附植藻类在浅水富营养化湖泊沉水植被衰退中的作用及机制

浅水湖泊富营养化过程中普遍存在沉水植被的衰退、消亡，使得湖泊的生态服务功能发生极大的改变。附植藻类的群落变化及其演替在沉水植被消亡中扮演着重要角色，但其具体过程和机制均不清楚。本项目拟以太湖中常见的沉水植物作为研究对象，采用野外原位观测和室内模拟试验相结合的方法，利用叶绿素荧光测定、电子显微观测等技术手段，观测不同营养盐水平湖区中，沉水植物的群落组成、生物量、形态结构及光合生理指标，以及附植藻类的生物量、群落组成的差异；在实验室的模拟系统中，研究不同营养盐水平下，附植藻类在苦草、金鱼藻等太湖常见沉水植物上的定植速率、群落组成，及其对宿主植物形态结构及光合生理指标的影响。同时，利用氮稳定同位素技术研究在不同营养盐水平下附着藻类从宿主植物获得的氮素，阐释附植藻类在浅水湖泊富营养化过程中，导致沉水植被衰退的作用机理，为浅水富营养化湖泊水生植被的恢复、重建提供新的视角和理论依据。

浅水湖泊富营养化过程中普遍存在沉水植被的衰退、消亡，使得湖泊的生态服务功能发生极大的改变。附植藻类的群落变化及其演替在沉水植被消亡中扮演着重要角色，但其具体过程和机制均不清楚。本项目采用了野外原位观测和室内模拟试验相结合的方法，利用叶绿素荧光技术、电子显微技术以及氮稳定同位素示踪技术等，研究了不同营养盐水平下，沉水植物形态结构及光合生理特征，附植藻类组成及氮素来源,以及附植藻类在不同营养盐水平下对宿主植物的影响。研究表明，不同湖区营养盐水平差异显著（P < 0.05），附植藻类丰度在不同营养水平湖区间有差异,但沉水植物种类及生长状况对附植藻类丰度、群落结构的影响更大, 具有相似形态特征的不同种类沉水植物之间常具有相似的附植生物群落结构；研究也表明,沉水植物的生长状况与附植藻类丰度、群落结构波动程度存反相关。水体营养盐水平不仅对附植藻类影响显著,而且对沉水植物影响显著，沉水植物在营养盐水平较低的环境中 ( N-P mg/L: 0.5， 0.05 )，主要将生物量分配于地下组织，强化根系对营养的吸收能力。而适度增加水体营养盐 ( N-P mg/L: 1.0,0.10 )，促进植物的光合作用。水体过高的营养盐水平( N-P mg/L: 10.0,1.00 ) 对沉水植物根系的生长发育不利，根系细胞超微结构易于在衰老中出现损伤，表现在植物的光合速率降低。附植藻类对宿主植物正常生理活动产生不利的影响。野外观测表明，不同湖区附植藻类均对宿主植物快速光曲线影响显著，其影响大小与沉水植物的种类密切相关；室内模拟试验发现，在相同的氮磷水平下，附植藻类存在降低宿主植物叶绿素和可溶性蛋白的含量，降低宿主植物抗氧化酶活性，显著增加叶片中MDA含量（p<0.01）。随着水体氮磷浓度的增加，附植藻类所需氮的来源发生了改变，在相对较低的水体氮磷水平下，附植藻类氮素可来源于植物，而富营养化水体，附植藻类营养盐主要来源于水体。富营养水平下附植藻类以及沉水植物的响应进一步证实，太湖水体中氮、磷浓度( N-P mg/L <=4.5 - 0.45 )远未达到限制沉水植物生长的范围，氮、磷通过对水体微生态环境的作用进而显著影响沉水植物的生长。本项目的研究成果对以沉水植被恢复为核心的生态系统修复具有一定的理论意义。撰写科技论文16篇，其中9篇已发表（3篇SCI，6篇核心）,3篇已录用。培养研究生6名。