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太湖是我国长江中下游地区的大型浅水湖泊,具有生态、供水、航运、水产和旅游等多种功能。目前由于人为活动引起的水体富营养化和蓝藻水华已经引起社会的广泛关注。通过削减营养盐输入来改善湖泊水质,遏止蓝藻水华是当前解决太湖水环境问题的根本办法。但目前对太湖浮游植物生长主要受氮限制还是磷限制,还没有足够的生物实验证据,对营养盐削减到什么水平才可以有效抑制蓝藻水华也知之甚少。 本文首先通过太湖站的常规监测数据,分析了太湖氮、磷营养盐的季节变化规律;然后通过原位营养盐添加实验,研究了太湖浮游植物氮磷营养盐限制的季节变化和空间差异,最后通过浮游植物生长动力学实验研究了浮游植物生长的氮、磷阈值。主要结论有: 1)太湖水体氮、磷浓度存在较大的季节变化,氮在春季和冬季浓度较高,而夏季和秋季浓度较低;磷浓度的季节变化与氮相反,春季和冬季浓度较低,而夏季和秋季相对较高;对应于氮、磷浓度的季节变化,N/P比也呈现较大的季节变化,冬季和春季TN/TP比变化范围为30~80∶1,TDN/TDP比变化范围为52~212∶1,而夏季均降到小于20∶1。 2)太湖浮游植物生长受到氮、磷营养盐的限制,而且限制因子随季节变化而变化。冬季和春季,浮游植物生物量和生长速率在磷添加处理中显著增加,而氮添加影响很小,表明浮游植物生长主要受到磷的限制;夏季和秋季氮、磷同时添加可以最大程度地促进浮游植物生长,单独的氮添加对浮游植物生长也有促进作用,而单独磷添加对浮游植物生长没有促进作用,表明浮游植物生长受到氮、磷的共同限制,而且氮是第一限制因子。 3)太湖浮游植物生长的氮、磷限制存在明显的空间差异。梅梁湾不仅存在磷限制,而且存在明显的氮限制;在太湖西岸河口区、贡湖湾和竺山湾,浮游植物对单独的氮添加没有反应,而单独添加磷和同时添加氮磷具有同样的促进作用,表明磷是这些区域的主要限制因子;东太湖不同氮、磷添加对浮游植物生长均没有促进作用,表明存在氮、磷以外的限制因子。氮、磷供应充足的情况下,梅梁湾和河口区浮游植物生长速率最高,为0.30d-1,表明这两个水域水华蓝藻的生长潜力最大,氮、磷供应极易刺激蓝藻大量增殖,这在一定程度上解释了为什么蓝藻水华在这两个区域较为严重;而贡湖湾和胥口湾浮游植物生长速率较低,分别为0.11d-1和0.15d-1,东太湖甚至为负值,因此这些水域的蓝藻增殖潜力较低。 4)太湖浮游植物(主要是微囊藻)生长速率快速增加的氮浓度范围为0.30-0.80mgL-1,水体无机氮浓度低予0.30mgL-1时,浮游植物不能生长,高于0.80mgL-1时,生长速率增加缓慢,这可分别看作是浮游植物生长对氮需求的下限阈值和上限阈值;太湖浮游植物(主要是微囊藻)生长速率快速增加的磷浓度范围为0.014-0.214mgL-1,大约0.20mgL-1的无机磷浓度可看作是浮游植物生长的上限阈值。