浅水湖泊底栖动物对水土界面环境的影响及其在氮和磷再生的意义

鉴于底栖动物在湖泊水土界面营养盐迁移转化中的重要作用受到国际学术界的高度关注，在研究了太湖底栖动物时空分布基础上，本申请拟构建水土界面模拟系统，测定在不同底栖动物类群条件下水土界面氧含量等界面环境参数以及磷细菌、硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌数量和代谢活性，来阐明底栖动物通过作用于水土界面氧化－还原环境和细菌活动，进而导致界面氮和磷的形态转换和释放的机制，同时根据不同温度和生物量条件下底栖动物各个优势种的营养盐释放数据，建立底栖动物的氨氮和反应性磷释放量经验模型，并依据底栖动物在太湖的时空分布特征来计算底栖动物氨氮和反应性磷的释放通量，评估其在太湖氮、磷循环和蓝藻水华中的意义。本研究的完成可填补国内在浅水湖泊底栖动物影响水土界面营养物质转化这一研究领域的空缺，不仅能为浅水湖泊生态系统中营养盐的生物地球化学循环机制的完善提供有益补充，还可为湖泊富营养化机理研究和治理提供科学指导。

太湖大型底栖动物共记录3门8纲21科42种,平均密度高值出现在梅梁湾、竺山湾及河口,霍甫水丝蚓、河蚬、铜锈环棱螺、中国长足摇蚊和钩虾等为现阶段太湖底栖动物优势种。聚类分析将30个采样点分成三组, 相似性分析检验表明各组大型底栖动物群落间具有显著差异。多样性分析结果表明梅梁湾、竺山湾及河口多样性最低、密度最高, 霍甫水丝蚓和中华河蚓在该区占据绝对优势; 东太湖和东部湖湾物种多样性、丰富度和均匀度最高, 优势种为腹足纲螺类; 贡湖湾、湖心和西湖区多样性处于中等水平, 其优势种为河蚬。典范对应分析结果表明营养水平，风浪扰动以及生境异质性是决定太湖底栖动物群落结构及多样性的关键因子。. 两种规格的河蚬不同温度和密度下对NH4+-N、PO43--P释放的影响研究表明，随温度升高河蚬NH4+-N和PO43--P释放率逐渐升高；在15-20℃时大规格河蚬的NH4+-N释放率大于小规格河蚬，但当温度小于10℃或大于25℃时相反；大小规格河蚬PO43--P释放率在20℃以后的变化不一致；密度增加时大规格河蚬NH4+-N和PO43--P释放状况相反，NH4+-N释放率随密度增大减小。应用河蚬NH4+-N和PO43--P释放模型对2007—2009年河蚬生物量进行计算，表明2009年河蚬NH4+-N和PO43--P释放量分别为2075.95t和888.37t，NH4+-N和PO43--P释放量的空间分布与河蚬生物量的空间分布一致，与密度的空间分布不总是符合。. 以温度和密度为模拟控制条件研究霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P的释放率，并建立了霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P排泄率与温度的关系方程。随温度升高太湖霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P的释放率均呈现逐渐升高的趋势，而密度变化对霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P释放率的影响均不显著。太湖霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P释放量与生物量呈正向变化趋势，且两者在春、夏季节较秋、冬季节大，而太湖霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P释放量的年际和季度空间分布均变化不大。太湖霍甫水丝蚓NH4+-N和PO43--P年平均释放量分别为1925.54t和210.0t，分别可达到太湖沉积物-水界面NH4+-N和磷的年净通量19.3%和23.3%，表明霍甫水丝蚓的氮磷释放对于太湖营养盐循环具有重要意义。