水下光热结构对三峡水库调度运行的响应及其诱导蓝藻水华的生态机制

三峡成库后支流频繁出现的水华现象备受关切。有研究认为水温、泥沙等因素对水华影响明显，但目前对水库调度运行下藻类生境光热结构特征仍缺乏系统深入的认识，水华形成的生境驱动条件及藻种的生态响应机制和行为特征仍很不明晰。本项目以水库调度运行下的水下光热结构特征为核心，研究垂直温度结构与水下光场分布对外部动力条件（水位、径流、风场等）及主要环境因素协同作用的响应，解析宏观外部动力条件改变对藻类光热微观生境条件的驱动机制及定量关系；研究三峡水库支流蓝藻（鱼腥藻）在强混合下受迫生长与弱扰动悬浮迁移生长的生态生理特征及其适应的生境阈值范围，重点分析水库调度运行下鱼腥藻生长至占优同光热结构生境维持特征的定量关系，揭示鱼腥藻水华形成的关键生态过程，提出其形成水华的水下光热结构与外部动力条件的阈值范围，为探索三峡水库水华预测与防控方案提供研究基础。

三峡工程成库后，支流水华现象已成为备受关注的生态环境问题。目前，藻类对水库运行的生态响应、以及运行条件下水华形成的生境驱动机制仍然缺乏系统深入的认识。本项目围绕水库运行下的藻类生态机制，以三峡典型支流澎溪河为研究对象开展了野外观测、原位受控实验与室内机理实验研究，获得了以下主要成果：.1）三峡水库水华形成、演替随水库调度运行具有独特的个性，动态的水库运行对其产生深刻影响。低水位运行期：光、热、营养物输入为蓝藻水华形成创造了优越的能量和物质资源，但河道型水库水文过程将对蓝藻生长、生物量积累与水华形成产生破坏。高水位运行期：水库积累有丰富的无机营养物，但光热条件限制了蓝藻生长而诱使其他藻种成为优势；泄水期：水温、光照、营养物浓度均为藻类生长创造了良好的生境条件，是水华敏感期，但会因不同的水文水动力条件诱导出现不同类型水华。.2）研究发现：水库运行下，水华鱼腥藻最适生长的光热条件为21.22±0.98℃、2650.93±88.19lux，建立了光热协同作用下典型蓝藻水华的生长动力学模型，获得了其最适生长的关键动力学参数以及维持优势生长的生境阈值。采用磷限制下光热协同的动力学实验，从藻类生理学角度推求出其N或P限制性转变的临界N/P阈值范围，系统地掌握了典型水华藻种（小球藻）在光热协同作用下的生理生态响应特征。.3）研究丰富了藻类生长策略学说，是该理论在特大型水库领域的创新探索。通过原位受控实验，明晰了不同生长策略藻种原位生长同生境变化的耦合关系，认为藻类原位生长速率改变可在一定程度上表征不同藻种的生长趋势，对短时间内藻类演替、水华形成具有预示性。通过原位生态槽实验，发现低水位时期，维持适宜的流速水平有助于促进藻类群落的稳定生长，而要达到较好的控藻效果，流速水平应维持在0.2m/s以上。高水位时期，流速增加可促进水柱扰动，成为维持藻类在上层水体中受光生长的主要驱动力，采用调节流速、流量的方法调控藻类生长的难度相对较大。.本项目执行期间已发表论文20篇，其中境外SCI论文2篇，参编境外出版专著1部，EI论文4篇，中文一级学会期刊（会刊）13篇。中英文待发表论文6篇。申请并已进入实质性审查阶段的发明专利3件，获权实用新型专利6件，培养博士生1名、硕士生7名。后续将围绕水华过程中优势藻生理生态机制、河道型水库水华机械迁移与原位生长定量贡献等开展更深入的研究。