长江亚热带浅水湖群藻类浊度与非藻类浊度的变异规律

doi:10.7541/2017.51长江亚热带浅水湖群藻类浊度与非藻类浊度的变异规律王海军1王洪铸1潘保柱1,2梁小民1(1.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072;2.长江科学院水力学研究所,武汉430010)摘要:浊度的上升是湖泊富营养化过程中沉水植物消失、由草向藻发生稳态转换的根本原因。研究利用长江中下游浅水湖群区域数据对藻类浊度(TurbAlg)和非藻类浊度(TurbNonAlg)及其对总浊度(TurbTot)的贡献率(TurbAlg%,TurbNonAlg%)进行了推算。结果显示,在该区域非藻类浊度绝对值及其贡献率均普遍高于藻类浊度;TurbAlg主要受限于总磷(TP),而TurbNonAlg受水深(ZM)、TP和沉水植物等多重因素的影响。TurbAlg和TurbNonAlg呈现出随着TP浓度的升高而持续上升的趋势,表明尽管稳态转换存在特定的阈值,但整个富营养化过程中均需加强对营养物浓度的控制。关键词:稳态转换;藻类浊度;非藻类浊度;湖盆形态;富营养化;长江浅水湖群中图分类号:Q142文献标识码:A文章编号:1000-3207(2017)02-0414-06越来越多的研究证据表明浅水湖泊生态系统存在着多稳态性[1—4]。在低营养时,湖泊处于以沉水植物占优的清水稳态(简称草型稳态),在高营养时则处于以浮游藻类占优的浊水稳态(简称藻型稳态),而在中等营养时湖泊可能同时存在这两种状态[1]。研究这种多稳态的维持及稳态之间的转换具有重要的理论和实践意义,可为风险规避和目标管理提供定量化的科学依据,以维持有利稳态避免不利转换或实现有利转换。浅水湖泊草藻稳态各有内在的正反馈机制维持其当前稳态。Scheffer根据温带湖泊研究结果对这种正反馈的各种过程进行了形象地阐释(图1)。沉水植物与浊度之间的相互作用是这种正反馈机制的核心,即草型稳态中沉水植物可通过各种途径抑制浊度的增加从而为自身的进一步发展提供水下光照保障;相反,在藻型稳态中浊度的增加进一步抑制了沉水植物的恢复。因此,多稳态的维持与稳态转换的发生在很大程度上取决于浊度的水平及其变化,而浊度(总浊度,TurbTot)又由浮游藻类(这里命名为藻类浊度TurbAlg)和沉积物再悬浮(非藻类浊度TurbNonAlg)决定。也因此,很有必要将TurbAlg与TurbNonAlg进行定量化,以增进对多稳态维持与稳态转换的理解。长江中下游地处亚热带,分布着大量的浅水湖泊。因受到人为富营养化等因素的影响,该湖群正逐步从草型稳态向藻型稳态发生转换。对于该区域湖泊的稳态转换问题已有一定的研究工作,且主要侧重于分析转换发生的阈值[5—9]。本研究的目的在于对TurbAlg和TurbNonAlg及其对总浊度(TurbTot)的贡献(TurbAlg%,TurbNonAlg%)进行定量化,进而分析湖盆形态、营养物水平和沉水植被等关键因子对这些浊度特征参数的影响,以解析长江中下游浅水湖群浊度组分特征及稳态转换过程中这些浊度特征的变化规律。1研究湖泊与方法研究湖泊位于长江中下游流域。多湖比较共有28个湖泊50湖年的数据。其中本研究调查的有第41卷第2期水生生物学报Vol.41,No.22017年3月ACTAHYDROBIOLOGICASINICAMar.,2017收稿日期:2015-10-23;修订日期:2016-04-17基金项目:国家自然科学基金(30900194);国家重大基础研究发展计划(2008CB418006);湖北省科技支撑项目(2015BBA225);淡水生态与生物技术国家重点实验室(2014FB14和2011FBZ14);中国科学院重大交叉项目(KZCX1-YW-14-1)和重大方向性项目(KZCX2-YW-426-02);中国科学院青年创新促进会基金(2014312)资助[SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(30900194);973Programs(2008CB418006);HubeiProvince(2015BBA225);StateKeyLaboratoryofFreshwaterEcologyandBiotechnology(2014FB14and2011FBZ14);ChineseAcademyofSciences(KZCX1-YW-14-1andKZCX2-YW-426-02);YouthInnovationPromotionAssociationofChineseAcademyofSciences(2014312)]作者简介:王海军(1978—),男,江西玉山人;博士;主要从事淡水生态学研究。E-mail:wanghj@ihb.ac.cn通信作者:梁小民,E-m