浅水湖泊底栖附泥藻类分布特征、影响因子及其对内源磷滞留的影响

Benthic epipelic algae is the important primary producer and its biomass, community composition play an important role in internal phosphorus cycle in shallow lake, but its distribution character and its impact factor are still not cleared. This project would be carried out in Lake Taihu, a large shallow eutrophic lakes, to investigate the spatial-temporal variation of biomass, community composition and photosynthesis characteristic of benthic epipelic algae and its relationship with environmental factors using chlorophyll fluorescence technique and routine method;the effects of the major ecological factors such as light and nutrients on phosphorus metabolism of benthic epipelic algae were also carried out in the laboratory simulation system; Meanwhile, effects and mechanisms of diurnal photosynthesis variation of periphytic algae on phosphorus loading were studed by utilizing isotope tracer techniques and microelectrode techniques . Combining field survey, anaysis on the effect of benthic epipelic algae on internal phosphorus retention capacity was carried out in Lake Taihu. the results of this project would not only enrich theories of ecophysiology of benthic algae and phosphorus biogeochemical processes in aquatic ecosystem, but also provide a theoretical basis for the treatment and management of large shallow eutrophic lakes.

底栖附泥藻类作为浅水湖泊重要的初级生产者，其生物量、群落组成及其代谢活动在内源磷循环中扮演着重要角色，但其具体分布特征和影响因子不是很清楚。本项目拟以大型浅水湖泊－太湖为研究区域，野外观测和室内模拟试验相结合，利用叶绿素荧光技术及常规的实验方法观测太湖沉积物上附泥藻类群落组成、生物量及光合特性，分析其时空变化及其影响因素；在此基础上，室内模拟研究水体氮、磷水平及光照水平对附泥藻类群落组成、生理代谢以及体内磷含量的影响；与此同时，利用微电极技术、磷同位素示踪技术研究附泥藻类光合作用昼夜变化及其对周围环境磷行为的影响，明确附泥藻类对系统内源磷释放影响的机制,结合野外调查数据,初步了解浅水湖泊底栖附泥藻类对内源磷滞留效应影响的大小。这些研究既丰富了水生生态系统底栖藻类生态生理学及磷生物地球化学过程的理论，也为大型浅水富营养化湖泊治理与管理提供理论。

为了探讨富营养化浅水湖泊--太湖沉积物上附泥藻类群落组成、生物量及光合特性，分析其时空变化及其影响因素以及其沉积物磷库存的影响，本项目2015-2016年进行野外调查，并于2016年-2017年野外采集原样进行室内培养研究水体氮磷水平及光照水平对附泥藻类及沉积磷库存的影响，2018年除了野外采集原样进行室内试验外，利用人为的基质进行室内控制实验，利用叶绿素荧光技术、微电极技术及常规的实验方法进行观测。结果表明，太湖附泥藻类生物量及群落组成有显著的空间异质性。在东部湖区以及北部湖区等沿岸带，附泥藻类生物量较高，而在西南湖区比较低；从沿岸向湖心区，附泥藻类生物量降低。太湖附泥藻类生物量随时间变化比较明显，但因湖区不同而存在差异，有的同一湖区点位差异较明显。太湖东部湖区在沉水植物生长季节附泥藻类偏低。附泥藻类光合特性存时空异质性，在10月，东太湖绿藻和硅藻的光合速率，半饱和光强以及最大电子传递速率均高于梅梁湾；太湖附泥藻类群落组成均以绿藻、蓝藻及硅藻占优势（特征色素与叶绿素a比值表征丰度），但不同湖区存在差异。梅梁湾，硅藻及蓝藻丰度夏季显著高于春季，而东太湖硅藻丰度夏季高于春季，其它相差不大。附泥藻类随着沉积物深度的增加，群落中各种藻的生物量越来越少，且呈现指数下降；附泥藻类生物量及群落组成的时空分布的异质性与环境生态因子（沉积物总氮、总磷、有机质的含量、粒径的大小、水体中总氮、总磷、浮游植物以及透明度等密切相关。尤其是沉积物总氮总磷、有机质含量以及光照强度对附泥藻类生长影响比较大。通过控制实验表明，富营养化湖泊水体氮磷浓度的升高对附泥藻类生物量影响不显著，而光的衰减却阻碍附泥藻类的生长，但即使到达沉积物表层光强衰减了99%，附泥藻类仍在生长，这说明附泥藻类对太湖生态系统来说不可忽视。附着藻类生长及光合作用的日变化，影响水体-沉积物界面溶氧浓度及沉积物剖面氧分布及沉积物磷的库存。已发表16篇论文（6篇SCI，10篇核心），已录2篇SCI。