不同光照擾動(dòng)條件對(duì)浮游植物的影響規(guī)律研究.pdf

1、三峽水庫(kù)自蓄水發(fā)電以來，大部分支流均發(fā)生了不同程度的水華，對(duì)水華防控問題的研究已成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)。從生物多樣性角度來看，藻類水華其實(shí)就是某種“有害”藻類瘋長(zhǎng)形成絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象，其本質(zhì)是浮游植物的多樣性降低導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡。因此，提高浮游植物的多樣性就能促進(jìn)生態(tài)平衡，從而有效地防控水華發(fā)生。為了探究浮游植物多樣性與環(huán)境擾動(dòng)的關(guān)系，得到影響浮游植物演替和生物量的關(guān)鍵要素的閾值范圍和擾動(dòng)模式，基于前期的野外監(jiān)測(cè)、機(jī)理研究和數(shù)值模擬，本文

2、以光照為擾動(dòng)條件，引入中度擾動(dòng)理論和生境選擇學(xué)說，開展室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn)，從擾動(dòng)強(qiáng)度和擾動(dòng)周期兩個(gè)方面分別探究相應(yīng)的光擾動(dòng)下浮游植物的變化規(guī)律，由此得出維持藻類多樣性的單因子擾動(dòng)閾值?；谇捌谒疁睾凸庹盏膯我蜃訑_動(dòng)研究結(jié)果，開展不同強(qiáng)度、周期的光因子協(xié)同擾動(dòng)和不同周期的光溫協(xié)同擾動(dòng)試驗(yàn)，得出能同時(shí)維持浮游植物多樣性和有效降低其生物量的生境擾動(dòng)模式。通過研究，主要得到如下認(rèn)識(shí)：
　?。?）不同的恒定光照對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　

3、在實(shí)驗(yàn)組中（除0lx對(duì)照組外）：在4500lx光照強(qiáng)度下，群落演替速率為中等水平，藻類多樣性達(dá)到最高，生物量最大；在1500lx光照強(qiáng)度下，演替速率為最低，藻類多樣性最低，生物量也最低；群落中出現(xiàn)了衣藻的絕對(duì)占優(yōu)或者衣藻、柵藻同時(shí)大量增殖混生的現(xiàn)象。藻類優(yōu)勢(shì)功能組的演替規(guī)律基本為：X1（小球藻）→X2（衣藻），而0lx組演替不明顯。中期時(shí)，群落主要由C/S型藻類組成。至演替末期，不同光照組整體上均以C型（衣藻）為主，S/CS/CR策略藻

4、類的相對(duì)含量有所增加。
　?。?）不同強(qiáng)度的光照擾動(dòng)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ8000lx是適宜的光照擾動(dòng)強(qiáng)度，此時(shí)生物量較低，同時(shí)多樣性達(dá)到最大。Δ2000lx組的藻類生長(zhǎng)最慢，多樣性達(dá)到最低。達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期時(shí)，各組中的優(yōu)勢(shì)藻種仍為微囊藻，且相對(duì)含量較初始時(shí)均有所增加；色球藻隨著光照擾動(dòng)強(qiáng)度的增加，所占比例也越高。其中Δ2000lx組中的微囊藻優(yōu)勢(shì)最為明顯；Δ8000lx組中微囊藻的含量較少。優(yōu)勢(shì)功能組的演替規(guī)律基本

5、為：LM/LO/X1→LM/LO或LM/X1，各擾動(dòng)組的演替不明顯。在擾動(dòng)發(fā)生后的中期，各擾動(dòng)組中形成了多種生長(zhǎng)策略的藻類共存的格局，R型策略藻類數(shù)量上明顯增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，擾動(dòng)組Δ2000lx組形成了主要功能組組合LM/X1，而其余擾動(dòng)組的功能組以LM/LO為主。群落結(jié)構(gòu)以耐擾動(dòng)的S策略藻類為主，競(jìng)爭(zhēng)型的C策略藻類銳減。
　　（3）不同周期的光照擾動(dòng)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ10000Lx/Δ48h是適宜的光照擾動(dòng)周

6、期組，此時(shí)多樣性最高，同時(shí)生物量也較低。Δ10000lx/Δ12h為不適宜的光照擾動(dòng)周期，此時(shí)多樣性最低，生物量最大。達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期時(shí)，各組中的優(yōu)勢(shì)藻種均為微囊藻。3-1組中微囊藻和色球藻的相對(duì)含量超過80%，較低周期擾動(dòng)組3-2的微囊藻、小球藻和色球藻亦占較大比例。3-3、3-4和3-5中的主要藻類有微囊藻、小球藻、色球藻、菱形藻和實(shí)球藻，且各藻種分布相對(duì)均勻。優(yōu)勢(shì)功能組的演替規(guī)律基本為：LM/LO/X1 LM/G(D)/X1或 G/

7、LM/X1 LM/X1/LO或LM/G/X1。在中期時(shí)，出現(xiàn)了功能組G和D，R型策略藻類數(shù)量上明顯增加。至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，擾動(dòng)組3-1、3-2、3-3、3-4和3-5的藻類功能組分別以LM/LO、LM/X1、LM/X1/LO、LM/X1/LO/G和LM/G/X1為主，群落結(jié)構(gòu)主要由S/C型藻類組成。（注：3-1、3-2、3-3、3-4和3-5分別代表Δ10000lx/Δ12h、Δ10000lx/Δ24h、Δ10000lx/Δ36h、Δ100

8、00lx/Δ48h、Δ10000lx/Δ60h）
　?。?）不同強(qiáng)度與周期的光照協(xié)同擾動(dòng)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響
　　Δ4500lx/Δ36h為最適的光照強(qiáng)度、周期的協(xié)同擾動(dòng)模式，此時(shí)多樣性最高，生物量最低。達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期時(shí)，各組中的優(yōu)勢(shì)藻種由小球藻演替成了微囊藻。在相同擾動(dòng)強(qiáng)度Δ8000lx的三個(gè)擾動(dòng)周期組中，群落結(jié)構(gòu)的相似度較高，在擾動(dòng)強(qiáng)度為Δ4500lx的三個(gè)擾動(dòng)周期組中，群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定差異性。優(yōu)勢(shì)功能組的演替規(guī)律基本

9、為：X1 X1/LM LM/X1。在擾動(dòng)發(fā)生的中后期，群落結(jié)構(gòu)由耐擾動(dòng)的S型藻類取代C競(jìng)爭(zhēng)型藻類成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)藻種，形成 S/C的群落構(gòu)成。末期時(shí)，4-1、4-2、4-4和4-6組絕對(duì)優(yōu)勢(shì)功能組為L(zhǎng)M，4-5組代表性功能組為L(zhǎng)M/X1/LO，而4-3組中藻類功能組組成以LM/X1為主。（注：4-1、4-2、4-3、4-4、4-5和4-6分別代表Δ4500lx/Δ24h、Δ8000lx/Δ24h、Δ4500lx/Δ36h、Δ8000lx/Δ

10、36h、Δ4500lx/Δ48h和Δ8000lx/Δ48h）
　?。?）不同周期的光溫?cái)_動(dòng)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ10000lx/Δ36h&Δ22℃/Δ48h為最適的光溫?cái)_動(dòng)周期模式，此時(shí)生物量最低，多樣性最高。各組間的多樣性指數(shù)相差不大，但整體偏高。達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期時(shí)，各組中的群落結(jié)構(gòu)有所不同。5-1和5-2的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)藻種為微囊藻，5-3和5-9以微囊藻和小球藻為主，相對(duì)含量超過80%，且相差不大。5-6和5-8分別

11、以纖維藻、微囊藻和微囊藻、纖維藻為主，無絕對(duì)占優(yōu)藻種。5-4組的優(yōu)勢(shì)藻種為纖維藻，而其余組中微囊藻的相對(duì)含量較高。優(yōu)勢(shì)功能組的演替規(guī)律基本為：X1（小球藻+弓形藻+纖維藻） X1/X2（衣藻）/LM LM（微囊藻）/X1（纖維藻+小球藻）或X1/LM。在擾動(dòng)發(fā)生的中后期，群落結(jié)構(gòu)中耐擾動(dòng)的S型藻類大量生長(zhǎng)，逐步取代C型藻類的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，形成S/C/CR或C/S的群落結(jié)構(gòu)。至演替末期時(shí)，5-3組的功能組以X1（小球藻+纖維藻）/ LM為主、

12、5-4的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)功能組為X1（纖維藻+小球藻+弓形藻），5-6的主要功能組為X1（纖維藻）/LM，其余組中優(yōu)勢(shì)功能組為L(zhǎng)M，5-1、5-5、5-8和5-9組的主要功能組由LM/X1組成，而5-2和5-7分別為L(zhǎng)M/X1/J和LM/X1/LO/J。（注：5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6、5-7、5-8和5-9分別代表Δ10000lx/Δ24h&Δ22℃/Δ24h、Δ10000lx/Δ24h&Δ22℃/Δ36h、Δ10000l