大型浅水湖泊藻源性颗粒有机物特征、降解机制及生态效应

Phytoplankton-derived particulate organic matter plays an important role in shallow lake ecosystems. Its migration, settlement and degradation not only result a redistribution of nutrients in water column, but also has great impact on the aquatic ecosystems. In order to understand the pathway and mechanism of degradation of phytoplankton-derived particulate organic matter, this study adopt biochemical and modern molecular biological technologies to investigate physical and chemical characteristics, biological composition, degradation of phytoplankton-derived particulate organic matter in Lake Taihu, a large shallow eutrophic lake in china, in situ and in laboratory simulation experiments. Phytoplankton-derived particulate organic matter is the carrier and core of nutrient cycling in eutrophic shallow lake. We investigate the nutrient cycling of eutrophic shallow lake， using phytoplankton-derived particulate organic matter as the carrier and core, to provide theoretical basis for large shallow eutrophic lake management.

藻源性颗粒有机物是浅水富营养化湖泊生态系统的重要组成部分，其迁移、沉降、降解过程不仅会导致水体营养物质的再分配，而且会对水生态系统产生极大的影响。本研究拟以太湖水体中的藻源性颗粒有机物为切入点，以水体营养盐形态转变为主线，采用生物化学、现代分子生物学等技术手段，通过野外原位监测和室内模拟实验，研究太湖水体中藻源性颗粒有机物的理化特征、生物组成、降解潜力，揭示浅水富营养化湖泊生境中藻源性颗粒有机物的降解途径、机制及影响因素，深入探讨以藻源性颗粒有机物为载体和迁移转化核心的浅水富营养化湖泊营养盐循环过程对浮游植物生长和蓝藻水华发生的影响，为大型浅水富营养化湖泊的治理提供理论依据。

藻源性颗粒有机物是浅水富营养化湖泊生态系统的重要组成部分，其迁移、沉降、降解过程不仅会导致水体营养物质的再分配，而且会对水生态系统产生极大的影响。本研究以太湖水体中的藻源性颗粒有机物为切入点，以水体营养盐形态转变为主线，通过野外原位监测和室内模拟实验，研究了太湖水体中藻源性颗粒有机物的理化特征、降解潜力及对生态系统的影响。研究结果显示，太湖不同湖区颗粒物总量和颗粒磷含量时空分布呈现出较大的差异性，说明风浪扰动、蓝藻水华强度、污染源输入等过程对颗粒物性质产生了显著影响；太湖水体中POP浓度范围为0.028~0.163 mg/L，河口区夏秋季高于冬春季节，藻型区则相反，湖心区呈现为明显的起伏变化，草型区则为秋冬季节明显高于春夏季节；31P NMR测试结果显示，太湖颗粒物中正磷酸盐含量最高，磷酸单酯在有机磷中含量最高，二者所占颗粒磷百分比含量平均超过88.24%，磷酸二酯、焦磷酸盐和多聚磷酸盐则表现出较强的 生源性，与藻类和水生植物等具有较强的相关性；实验结果显示，蓝藻水华暴发时，颗粒物以有机质为主，POP平均浓度占TPP的99.2%，藻源性颗粒有机物会在短时间内降解并释放出大量的营养盐，磷元素基本都被转化成生物可直接利用的PO43-。31P NMR测试结果显示，藻源性颗粒物降解时，颗粒态有机磷，如聚磷酸盐、焦磷酸盐、磷酸二酯等迅速降解，如室内模拟实验中，聚磷酸盐、焦磷酸盐、磷酸二酯最高的降解比例达到或接近100%。原位颗粒物模拟实验中，磷酸单酯由39.95%降至23.76%，焦磷酸盐由25.40%下降至1.17%；正磷酸盐含量则呈增加趋势，由26.46%升至71.95%，说明颗粒有机磷降解速率较快，各种易降解有机磷都被转化成了磷酸盐；微囊藻培养实验显示，藻源性颗粒物的存在会促使微囊藻通过释放碱性磷酸酶来降解颗粒有机物释放无机磷，微囊藻对藻源性颗粒物的利用速率甚至高于K2HPO4等其他形态，说明藻源性颗粒物其有着极强的生物可利用性，对蓝藻的周期性暴发有着重要影响。