湖光巖瑪珥湖溶解態(tài)氮與浮游植物及其氮吸收的研究.pdf

1、湖光巖瑪珥湖(21°09'N,110°17'E)位于中國廣東省湛江市,是由16萬年前瑪珥火山爆炸后冷卻下沉,后來積水形成,是世界上最大且保存完整的瑪珥湖,也是一個典型的亞熱帶湖泊,可作為研究瑪珥湖現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的理想場所。湖泊生態(tài)系統(tǒng)中,水體氮磷營養(yǎng)水平、環(huán)境理化因子以及浮游植物之間存在著相互聯(lián)系相互影響的復(fù)雜關(guān)系,通過現(xiàn)代生態(tài)學(xué)方法對它們進(jìn)行定性定量的研究,是當(dāng)前湖泊科學(xué)研究的熱點(diǎn)。湖泊生態(tài)系統(tǒng)中氮的生物地球化學(xué)循環(huán)是生物圈物質(zhì)能量循環(huán)的

2、重要組成部分,浮游植物對溶解態(tài)氮的吸收、轉(zhuǎn)化是湖泊中氮生物循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文對湖光巖瑪珥湖中溶解態(tài)氮與其它理化因子進(jìn)行了周年的調(diào)查研究,并對浮游植物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了季節(jié)性調(diào)查,利用15N穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)測定了瑪珥湖浮游植物對溶解態(tài)氮的吸收速率,研究了浮游植物氮吸收及其動力學(xué)特征。主要的研究結(jié)果如下:
　　1.湖光巖瑪珥湖水體中溶解態(tài)氮含量表現(xiàn)出季節(jié)變化特點(diǎn)。其中,溶解態(tài)總氮、溶解態(tài)無機(jī)氮、溶解態(tài)有機(jī)氮的濃度變化范圍分別為0.22

3、4～0.942 mg/L、0.150~0.860 mg/L、0.045~0.123mg/L,全年均值分別為0.445 mg/L、0.365 mg/L、0.080mg/L。在不同形式的溶解態(tài)氮中,硝態(tài)氮濃度的變化范圍為0.114～0.726 mg/L,均值為0.315 mg/L;亞硝態(tài)氮濃度變化范圍為0.0010~0.0060 mg/L,均值為0.0027 mg/L;氨氮濃度變化范圍為0.022～0.128 mg/L,均值為0.048 m

4、g/L;尿素濃度變化范圍為0.026～0.075 mg/L,均值為0.041mg/L。
　　2.湖光巖瑪珥湖水體中其它主要理化因子呈現(xiàn)季節(jié)變化特點(diǎn)。其中,水溫全年變化范圍為18.7～31.1℃,均值為24.5℃;pH值變化范圍為7.50~8.24,均值為7.97,呈弱堿性;溶解氧含量變化范圍為6.61～8.10 mg/L,均值為7.30 mg/L;透明度變化范圍為3.4～4.0 m,均值為3.7 m;CODMn濃度變化范圍為2.5

5、8～4.85 mg/L,均值為3.57 mg/L。
　　3.葉綠素 a含量是反映水體浮游植物生物量的關(guān)鍵指標(biāo)。水體葉綠素 a含量全年變化范圍為1.08～4.22μg/L,均值為2.33μg/L。通過對葉綠素a與其它理化因子的周年變化的相關(guān)性分析,葉綠素 a濃度與溶解態(tài)總氮濃度變化之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為0.529。其中,葉綠素a濃度與氨氮濃度之間呈高度正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)達(dá)0.907,顯著高于葉綠素a濃度與亞硝態(tài)氮、硝

6、態(tài)氮、尿素濃度的相關(guān)系數(shù)。
　　4.湖光巖瑪珥湖全年氮磷比的平均值20.9,表現(xiàn)為磷是營養(yǎng)限制因子;從氮、磷含量的絕對值分析,氮和磷均為該湖營養(yǎng)限制因子,其營養(yǎng)狀態(tài)尚未構(gòu)成發(fā)生水華的營養(yǎng)條件。因此,湖泊中氮、磷的含量是該湖泊水質(zhì)自凈能力的關(guān)鍵。
　　5.湖光巖瑪珥湖水體卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均值TSI為42.1,根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn),其水質(zhì)屬于中營養(yǎng);從單一Chl a含量評價,葉綠素a分指數(shù)TSIM(Chla)年平均值屬于貧營養(yǎng)。

7、>　　6.共檢出浮游植物8門135種(包括變種和變型),以綠藻門、藍(lán)藻門、硅藻門種類數(shù)為主,其種數(shù)所占比例分別為33.3％、30.4%、22.2%。不同季節(jié)各不同站位的浮游植物細(xì)胞密度變化范圍為35.1×104～95.2×104 ind/L,從細(xì)胞密度上看,藍(lán)藻、硅藻、綠藻為湖光巖瑪珥湖浮游植物群落的主要組成部分。湖光巖瑪珥湖浮游植物群落存在季節(jié)演替,除綠藻和隱藻外,硅藻和藍(lán)藻的季節(jié)演替規(guī)律比較符合PEG模型。發(fā)現(xiàn)浮游植物優(yōu)勢種5門30

8、種,其中,水花微囊藻(Microcystis flos-aquae)、銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)、顆粒直鏈藻(Melosira granulata)、小球藻(Chlorella vulgaris)等為全年廣布優(yōu)勢種。浮游植物多樣性指數(shù)范圍為3.68～5.22,均勻度指數(shù)范圍為0.62～0.83,從浮游植物多樣性的角度來看,湖光巖瑪珥湖浮游植物多樣性好,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)。
　　7.利用15N穩(wěn)定同位素

9、標(biāo)記技術(shù)對浮游植物氮吸收研究的結(jié)果表明,浮游植物對氨氮、硝態(tài)氮、尿素的絕對吸收速率分別為0.211μmol/(L·h)、0.034μmol/(L·h)、0.043μmol/(L·h),浮游植物對氨氮吸收速率最高。浮游植物氮吸收相對優(yōu)先指數(shù)是氨氮>尿素>硝態(tài)氮,分別為2.907、0.190、1.192。氨氮、尿素、硝態(tài)氮都是可被浮游植物吸收的,而湖光巖瑪珥湖中浮游植物對氨氮表現(xiàn)出高吸收速率,更喜好吸收利用氨氮。
　　8.浮游植物群落