降雨的季节波动对我国东部水库藻类异常增殖的影响

Eutrophication is one of the key problems influencing safe water supply and tourism quality in reservoirs of China now. However, how serious of the eutrophication in a reservoir, especially algal bloom or not, are strongly variable in different years. To clarify the drivers of the trophic state, or harmful algal bloom, is crucial for the water suppliers and municipal managers. The annual variation of harmful algal growth not only influence by nutrient input form the catchment of a reservoir, but also influence by climate change, such as the temperal variation of air temperature and precipitation. In this proposal, we select two important reservoirs in eastern China, Shahe reservoir in Jiangsu Province and Qiandaohu reservoir in Zhejiang Province as cases study. Based on the long-term historical data collection and analysisi, we try to clarify the relationship between precipitation seasonal variation and the traphic states, even the algal blooms. We use the high-frequent thermal chain to obtain the variation of thermal stratification process. Coupled with high frequent dissolved oxygen and nutrient monitoring, we try to illustrate the main drivers and the mechanism of fast algal growth in reservoirs. Then, we will use ELCOM-CAEDYM to describe the detail relation between the climate change and the trophic states in the reservoirs locates at eastern China. Base on the mechanism, we want to produce the strategy to forecast the risk of eutrophication and algal bloom in reservoirs in this region. This study will service to the reservoir managers and municipal managers.

水库富营养化是影响水库供水安全、旅游质量的一个突出问题。但富营养化问题的严重程度，特别是有害藻类异常增殖，甚至出现明显水华灾害事件，却有很大的偶然性，阐明其规律对水库的水质保护、水资源安全管理都有重要意义。水库富营养化的年际波动除了受流域营养盐输入通量的影响外，降雨、气温等气候因子的年际波动对其影响甚大。本申请拟以江苏省天目湖沙河水库和浙江省千岛湖水库为例，通过对历史数据的分析，对水库气象和水文过程、水库热成层、水体溶解氧、营养盐及浮游植物群落演替过程的高频监测，辅以数值模型模拟，揭示降雨的季节波动对水库营养盐供给和藻类群落结构演替、异常增殖的驱动机制，并在ELCOM-CAEDYM模型的基础上，构建适合中国东部地区水库的藻类异常增殖生态模型，探讨基于气候预测基础上的水库富营养化风险预测方法及基于短时间气象预报基础上的水华风险预警技术，为水库的生态安全保护和科学管理提供科学支撑。

在我国东南诸省，水库是极重要的可控水资源。特别是近来河流和平原湖泊污染加重，水库在城市供水等方面作用日显。但水库中有害蓝藻、硅藻等浮游植物在适宜营养盐和气象条件下异常增殖，甚而形成水华，对水库的城市供水功能影响甚大。本项目围绕降水等气候因素对东南地区水库中有害藻类的影响规律问题，以江苏溧阳天目湖沙河水库和浙江淳安千岛湖（新安江水库）为重点，兼顾苏南地区18个水源地型水库和宜兴市横山水库，基于水库藻类群落结构组成、相关水质、同步气象的长期监测与收集，结合原位营养盐条件实验，采用统计分析、水库生态模型模拟等手段，探讨了东南地区水库有害藻类的种群特征、异常增殖的水文气象及营养盐条件、有望采取的应对措施等问题，取得了如下主要认识：1）硅藻和蓝藻是东南水库常见有害门类，其中硅藻门中的小环藻、针杆藻、曲壳藻、直链藻属，蓝藻门中的束丝藻、微囊藻、尖头藻、席藻属，甚至拟柱胞藻，是江浙地区水库中常见有害属；2）不同门的藻类，同一门中不同属的藻类，适宜生长季节不同，以硅藻门为例，针杆藻的主要生长季为5-6月，小环藻的主要生长季为4月，而蓝藻门的几个优势种往往在6-8月形成生长高峰；3）由于水库换水周期较短，水文气象条件对水库藻类的影响很大，影响程度甚至超过营养盐，同时水文气象过程对营养盐影响也是决定性的；4）应对措施上，基于生态模型分析，进一步降低水库中的营养盐是应对藻类异常增殖风险的关键，调控水库渔业，限制鲢鳙鱼放养规模，对藻类异常增殖控制有效。项目研究中与新西兰、芬兰、丹麦等开展合作，发表SCI论文3篇，英文EI文章1篇，中文CSCD文章10篇，培养研究生6名。研究成果直接服务于江苏省太湖水污染防治办公室、溧阳市天目湖水源地生态环境保护领导小组办公室、淳安县环境保护局等相关水库环境管理部门，促成了溧阳市与中科院联合设立溧阳天目湖流域生态系统观测研究站以及南京地理与湖泊研究所与淳安县人民政府战略合作协议的签署。