持续性垂直混合对微囊藻浮聚功能的影响机制

微囊藻是导致我国湖库藻类水华灾害的主要优势种群。大量现场研究发现，风浪、湖流、降雨等自然过程以及人为扬水造流过程所引发的水体持续性垂直混合，都会导致微囊藻水华在较短时期内消失，这一现象的原因至今仍不能得到完整解释。由于微囊藻的浮聚功能是它具有竞争优势，形成水华的关键因素之一，结合现有研究进展及申请人相关前期研究结果，提出"持续性垂直混合除造成微囊藻自身衰亡外，还可能导致部分微囊藻的浮聚功能减弱甚至丧失，增加沉降损失量，从而促使水华消亡"这一假说。为此，本申请项目拟开展室内试验，解析持续性垂直混合作用下，微囊藻浮聚功能调控因子伪空胞量、糖含量、群体大小的变化规律；并进一步开展湖库现场围隔试验研究，探索持续性垂直混合下微囊藻空间分布规律，揭示持续性垂直混合对微囊藻浮聚功能的影响，及其与水华生消的关系。

微囊藻是导致我国湖库藻类水华灾害的主要优势种群。大量现场研究发现，风浪、湖流、降雨等自然过程以及人为扬水造流过程所引发的水体持续性垂直混合，都会导致微囊藻水华在较短时期内消失，这一现象的原因至今仍不能得到完整解释。本项目通过室内试验，解析持续性垂直混合作用下，微囊藻浮聚功能调控因子伪空胞量、糖含量、群体大小的变化规律，发现持续性垂直混合对微囊藻的浮聚功能调控因子存在短期作用和长期作用。短期来看，混合前微囊藻浮聚于水体表层，接受光照以后光合作用生成糖，糖含量增加，同时使微囊藻中伪空胞受到的膨胀压增加，此时持续性垂直混合作用下微囊藻被带至水体下层受到水压增加，致使伪空胞破裂，使细胞比重进一步增加，微囊藻沉降速度和沉降损失率也同样增加；从长期来看，不同光照纯培养条件下，随着培养时间增加，微囊藻单位叶绿素a糖含量增加，但低光培养条件下较其他光照培养条件细胞比重较低，而在低光低氮耦合条件下，单位叶绿素a糖含量下降，伪空胞含量下降，比重显著上升，这暗示从长期来看，持续性垂直混合所造成的低光低氮条件可能是导致微囊藻沉降损失显著增加的重要原因。进一步地，开展了水柱模拟试验和湖库现场围隔试验研究，探索持续性垂直混合下微囊藻空间分布规律，结果证实持续性垂直混合下藻类总生物量下降的同时，会促使微囊藻从水体中沉出，低光混合条件下连续运行10d，微囊藻衰亡量略小于沉降损失量，对生物量降低的贡献分别为46.73%和53.27%；混合层深度：真光层深度（Emix:Eu）对藻类生消具有显著的的影响，当Emix:Eu较低，如为1:1和1.5:1时，光限制作用微弱，藻类种群趋于增长；当Emix:Eu较高，特别是≥3:1时，可达到明显控藻效果，对于富营养化水体而言，透明度一般为1－1.5m，真光层深度 为3m左右，此时混合层深度（Emix:Eu）应大于9m，这意味着持续性垂直混合只有在水深9m以上的水体中应用才有可能达到理想的控藻效果。