附着生物群落对湖泊畜禽养殖污染的抗性和弹性研究

Poultry pollution is a very popular lake environmental problem. Periphyton as irreplaceable communities on pollutants adsorption and degradation, plays an important role in poultry pollutants transport and transformation. In this study, Baiyangdian Lake is chosen as study area. We will analyze the response mechanism of periphyton to duck breeding wastewater, which is the most primary poultry pollution in Baiyangdian Lake, and selected the sensitive indicators of periphyton to poultry pollution. We will judge the balance states of periphyton in the processes of poultry pollution coming and disappearing, and determine the resistance and resilience of the periphyton to duck breeding wastewater. Furthermore, we will analyze the effects of different exposure routes to the periphyton using indoor simulation and field translocation experiment, and explore the temporal-spatial variation mechanisms of the periphyton’s resistance and resilience to the poultry pollution in Baiyangdian Lake. This study would provide scientific basis and technical supports for maintaining the stability of lakes, maximizing their own recovery capability, and contributing to realize lakes sustainable development.

畜禽养殖是湖泊污染的重要来源。附着生物群落作为湖泊中吸附、降解污染物的关键生物群落，在畜禽养殖污染物的迁移、转化中发挥重要作用。本项目以白洋淀为研究区，将附着生物群落在该区的典型畜禽废水——养鸭废水中进行暴露，分析附着生物群落对畜禽养殖污染的响应机制，并辨识其敏感指标；根据附着生物群落敏感指标生态响应，判断附着生物群落在畜禽养殖污染胁迫与恢复过程中的平衡态，并量化附着生物对畜禽养殖污染的抗性和弹性；通过正交试验，分析不同暴露条件下附着生物对畜禽养殖污染的抗性和弹性变化规律；采用原位易位试验，揭示白洋淀附着生物群落对畜禽养殖污染的抗性和弹性的时空变化规律。本研究将为维持湖泊生态系统的稳定、最大限度发挥其自净能力及恢复能力、实现湖泊可持续发展提供科学依据。

畜禽养殖是湖泊污染的重要来源。附着生物群落作为湖泊中吸附、降解污染物的关键生物群落，在畜禽养殖污染物的迁移、转化中发挥重要作用。本项目以白洋淀为研究区，将附着生物群落在该区的典型畜禽废水——养鸭废水中进行暴露，分析附着生物群落对畜禽养殖污染的响应机制，辨识其敏感指标，并量化附着生物对畜禽养殖污染的抗性和弹性，采用原位易位试验，揭示白洋淀附着生物群落对畜禽养殖污染的抗性和弹性的时空变化规律。结果表明：（1）附着生物的叶绿素a，非灰干重，自养指数，碱性磷酸酶，β-葡萄糖苷酶，亮氨酸肽酶，总初级生产力，呼吸速率和净初级生产力均可作为附着生物对养殖废水响应的敏感指标；（2）升温和降温对养殖废水的效应有不同的影响，温度变化会影响附着生物叶绿素a和非灰干重在养殖废水中暴露的变化趋势，还会影响叶绿素a，呼吸速率和净初级生产力的响应强度；（3）不同暴露方式对附着生物对养殖废水的响应存在显著差异，附着生物对于高浓单次响应更为迅速，附着生物的非灰干重、自养指数、胞外酶和总初级生产在高浓单次暴露条件下增长更高，而呼吸速率和净初级生产力在两种暴露条件下无显著差异，当废水胁迫消除后，只有非灰干重和自养指数恢复到原来的水平，其余指标均和原始状态存在显著差异；（4）白洋淀附着生物对于养鸭废水的抗性和弹性存在显著的空间差异，随着与养殖区距离的增加，附着生物的抗性和弹性越强，与养殖区越近，恢复力越低，养殖区附着生物的抗性要高于一般污染区，附着生物自养指数的弹性要显著低于生物量和代谢指标，表明附着生物结构如果发生变化则难以恢复。本研究可为维持湖泊生态系统的稳定、最大限度发挥其自净能力及恢复能力、实现湖泊可持续发展提供科学依据。