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自三峡水库2003年开始蓄水后,人为调度运行的干预使得原有河道的水文特性发生了极大的改变,各级支流回水区流速减缓,水体滞留时间的增长,导致物质的传输速率减缓,营养盐大量滞留,水华现象的频发引起了广泛的关注。目前的研究多针对于水华期间优势藻属的演替,水华与环境因子之间的关系,水华预测及其模型的构建等,而针对水华期间优势藻属与温室气体通量之间的关系,碳的流动转化规律研究较少。本研究通过对3次不同水位运行状态下的水华过程进行监测,分析了水华发展期间研究区域水体的生境特征、藻类演替趋势、各类碳形态的变化特点,并分析了生境要素对各优势藻门及不同碳形态的影响机制;然后跟据野外水华暴发的特征于室内对水华过程进行模拟探究,分析室内培养条件下优势藻属演替趋势及浮游植物作用情况下生境要素的变化趋势及各类碳形态的流动转化特征;最后根据经典的湖泊碳循环理论分别对水库不同运行状态和室内模拟条件下水华暴发过程中优势藻的碳利用特征及碳的流动转化规律进行分析,并探讨二者之间的异同,以期更好地对多种复杂生态过程下的碳利用过程进行更精细的了解与认识。本研究结果主要得出如下结论:(1)对三峡水库支流澎溪河不同水位运行期间的3次水华过程进行监测,分析得到如下结论:⑴各水华期间营养盐浓度受生物作用,研究区域物质输入输出,各层水体互相交换等多种过程影响,各个时期监测到的营养盐浓度及变化趋势均不相同,但都远超富营养化阈值。⑵各生境因素受外界气象条件及水域中多种作用的共同影响,其变化趋势及规律大不相同。⑶不同运行状态下的DIC及DOC浓度存在显著差异,因其受多种生态过程的综合影响,各监测期间变化波动较小,无明显规律;受藻类光合作用和其他外界条件的影响,4月及5月监测到的CO2通量均值表现为“汇”,6月则表现为“源”的特征。CH4通量为正值,且随着库区水位的下降,CH4的通量持续增大并伴随着气泡通量频率的升高。⑷3次水华期间的Chl.a、藻细胞密度、生物量均处于不同水平下,随环境条件的改变而变。各水华期间优势藻的功能群大不相同,总体变化趋势为高水位期D/P/X1/X2→泄水期LM/P/LO/X2→低水位期G/MP/B;依据浮游藻类生长策略来看,水华敏感期的浮游藻类演替规律为CR/R/C→S/R/C→CS/CR。(2)对水华期间物种(各类碳形态及优势藻门)与生境要素间的梯度分析可得:DIC及DOC受多种生态过程的影响,因而表现为与单个因素之间的相关性不明确;CO2通量作为水体中碳流动转移的结果,其变化规律会受到多种物理、化学及生物作用的影响;CH4通量除了受生物作用的影响之外,更多的是在传输过程中被多种物理因素所干扰;研究水域中水库的运行状态,光热的输入,营养物质的浓度高低及水域的水文水动力条件会通过“自然筛选”选择出当前条件下适宜生存及能够占据优势的藻种。因而3次水华期间水域在不同生境特征下,影响藻类的生长状况的因素及影响程度也大不相同。(3)根据来源于原位监测结果而建立的室内模拟实验的分析表明:水华藻种在环境条件优良时充分利用外界营养盐和无机碳源来合成自身藻细胞进行增殖。藻细胞密度及藻生物量的变化趋势同Chl.a相同,总体处于较高水平,呈先快速上升达到峰值后便开始下降的变化趋势。藻种的整体生长策略变化趋势为CS/CR/R→CS/S。除氨氮呈现先逐渐升高再下降这一现象,水体中各营养盐浓度被藻类大量吸收,均表现为不同程度的下降。此外,培养过程中水体中DIC被藻类大量消耗,DOC浓度总体呈升高趋势。装置体系内CO2浓度逐渐升高,变化率随着营养盐的消耗也逐步减小。甲烷则在装置内的富氧环境下被逐渐消耗,其浓度随着模拟时间的延长而逐步减小。装置内DO与pH的变化趋势同Chl.a的变化类似,整体呈先升高后下降的趋势。(4)以经典的湖泊碳循环为依据对水华期间原位监测及室内模拟实验过程中优势藻碳利用特征的过程进行分析,并对6月水华期间CO2通量表现为“源”的特异性进行分析,得到如下结论:⑴对原位24h昼夜监测期间的温室气体通量数据进行再分析发现,各水华期间CO2、CH4通量的最佳监测时刻均不在同一时间出现,且由于多种外源条件的影响CO2、CH4通量的变化范围较大,数据的监测更多地存在偶然性。3月和4月水华期间各时刻的CO2通量对“汇”的贡献皆为正值,6月水华期间观测到的各时刻CO2通量对“源”的贡献亦为正值,分别表现为水体对CO2呈净吸收和净排放现象。⑵通过对无机碳模型的简化利用,计算结果表明仅“碳汇”或“碳源”吸收或释放的碳的量不足以支撑碳平衡理论,这说明自然水体水华期间碳循环不仅仅依靠于藻类的生理作用驱动,更多的会依赖于多种物理、化学、生物等过程的作用下来共同作用。⑶装置内的碳循环流动过程较简单,且碳利用的现象与原位观测中水体吸收空气中CO2气体的现象略有不同。通过对体系中各含碳组份的计算发现,水体中11.32%的DIC通过复杂的生物作用转化为DOC,2.86%的DIC被藻类通过光合作用吸收转化为自身藻细胞,其余的DIC浓度转化为POC中的有机质及空气中的CO2气体。⑷6月水华期间水体向空气中释放的CO2的量主要来源于研究区域所积累的有机碳及河流输移过程中滞留在水体中的有机碳,降雨径流冲刷消落带进入水体的有机碳几乎可以忽略不计。