河相湖相交替条件下浮游植物群落变化规律及其驱动机制

Phytoplankton acts as the primary producer and plays an essential role in the balance and stability of aquatic ecosystem. The understanding of phytoplankton community structure and its key factors will benefit aquatic ecosystem health, drinking water safety and fishery sustainability. Cascade hydropower development creates the special channel-reservoir alternation, which may reshape phytoplankton community in the river, especially that in the downstream, due to the potential phosphorus retention by dams. In this study, phytoplankton succession and the associated mechanisms will be explored using field investigation and phosphorus stress studies in the Yalongjiang River. Nutrient addition experiments will be also carried out to indentify the nutrient threshold for phytoplankton growth. The results will provide crucial insights into the eco-environmental impacts of cascade hydropower stations on rivers.

浮游植物作为初级生产者，在水生态系统平衡与稳定中起着不可或缺作用。水库建设改变了河流磷生源要素的生物地球化学行为，影响了库区或库湾浮游植物群落结构，已成为了研究热点之一。但有关水电梯级开发形成的河相湖相交替对河流尤其是下游河道浮游植物群落的影响尚不明确。本项目以雅砻江梯级开发形成的河相湖相交替区为研究对象，围绕重要生源要素磷素，通过野外调查、磷胁迫与原位营养盐加富实验，探究河相湖相交替环境下浮游植物群落结构变化特征及其驱动机制，确定河相湖相交替环境下浮游植物生长的营养盐阈值，量化水电梯级开发的生态环境效应。

浮游植物作为初级生产者，在水生态系统平衡与稳定中起着不可或缺作用。水库建设改变了河流生源要素的生物地球化学行为，影响了库区或库湾浮游植物群落结构，已成为了研究热点之一。但有关水电梯级开发形成的河相湖相交替环境对河流浮游植物群落的影响尚不明确。本项目以澜沧江梯级开发形成的河相湖相交替区为研究对象，探究河相湖相交替环境下浮游植物群落结构变化特征及其驱动机制，结果表明，河相湖相交替条件下，浮游植物群落具有明显空间差异性，湖相区浮游植物生物量高于河相区，优势种由硅藻依次转变为绿藻、蓝藻。浮游植物群落结构变化与水环境条件密切相关。梯级水库对氨氮具有沿程“累加效应”，水库促进颗粒氮直接沉积和无机氮转化为有机氮间接沉积，导致氨氮生成能力增强，而库底低温缺氧环境抑制硝化、反硝化作用，氨氮在梯级水库中累积与输出逐级增大。梯级水库对总磷具有沿程“滞留效应”。同时，沉积有机质与沿程矿物质联合作用促进磷–铁耦合循环，提升了沉积物溶解态磷再生能力，保障并增强了下游河段生物有效磷输出。梯级水库沿程氨氮输出“累加”和磷“滞留–再生”改变了氮磷分布，溶解态氮磷比沿程降低；耦合温度梯度效应，藻类群落呈现“硅藻–绿藻–蓝绿藻”沿程变化。湖相水陆交错带相关研究揭示了水库运行下岸边潜流带水热交换规律，发现了潜流带反硝化强化脱氮，建立了水库人工调控与生源物质生物地球化学循环的定量响应机制，支撑了河相湖相交替条件下浮游植物群落变化特征。水库运行下水位波动频繁，水库岸边潜流带侧向潜流交换与热量传输加强，为生源要素迁移转化提供了动力条件与物质基础。水位波动频繁提高了岸边潜流带“淹没–落干”频率，营造了“有氧–缺氧”交替环境，调控了反硝化微生物群落结构与功能活性，强化了潜流带反硝化脱氮作用。