定的竞争优势.该水库于2013年底开始启用,由于水体环境的波动,藻类群落结构有所变化,整体上是由蓝藻-绿藻-硅藻向硅藻-绿藻-蓝藻变化.水库浮游藻类生长主要受到氮盐和高锰酸盐指数影响,但不同年份的主要环境影响因子存在一定差异.     

上海水源地毗邻湖库浮游植物群落结构的季节变化及其影响因子

为改善城市水源地及毗邻水域的水质管理,2019年11月至2020年11月分别在青草沙水库中央沙水域和金泽水库南白荡水域开展了4个季度的采样调查.运用综合营养状态指数(TLI(Σ))对水体营养状态等级进行综合评估,并采用主成分分析(PCA)、冗余分析(RDA)和相关性分析等方法研究了浮游植物群落特征与环境因子的关系.结果表明:中央沙和南白荡水域TLI (Σ)范围分别为57.5~59.0、54.1~56.1,2个水体均处于轻度富营养状态;两者分别鉴定出浮游植物7门104属184种、8门96属172种;蓝藻门是中央沙水域全年浮游植物构成的主要门类,其次为硅藻门、绿藻门,而南白荡浮游植物群落结构季节性演替明显,优势门类由硅藻门/隐藻门-蓝藻门-隐藻门/硅藻门变化,浮游植物细胞密度季节平均值变化范围分为3.00×10⁷~1.61×10⁸ cells/L、4.29×10⁶~6.59×10⁷ cells/L;鉴定出2个水体浮游植物的优势类群分别有4门17属、5门13属,中央沙水域全年的主要优势类群为假鱼腥藻属(Pseudanabaena)和长孢藻属(Dolichospermum),而南白荡春冬季的主要优势类群为小环藻属(Cyclotella)、隐藻属(Cryptomonas)和蓝隐藻属(Chroomonas),夏秋季主要优势类群为假鱼腥藻属、平裂藻属(Merismopedia)和微囊藻属(Microcystis);中央沙水域浮游植物群落结构变化主要与总氮、总磷、水温等环境因子有关,而南白荡主要与水温、总溶解性盐等环境因子有关,水体流通性差异对此起关键作用.     

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.     

太湖长孢藻属(Dolichospermum)生物量长期动态变化及驱动因子

针对近年来太湖水体中长孢藻（Dolichospermum,曾用名鱼腥藻Anabaena）比例增加的趋势,本文研究了2005—2019年太湖春季不同湖区长孢藻生物量的长期变化趋势和空间差异,探究了冬、春季气象条件（气温、日照时长、风速、降雨量）和营养盐（总氮、总磷）水平对其的影响.结果表明,2005—2019年太湖监测数据显示春季长孢藻生物量有比较明显的升高现象,主要发生在竺山湖富营养程度较高的区域,其次是湖心区、梅梁湾和南部湖区.偏最小二乘路径建模（PLS-PM）结果表明,不同湖区长孢藻生物量变化的主要驱动因素存在差异.在湖心区,春季长孢藻的生物量主要受冬季气候条件（气温、风速、日照时长）的影响,其次受春季营养盐和春季气候条件的影响.在梅梁湾、竺山湖和南部湖区,春季长孢藻的生物量主要受春季气候条件的影响.在梅梁湾和竺山湖,春季风速、日照时长是春季长孢藻生物量的显著影响因子;在南部湖区,春季长孢藻生物量的主要驱动因素是春季的日照时长和春季气温.本研究从长时间序列角度,对太湖固氮蓝藻的时空分布特征和影响因素开展了研究,为太湖不同湖区开展针对性的藻类水华防控和富营养化治理提供理论基础.     

太湖贡湖湾人工湖滨带水生植物恢复及其富营养化控制

以太湖贡湖湾人工湖滨带为对象,研究湖滨水生植物修复过程及其富营养化控制效果.人工湖滨区域内的消浪带、岸上护坡措施为水生植物修复提供了良好的生境条件,形成了包括荇菜（Nymphoides peltatum（Gmel.）Kuntze）、睡莲（Nymphaea tetragona Georgi）、菱（Trapa bispinosa Roxb.）为主的浮叶植物群落,以及以黑藻（Hydrilla verticillata（Linn.f.）Royle）、狐尾藻（Myriophyllum verticillatum L.）、小眼子菜（Potamogeton pusillus L.）、竹叶眼子菜（Potamogeton malaianus）为主的沉水植物群落.通过设置研究区、对照区,持续监测溶解氧、总氮、总磷、氨氮、叶绿素a浓度等水体指标,烧失量、氮含量、磷含量等沉积物指标,水生植物生物量、覆盖度,浮游藻类等指标.不同时期、不同区域间的时空分布显示：随着水生植物的恢复,水体营养状态指数（TLI）、沉积物生物生产力指数（BPI）显著下降,水体透明度显著提升;较高浓度的总氮（>3.0 mg/L）、氨氮（>0.6 mg/L）环境不利于浮叶植物的生长,沉水植物对其则表现出更好的适应性,同时水生植物在成长过程中直接从水体/沉积物中吸收氮;颤藻（Cyanophyta oscillatoria）、直裂藻（Cyanophyta merismopedia）等浮游藻类吸收了水体磷,水生植物利用了沉积物磷,共同缓解了磷在湖滨区域的累计.总结以上,湖滨带的水文水质条件可以影响水生植物群落结构,进而决定氮、磷的控制效果,所以在湖滨带修复中构建合适的生境条件是水生植物发挥氮磷控制效果的重要前提.水生植物在恢复过程中对浮游藻类群落结构的影响是显著的,并且以此影响到湖滨水体中磷的分布.     

微囊藻胶鞘多糖和水溶性胞外多糖的化学特性

微囊藻(Microcystis)产生大量胞外多糖(EPS),包括包裹在细胞外的胶鞘多糖(CPS)和释放到周围环境中的水溶性多糖(RPS).为探究EPS在蓝藻水华发生中的生理生态学意义,迫切需要了解微囊藻EPS的化学特性.本文从太湖分离群体微囊藻,经过大约18个月实验室培养后,其中一些藻株转变为单细胞形态.选择5株群体藻和4株单细胞藻,比较分析这些藻株EPS的化学特性发现:(1)所有9株藻的EPS均为含有脱氧己糖的酸性杂多糖;(2)所有9株藻的CPS的糖醛酸含量(1.2%~2.1%)均低于RPS的糖醛酸含量(2.4%~6.2%);(3)所有9株藻的EPS均含有乙酰基和硫酸基,其中,每一株藻CPS的乙酰基含量均高于RPS的乙酰基含量,所有群体藻CPS的乙酰基含量(4.1%~6.6%)高于所有单细胞藻CPS的乙酰基含量(2.0%~3.2%).本文进而讨论了EPS化学特性对EPS水溶性和微囊藻群体形成的影响,以及对其生态学作用的影响.在这些化学特性中,乙酰取代基团被认为可能是影响微囊藻EPS生理生态学作用的重要因素.     

江西柘林湖水华蓝藻——长孢藻(Dolichospermum)的形态多样性及其分子特征

长孢藻是具有产多种蓝藻毒素及异味物质潜在能力的丝状异形胞蓝藻.为了探究长孢藻的生物学特性,我们从江西柘林湖分离24株长孢藻,经形态鉴定分成4个种类,分别为浮游长孢藻(Dolichospermum planctonicum)、近亲长孢藻(D. affine)、卷曲长孢藻(D. circinale)、螺旋长孢藻(D. spiroides). 16S rRNA基因序列表明柘林湖长孢藻与日本等地区的长孢藻高度相似,但只有近亲长孢藻与日本近亲长孢藻在分子系统进化树上聚为一支.基于16S-23S rRNA之间高变异性的ITS序列分析,4种长孢藻的D1-D1'螺旋结构相同,藻丝为直型的浮游长孢藻、近亲长孢藻与藻丝为弯型的卷曲长孢藻、螺旋长孢藻的Box-B、V3螺旋结构差异较大.通过对毒素和异味的分子生物学检测显示24株长孢藻均不产毒,但是4株浮游长孢藻及1株卷曲长孢藻含有土腥素合成基因.本研究不仅对柘林湖水华蓝藻的多样性以及潜在生态风险提供科学的基础资料,也在流域层面上为鄱阳湖的水生态系统研究和保护提供了一定的科学基础.     

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.     

滇池水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)对低氮的生理响应

通过对分离的滇池北部海埂湾春季蓝藻水华时期的两株水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)进行研究,探讨了滇池水华束丝藻在低浓度硝酸盐下的生长特征,以及无氮条件下藻丝异形胞的诱导分化过程与固氮能力.实验结果表明:两株水华束丝藻在各浓度硝酸盐中均能够生长,并且生物量能够增加到较高水平.硝态氮浓度高时水华束丝藻的生物量也较高,但是硝酸盐浓度超过0.5 mg/L时,各组生物量无显著性差异.无氮BG-11培养基培养条件下,水华束丝藻可以快速分化形成异形胞,含有异形胞的藻丝比例在3 d以后即可达50%左右,最高可以达72%,之后开始下降,但是仍能维持较高比例.水华束丝藻在无氮条件下通过异形胞固定的氮元素从第7 d开始逐渐增加,在生长43 d后,培养基中增加的氮浓度接近30 mg/L.     

广东省千灯湖拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的形态和产毒能力的株间差异及系统进化

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是一种入侵蓝藻,能够产生拟柱孢藻毒素(cylindrospermopsin,CYN),严重危害人类健康.现有研究表明该藻已在我国广泛分布,更是华南地区常见的水华蓝藻,但目前对其产毒和起源还缺乏了解.本研究以中国广东省千灯湖分离出的10株拟柱孢藻为材料,对它们的生长、形态和产毒特性进行了观测,并构建了基于nif H和rpo C1基因的双基因系统进化树.结果表明,10株拟柱孢藻藻丝体形态均呈笔直型,除QDH1藻株外,其他的拟柱孢藻均可产生端生异形胞,厚壁孢子也常有出现;10藻株丝体的平均长度在41.0~77.7μm之间,宽度在2.433~3.125μm之间,它们的长宽比值差异显著.10藻株的比生长速率差异极显著,为0.075~0.174 d-1.检测发现10株藻中仅QDH7藻株可检测到6个CYN合成酶基因,液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)分析表明该藻株主要产生deoxy-CYN异构体,其浓度可达1745.19 ng/mL.系统进化分析表明千灯湖的拟柱孢藻与澳大利亚、欧洲和国内其他地区的藻株同源性较高,但基于rpo C1和nif H基因不能区分千灯湖的产毒藻株和非产毒藻株.本研究证实了广东省水体中存在产毒拟柱孢藻,需防范这类新型产毒蓝藻水华所带来的生态风险.     

巢湖西湖心底泥蓝藻对水体蓝藻生物量的贡献

2018年10月-2019年10月对巢湖西湖心水体浮游藻类群落结构以及水体和底泥蓝藻生物量进行了月度调查.结果表明:巢湖西湖心浮游藻类的主要优势种属为微囊藻属、席藻属、十字藻、卵形隐藻和鱼腥藻属.蓝藻优势种属在5-10月为微囊藻属,11-12月为鱼腥藻属,1-4月为席藻属.巢湖水体和底泥蓝藻生物量峰值分别出现在9月和2月,水体蓝藻的衰亡下沉会导致底泥蓝藻生物量的上升.巢湖蓝藻主要分布在水体,底泥蓝藻生物量相对较低,单位面积水柱与底泥蓝藻生物量6月的比值大于100,在11-3月相对较低,最低值小于2.底泥蓝藻主要分布在底泥表层0～2 cm.通过安装原位捕获器,监测了蓝藻在西巢湖湖心水柱和底泥中的垂直迁移过程和通量.结果表明:11月和2月蓝藻有明显从水柱向底泥迁移的过程;底泥蓝藻全年向水体的静态迁移量都很低,而动态迁移在11月和6月出现两个峰值,主要受底泥蓝藻生物量和再悬浮的影响.本研究结果表明削减巢湖西湖心底泥种源的最佳时期为10月至来年2月,但是由于底泥蓝藻生物量远远小于水柱蓝藻生物量,底泥蓝藻向水体复苏迁移的通量也较低,即使削减了底泥种源,也不能有效降低水体蓝藻生物量.     

太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.     

低浓度硝态氮促进微囊藻累积多聚磷酸盐

2016年以来太湖总磷浓度高位波动而总氮浓度持续下降,藻细胞内源性磷释放是湖泊水体总磷的重要来源,而多聚磷酸盐作为藻细胞内磷的储存库,其含量变化会显著影响藻细胞内源性磷的释放量.针对上述现象,开展了不同硝态氮浓度影响野外水华蓝藻及实验室纯培养的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)利用磷特别是合成多...     

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.