三峡水库运行动态下典型支流水华过程的磷形态转化与循环机制研究

三峡工程建成并蓄水运行，库区长江干、支流从急流状态的天然河流变成了人工调蓄下的超大型水库。受迫于蓄泄水运行和自然水文过程的叠加，库区干支流缓流区水华发生有别于天然湖泊。因此，探索其水华发生和维持的机理与科学规律并寻找合理有效的防控技术方法，其重要意义不言而喻。本申请拟围绕三峡水库运行动态下水华过程的磷形态转输与循环机制开展相关研究。以水库不同运行状态、不同典型水华过程（冬季星杆藻水华、春夏鱼腥藻水华）为研究对象，采用生物生理实验与物质分析相结合的研究手段，通过野外观测、原位实验研究、室内机理研究，理清水华期间磷形态时空分布、循环特征及其同水下光热结构协同的基本关系；分析水体水柱中磷库特点和生物可利用性，水华过程中磷的输送、供给与周转的途径及强度；建立运行动态下典型支流水华过程的磷循环生态模型，阐释水华期间磷循环的维持与失衡的生态机制，为有效的生态管理提供知识积累。

为揭示三峡水库运行动态下水华过程的磷形态转输与循环机制，以三峡支流澎溪河回水区为主要研究对象，研究了水库运行下水体磷形态与磷迁移转化过程，分析了典型水华优势藻对磷的摄取利用机制，解析冬季水华“磷-藻”关系，并通过数学模型构建，阐释典型支流水华过程的磷循环机制与“磷-藻”通量关系。研究获得以下主要结论：. 1）流域内总磷的产汇同流域内人类生产生活的排污（如点源污染等）关系更为密切。水库调度运行对回水区磷形态与磷含量产生了显著影响。低水位阶段回水区磷形态以颗粒态为主，而高水位阶段磷形态以溶解态为主。受水库调度运行的影响，沉降通量夏季高，冬季低。. 2）典型水华藻种细胞内部颗粒态聚合磷酸盐含量随生长速率的升高而增加。小球藻室内水华过程，生境资源随着生物量的增大而不断减少。藻类当光热或营养物条件受限时，藻类光合活性下降，细胞内氮、磷含量亦协同发生变化。监控藻类生物量积累过程中氮磷下降的“拐点”和细胞内元素比例变化可为预测水华消退提供参考依据。原位试验研究发现，不同藻种的磷存储能力受环境因子与自身生长特征因子的影响。. 3）冬季支流水华过程大致可以分为四个阶段：Ⅰ阶段为藻类诱导期，可能出现过度摄磷的现象；Ⅱ阶段为过渡期，碱性磷酸酶受低温抑制；Ⅲ阶段为水华时期，水中碱性磷酸酶主要来源于细菌，藻类生物量达到最大；Ⅳ阶段为水华末期，水中碱性磷酸酶亦主要来源于细菌。. 4）高水位期间，研究区段（高阳平湖）总磷累积通量为0.012 g/(d•m3)，其中溶解性正磷酸盐累积通量为11.984×10-3 g/(d•m3)，藻磷累积通量为0.096×10-3 g/(d•m3)，呈磷盈余积累的特征。淹没消落带和永久淹没区磷释放是该时期总磷主要来源（占总输入通量的70.84%）。但冬季水华过程对磷的利用量依然相对较低，藻磷的合成率最大仅为14.4%。. 项目已发表或录用论文19篇，获权发明专利2项，实用新型专利7项，培养研究生9人，获得重庆市人才计划1项，组织国际学术会议1次，参与国内外学术交流活动3次。研究成果将为三峡支流水华预测与控磷对策制定提供重要研究参考。