三峡水库典型支流-香溪河藻类群落演替对水-气界面碳交换的影响及作用机理研究

浮游植物凭借其光合生理过程在水体碳循环过程中发挥重要生物泵作用，且在一定程度上影响水体的温室气体排放强度并改变水-气界面碳交换通量。三峡水库二期蓄水后，水库一级支流如香溪河等的回水区经常暴发藻类水华，且同一支流在不同时空出现的水华类型不尽相同。目前，不同水华藻类群落演替对三峡水库水-气界面碳交换产生怎样的影响未见研究。本项目拟以三峡水库典型支流香溪河为具体研究水域，采用静态箱-气相色谱法对香溪河尤其是其水华暴发区域水-气界面的碳交换进行原位观测，同时对水华藻类群落结构和水环境参数进行监测分析；同期拟开展实验室内模拟研究，揭示不同水华藻类固碳差异的生理生化机制。通过上述研究，阐释香溪河水-气界面碳交换的时空变化规律及其关键影响因素，阐明藻类群落结构动态变化对香溪河水-气界面碳交换的具体影响及深层机制，以期丰富水库生态系统碳循环理论，并为三峡水库生态环境管理提供科学依据。

浮游植物凭借其光合生理过程在水体碳循环过程中发挥重要生物泵作用，且在一定程度上影响水体的温室气体排放强度并改变水-气界面碳交换通量。三峡水库二期蓄水后，水库一级支流如香溪河等的回水区经常暴发藻类水华，且同一支流在不同时空出现的水华类型不尽相同。目前，不同水华藻类群落演替对三峡水库水-气界面碳交换产生怎样的影响未见研究。本研究选取了三峡水库典型支流-香溪河为具体调查水域，在获得局部经验的基础上再逐步开展对三峡水库碳循环的整体研究工作。. 本研究首先采用静态箱-气相色谱法对香溪河进行了原位观测，应用统计分析，筛选出影响CO2/CH4交换通量的关键环境因素。然后，在室内受控条件下，阐明了藻类群落结构动态变化对香溪河水-气界面碳交换的具体影响及深层机制。主要结果如下：（1）香溪河水-气界面CO2通量变化剧烈，有着显著的释放和吸收交替的现象。CO2季节变化规律为冬季大量释放，春、夏季节吸收。Chl a浓度是引起CO2排放通量时空差异的主要环境参数。香溪河水-气界面始终是CH4的源，有少数的时候与大气平衡。CH4排放通量在秋、冬季逐渐降低，春、夏季逐渐增加。水深和水-气温差是影响CH4排放通量的主要原因。（2）围隔实验进一步证明了藻类生物量及藻类群落演替可对水气界面CO2交换通量产生显著影响。（3）微囊藻、小球藻、鱼腥藻面对低温胁迫时的光合固碳响应各不相同。微囊藻相比鱼腥藻和小球藻对低温更敏感，其光合固碳生理的光反应受到的损伤更严重。微囊藻低温下光合固碳受到显著抑制，主要原因是色素合成受到抑制， PSII供体侧及受体侧受伤导致电子传递受阻，光能在PSII及PSI之间分配失衡，Rubisco酶活及PEPC酶活降低，类囊体结构受损。小球藻低温下光合固碳也受到显著抑制，主要原因是Rubisco酶活及PEPC酶活降低。鱼腥藻低温下光合固碳未受到显著抑制，尽管PSII活性受损，但是Rubisco酶活及PEPC酶活升高，未影响光合固碳效率。. 通过本项目的研究，阐释了香溪河水-气界面碳交换的时空变化规律，明确了香溪河藻类群落演替对水-气界面碳交换的影响，揭示了不同藻类固碳差异的生理生化机制，一定程度上丰富了水库生态系统碳循环领域的理论基础研究。