太湖水体光环境变化削弱了湖泊蓝藻水华治理成效 |
新闻类别：科研信息 发布时间：2022-02-11 |
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作为一种光合作用生物，湖泊浮游植物的生长状况既受氮磷等生源要素影响，也受温度、光照等物理生境的影响。对于浅水湖泊而言，底泥再悬浮强烈且非藻类浊度高，加之相对较高的氮磷水平，常使得整个水柱中营养盐不能被浮游植物充分利用，而相对下层的水体中，光的不足限制了藻类生长。实验室邹伟博士等人通过分析太湖2005~2020年逐季观测数据发现，光是太湖藻类生长的关键限制因子之一。风速下降显著改善了太湖浮游植物光生态位，使得单位营养盐能够支撑了更高藻类生物量，对太湖蓝藻水华产生促进效应，部分抵消了近年来流域氮磷削减对蓝藻水华的控制效果。该发现表明，除了增温等气候变化因素外，水体光环境变化也是太湖等浅水湖泊生态修复中不容忽视的影响因素。 湖泊生态系统是非线性响应的复杂系统，湖泊中浮游植物生长是多因素综合影响的结果。利用简单线性模型构建浮游植物叶绿素a（Chla）与总氮（TN）或总磷（TP）的响应关系时，模型结果往往会表现出很大的不确定性。本研究利用95%分位数回归法分别量化2005～2020年2月、5月、8月和11月的logChla~logTN和logChla~logTP定量方程，有效反映了研究期间不同季节最宜生长环境条件下藻类对氮、磷的最敏感响应，然后利用残差分析识别了影响特定营养盐水平下藻类达到最大生长潜力（即藻类氮磷敏感性）的影响因素（图1）。 图1 分位回归分析多因子综合影响下典型环境因子与生态指标定量关系示意图 16年来太湖logChla~logTN关系及logChla~logTP散点图表明，近年来Chla生长越来越接近95%分位回归线的上边界（图2），意味着相同氮磷浓度的湖水中生长了更多的藻类。统计分析表明该现象的驱动力包括风速下降、水温升高、水位提高、浮游动物牧食作用下降等。其中，冬季藻类氮磷敏感性提高主要与水温升高正相关，而其它季节的敏感性提高主要与风速下降有关。2005~2020年期间，因风速下降和水位升高，影响水下光强的非藻类无机颗粒物下降了约40%，给藻类生长提供了额外的光生态位；水体扰动减弱也有利于浮游植物分布于光环境更好的相对表层水，繁殖力进一步增强；改善的光生态位使得藻类更加高效地利用水体氮磷，直到达到新的光限制或营养盐限制。基于本成果提出了太湖蓝藻水华控制的氮、磷阈值：总氮低于0.69 mg/L或总磷低于52 μg/L，太湖叶绿素a可控制在20 μg/L以下。 图2 2005~2020年太湖水体氮、磷与Chla关系的年度变化图 本研究结果发表在Journal of Environmental Management刊物上，通讯作者为朱广伟研究员。 全文链接: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114476、https://www.researchgate.net/profile/Wei-Zou-14
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