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自2003年三峡水库正式蓄水以来,由于库区内水位抬升引起水体流速减缓,支流回水区由于水体滞留时间的延长和营养因子的蓄积,水华爆发情况尤其严重。水华爆发的主要原因是水体中营养过剩,而水体营养主要有2个来源:包括河岸陆地等外源和水体内源。有关三峡库区陆地面源和点源污染与库区支流水华关系的研究已有不少,但有关支流底泥等内源沉积物对水华贡献的研究较为少见。沉积物作为水体内源营养物质的来源,对水体富营养化现象的维持起着至关重要的作用,而微生物作为物质循环和能量流动的重要组成部分,在水-沉积物间物质循环的过程中发挥着重要作用,影响着藻类植物的生长和水华的形成。本研究以三峡水库北岸最大一级支流澎溪河的回水区—高阳平湖为对象,于2016年1月至2017年1月进行了野外长期定点监测,分析了回水区藻类植物群落结构的季节变化特征,水华不同时期上覆水-沉积物间理化性质、沉积物中微生物群落结构及生物酶活性变化,探讨沉积物中微生物种群与内源营养物质循环及水华爆发的关系,为三峡库区支流回水区水华的防控、治理提供一定理论依据。研究具体结果如下:(1)于2016年3月~2017年1月对澎溪河回水区水体浮游植物群落组成及演替规律进行研究。结果显示,四季水体样品中共检出藻类植物7门117种(包括变种),藻类群落组成季节差异明显。春季水华爆发时期仅藻类检出5门32种,主要优势藻为蓝藻门小型色球藻(Chroococcus minor)、尖细颤藻(Oscillatoria acuminata)、湖泊鞘丝藻(Lyngbya limnelica)、绿藻门小球藻(Chlorella vulgaris),此时藻类群落结构单一。随季节交替,秋季藻类增加至7门82种,优势藻逐渐演替为硅藻门针杆藻(Synedra sp.)、隐藻门尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)。(2)监测期间,澎溪河回水区4个采样断面藻类生物量与叶绿素a(Chla)含量的季节变化同步,与藻类细胞密度季节变化趋势稍有差异。蓝藻、隐藻和硅藻是该回水区的主要藻类,其中硅藻主要出现在秋、冬季,绿藻在各个断面均有检出,但细胞密度占比不大,蓝藻、隐藻种类数少于绿藻但细胞密度水平较高,峰值分别为48.89×106 cell/L、1.61×106 cell/L,属于澎溪河回水区的优势藻种。研究期间藻类集群演替情况大致为:蓝藻、甲藻→绿藻→隐藻、硅藻。(3)2016年1月~2016年7月,对澎溪河回水区水华不同时期上覆水(水面下0.5m)、沉积物环境因子的变化进行跟踪监测。结果显示:上覆水pH随水华发生显著升高(p<0.05),溶解氧含量在水华前及水华初期显著上升,总氮(TN)、总磷(TP)、溶解性总氮(DTN)、溶解性总磷(DTP)、硝态氮(NO3--N)、正磷酸盐(PO43--P)含量在水华前期显著上升,并随水华持续发生明显下降,溶解性磷是上覆水中磷元素主要存在形式,约占51.9%~74.4%;硝化作用是上覆水硝态氮的来源之一。沉积物中总氮、总磷和硝态氮含量在3月水华形成期明显下降,但随水华持续发生显著升高;其含量分别是上覆水对应营养因子的401.9~515.8、5062.5~5675.7和58.5~89.2倍,体现出沉积物作为水体内源磷库的重要作用,沉积物中内源营养在水华发生前释放进入水体,是上覆水氮、磷营养的主要来源。(4)在水华发生不同时期,水体富营养化限制因子仍为磷元素。沉积物磷主要以无机磷形式存在,其含量为0.40~0.54 g/kg,占沉积物总磷的66.7%~95.2%。各形态磷含量变化:铁铝结合态磷(NaOH-P)>钙结合态磷(HCl-P)>氧化还原形磷(BD-P)>松散结合态磷(NH4Cl-P),无机磷组成以铁铝结合态磷(NaOH-P)为主。水华发生前沉积物HCl-P、NaOH-P含量明显下降(分别降低28.5%、5.6%),随水华的持续发生,其含量稳定上升,BD-P含量在3~5月持续下降。沉积物TP、NaOH-P、NH4Cl-P与上覆水营养因子呈极显著正相关关系(p<0.01),对水-沉积物界面间物质循环及水体富营养化的维持起到重要作用。(5)与1月样品相比,沉积物中微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)含量在水华形成期及水华发生初期明显升高(分别为76.0%、151.8%),随水华现象的持续明显降低至6月水华消逝期缓慢回升,较5月上升了14.1%。此外,随水华发生,沉积物中个别种类细菌丰度明显上升占据优势,导致沉积物细菌类群组成与相对比例发生明显改变,细菌群落多样性和均匀度明显下降,相比1月,5月水华持续期多样性及均匀度指数分别下降49.6%、24.0%。沉积物中碱性磷酸酶(APA)活性在水华发生前显著提高(p<0.05),随水华持续爆发其活性受到抑制。(6)冗余分析(RDA)的结果表明,水华爆发前期,澎溪河回水区主要为蓝-绿藻型水体,此后水体有向绿-硅藻转化的趋势;沉积物中微生物PLFAs与TP相关性较大,沉积物中APA、PLFAs和TP的含量是澎溪河回水区水华发生的主导因子。此外,NH4Cl-P、BD-P分别在水华形成初期和水华消逝后对藻类生长有较大影响。