长江中下游地区33个浅水湖泊的氮磷比、浮游植物和微囊藻毒素的生态学研究

来源 :中国科学院水生生物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiameng
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由于城市污水、工业废水、养殖废水的输入,长江中下游浅水湖泊群普遍面临严重的富营养化问题。本文通过对长江中下游33个湖泊的氮磷比(TN:TP)变化的模式及生物调控机制,浮游植物的群落结构及其与TN:TP的关系,蓝藻门各属与环境因子的关系,微囊藻毒素的分布及其与环境因子关系的研究,重点探讨了氮磷比、浮游植物类群、蓝藻门、微囊藻毒素在大的区域尺度和营养尺度上的变动情况及其生物调控机制,主要结论如下:   所研究湖泊被分为四类,通江湖泊、半通江湖泊、城市湖泊和城郊湖泊。其中,城市湖泊由于接纳城市工业废水和生活污水,富营养化最严重,其平均的总氮浓度为其它三种类型湖泊的4-6倍,总磷浓度为7-16倍;半通江湖泊和城郊湖泊富营养程度较轻,通江湖泊由于沿岸污染物的大量输入,使其面临严重的富营养化趋势。   对长江中下游地区33个浅水性湖泊的氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝氮(NO2--N)和氮磷比(TN:TP)在生长季节和非生长季节的变化进行了研究。各营养盐浓度之间均呈显著正相关,整体上生长季节的相关性较好。当TP>0.1 mgl-1时,随TP的升高,非生长季节氨态氮浓度的增加较快,硝态氮在生长季节呈增长趋势而在非生长季节有下降的趋势,这主要因为非生长季节超富营养湖泊中的溶氧和温度较生长季节低,而硝化作用对溶氧和温度较敏感所致。当TP为0.035 mgl-1-0.1 mgl-1时,生长季节总氮和各种无机氮均低于非生长季节,浮游植物可能是关键的调控因子;当TP<0.035 mgl-11时,各无机氮的浓度较低,生长季节和非生长季节浮游植物与氨氮、亚硝氮呈显著正相关,说明在低营养状态下氨氮和亚硝氮可能成为浮游植物的限制因子。   TN:TP比随TP浓度呈降低的趋势,生长季节总氮及各种无机氮的浓度明显低于非生长季节,说明氮(尤其是氨氮和硝态氮)在生长季节的降低是TN:TP比降低的重要原因。生长季节和非生长季节TN:TP比的变化幅度与营养状态密切相关,生长季节TN:TP比低于非生长季节的现象在富营养、超富营养状态十分明显。由浮游植物和细菌的作用所导致氮的减少及沉积物磷的释放是导致生长季节TN:TP比降低的重要原因。   为研究不同氮磷比对浮游植物结构的影响,本文作者选择六个主要的浮游植物门类,研究它们在三个氮磷比区间(TN/TP>30,30>TN/TP>12和TN/TP<12)内的变动情况。结果显示各浮游植物类群在不同的氮磷比范围中有着不同的变动模式。当TN:TP>30时,蓝藻门的生物量较低,但随总磷增长呈明显的指数增长趋势,当30>TN:TP>12时,指数性增长变得十分平缓,当TN:TP<12,蓝藻的增长趋势变为对数性增长。硅藻门当TN:TP>30时与总磷呈的指数增长趋势,当TN:TP>30到30>TN:TP>12的时候,仍然是指数增长,但是增长幅度更为剧烈;当TN:TP<12,硅藻门与总磷呈变为平缓的对数性增长。甲藻门、裸藻门和隐藻门在1230都显示较快的指数性增长,当TN:TP<12时,隐藻的呈较快的对数增长而甲藻门和裸藻门增长速度变缓。   通过对长江中下游地区30个湖泊的点调查来研究蓝藻分布与环境因子关系的研究显示蓝藻生物量生长季节比非生长季节高很多,生长季节最大值出现在三角湖(5.719 mg L-1),最小值出现在天鹅洲(0.001 mg L-1);半通江湖泊蓝藻生物量显著高于其它类型湖泊,在生长季节,半通江湖泊和城郊湖泊蓝藻生物量占浮游植物总生物量的40%,而通江湖泊和城市湖泊仅占不到20%;主成分分析显示在生长季节微囊藻属(Microcysits)、色球藻属(Chroococcus)、蓝纤维藻属(Dactylococcopsis)、粘球藻属(Gloeocapsa)、平裂藻属(Merismopedia)和隐球藻属(Aphanocapsa)与碳营养关系密切,暗示着碳源可能是夏季微囊藻水华爆发的主要限制因子。螺旋藻属(Spirulina)外源氮有较高的需求。在非生长季节,蓝纤维藻属(Dactylococcopsis)和集胞藻属(Synechocystis)与碳、氮、磷等指标呈密切的正相关关系而颤藻属(Oscillatoria)和假鱼腥藻属(Pseudoanabaena)与水温呈密切的正相关关系,与碳、氮、磷等指标呈密切的负相关关系;说明蓝纤维藻和集胞藻偏好高的营养水平而颤藻和鱼腥藻对较高的水温较喜好。   通过对长江中下游地区30个湖泊的点调查来研究微囊藻毒素与环境因子关系的研究显示半通江湖泊的平均微囊藻毒素浓度是通江湖泊的33倍,城市湖泊和城郊湖泊的6倍。淀山湖的毒素浓度最高为8.574μg/L。研究显示MC-RR和LR是长江中下游湖泊群中微囊藻毒素的主要类型,RR、YR和LR与Chla蓝藻生物量,微囊藻生物量,鱼腥藻生物量呈显著相关,说明在这些湖泊中微囊藻毒素主要由微囊藻和鱼腥藻产生。非直线间隔最大回归显示透明度、氮磷比、氨氮与微囊藻毒素呈否定指数相关,总氮、总磷、TN、TP、NO3-+NO2-与微囊藻毒素呈单峰曲线关系;主成分分类分析显示微囊藻毒素浓度主要和生物因子中微囊藻的生物量,理化因子中温度关系密切。
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