巢湖微囊藻和魚腥藻時空轉(zhuǎn)換機(jī)制研究.pdf

1、巢湖是中國第五大淺水湖泊，由于嚴(yán)重的富營養(yǎng)化頻繁暴發(fā)藍(lán)藻水華，微囊藻和魚腥藻是其主要的水華藍(lán)藻組成種。通常春季以魚腥藻占優(yōu)勢，夏季以微囊藻占優(yōu)，秋冬季又轉(zhuǎn)變?yōu)轸~腥藻，然而在夏季巢湖東湖區(qū)也出現(xiàn)大面積的魚腥藻，這不能被兩種藻演替的季節(jié)性規(guī)律所解釋。為闡明巢湖微囊藻和魚腥藻演替的內(nèi)在機(jī)制，本文對巢湖不同季節(jié)、不同湖區(qū)的浮游植物進(jìn)行周年調(diào)查，以分析巢湖不同季節(jié)不同湖區(qū)微囊藻和魚腥藻的時空演替，并通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究微囊藻和魚腥藻轉(zhuǎn)換的生理基礎(chǔ)，用

2、以解釋巢湖微囊藻和魚腥藻演替的過程。研究主要結(jié)果歸納如下:
　　(1)巢湖微囊藻和魚腥藻的時空演替特征及其驅(qū)動因素
　　2015年1月至12月對巢湖9個采樣斷面所采集的浮游植物的分類結(jié)果顯示，巢湖藍(lán)藻以微囊藻、魚腥藻為主要的優(yōu)勢種群，時空演替明顯。季節(jié)上，春季以魚腥藻占優(yōu)勢，夏季西湖區(qū)以微囊藻占優(yōu)勢，東湖區(qū)以魚腥藻占優(yōu)勢，秋冬季再轉(zhuǎn)變?yōu)轸~腥藻。巢湖不同時期的浮游植物存在差異，其中，魚腥藻在12次調(diào)查中的優(yōu)勢度均＞0.02，成

3、為巢湖的絕對優(yōu)勢種，而微囊藻在7、8、9月份優(yōu)勢度分別為0.375、0.531、0.376，成為巢湖夏季的優(yōu)勢藻。RDA分析結(jié)果顯示，巢湖浮游植物受水環(huán)境因子影響較為明顯，整體上，T、TN、DTP、CODMn、Si是影響巢湖浮游植物分布格局的主要因素。
　　(2)巢湖微囊藻和魚腥藻單細(xì)胞與群體粒徑的季節(jié)性變化
　　2016年11月至2017年10月對巢湖東中西部布設(shè)的6個采樣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果表明，中部湖區(qū)魚腥藻在8、9月

4、份沒有出現(xiàn)，西部湖區(qū)在4、7、8、9、10月沒有，東部湖區(qū)均有出現(xiàn)。微囊藻在東部湖區(qū)11月至3月均沒有出現(xiàn)，而中部湖區(qū)12月至3月沒有出現(xiàn)，西湖區(qū)是12月至4月均沒有出現(xiàn)。魚腥藻群體粒徑從春季到秋季再到冬季呈現(xiàn)先減小再增大的趨勢，春季和秋季魚腥藻群體粒徑整體變化不大，而冬季魚腥藻群體粒徑大于其它季節(jié)很多。微囊藻群體直徑從春季到秋季呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢。魚腥藻單細(xì)胞粒徑春夏兩季明顯小于秋冬兩季，在2月份魚腥藻單細(xì)胞直徑最大，4月份細(xì)胞直

5、徑變?yōu)樽钚?。微囊藻單?xì)胞直徑在11月份達(dá)到最大值，而在4月至10月細(xì)胞直徑變化不大。浮游植物比表面積在春季東中部湖區(qū)大于西部湖區(qū)，夏季東部湖區(qū)明顯大于中西部湖區(qū)，秋季全湖相差不大，而冬季東部湖區(qū)小于中西部湖區(qū)，較大的比表面積有利于兩種藻在其非優(yōu)勢季節(jié)的營養(yǎng)鹽利用，從而保持一定的生長速率。
　　(3)微囊藻和魚腥藻資源利用和調(diào)節(jié)的生理基礎(chǔ)
　　微囊藻和魚腥藻在磷資源飽和時，微囊藻對磷的最大吸收速率Vm為0.238，半飽和常數(shù)K

6、m為13.61，魚腥藻對磷的最大吸收速率Vm為0.055，半飽和常數(shù)為4.872。微囊藻和魚腥藻在氮資源飽和時，微囊藻對氮的最大吸收速率Vm為0.431，半飽和常數(shù)Km為1.894，魚腥藻對氮的最大吸收速率Vm為0.171，半飽和常數(shù)為1.351。微囊藻對磷和氮的最大吸收速率均大于魚腥藻表明在磷和氮充足的情況下，微囊藻和魚腥藻相比更易成為優(yōu)勢。微囊藻在30℃培養(yǎng)條件下生長速度最快，第15天生物量可達(dá)1.75×107cells/ml，而在

7、15℃時生長停滯。魚腥藻在15℃至35℃時均能生長，但20℃是其最佳培養(yǎng)條件，該條件下第12天魚腥藻生物量可達(dá)1.49×107cells/ml，這表明高溫更有利于微囊藻的生長。微囊藻在500lux培養(yǎng)條件下第16天生物量達(dá)到最大值為2.3×107cells/ml，魚腥藻在200lux培養(yǎng)條件下處于停滯狀態(tài)，在2000lux下第14天，生物量達(dá)到最大值為6.38×106cells/ml。在4000lux和8000lux培養(yǎng)條件下，微囊藻和

8、魚腥藻的生長均受到抑制，和微囊藻相比，魚腥藻生長需要更多的光能，但過高的光能會抑制生長。
　　一般巢湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)在春季是以魚腥藻為主，夏季以微囊藻占優(yōu)勢，但東湖區(qū)仍出現(xiàn)大量的魚腥藻，秋冬兩季又轉(zhuǎn)為魚腥藻，究其原因:①魚腥藻對溫度的適應(yīng)范圍更廣，高溫下仍能存活并保持一定的生長速率，這是夏季東部巢湖魚腥藻優(yōu)勢的環(huán)境調(diào)節(jié)因素;②在不同初始濃度下魚腥藻對磷酸鹽和硝酸鹽的半飽和常數(shù)Km值均小于微囊藻，這表明魚腥藻和微囊藻比具有更強(qiáng)的耐