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浅水富营养化湖泊的总体特征是水体中的氮、磷等营养盐浓度过高,造成浮游藻类大量繁殖。附着藻类群落是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,不仅因为它们是湖泊生态系统初级生产力的主要贡献者,而且也因为它们是湖泊生态系统中营养盐循环的重要调节者。研究附着藻类氮(N)、磷(P)吸收特征及其对浅水富营养化湖泊生态系统N、P循环的影响,对揭示附着藻类在富营养化湖泊中的作用和富营养化湖泊治理具有重要意义。
本文以太湖作为浅水富营养化湖泊的研究对象,通过人工基质构建附着藻类群落的方法,在室外研究了附着藻类对湖水中N、P浓度的影响,研究了包含附着藻类的人工基质生物膜对沉积物N、P再悬浮的影响,研究了附着藻类对湖水N的吸收特征。在室内研究了附着藻类对沉积物P释放的影响。本研究的主要结果如下:
1、在室外实验中,有人工基质的附着藻类处理组中各形态P浓度与浮游藻类生物量比无附着藻类的对照组分别减少了37％以上和64％以上。处理组中各形态N浓度也比对照组有明显减少。
2、在大型围隔实验中,与3种不同水质改善技术相比,人工基质构建的、包含附着藻类的生物膜对抑制湖泊沉积物N、P再悬浮的效果最为显著。在整个实验期间(140 d),人工基质构建的包含附着藻类的生物膜围隔中每平米累计有30.38 g N和16.58 g P进入水体,比对照围隔中的分别降低了69.05％和68.95％。生态浮床围隔和放养肉食性鱼类围隔N、P再悬浮特征相似,比对照围隔的降低了34％到41％。放养滤食性鱼类围隔中N、P再悬浮速率与对照围隔的均比较高。
3、利用15N标记技术,比较了附着藻类对各形态N(尿素、NH4+和NO3-)的吸收能力。结果显示附着藻类可较好吸收利用尿素,尿素是除NH4+外附着藻类生长可利用的又一重要氮源,附着藻类对NO3-的吸收利用较少。
4、在室内柱状装置中,加附着藻类的处理组中的沉积物无机磷释放速率显著低于无附着藻类的对照组。与对照组相比,实验期间加附着藻类的处理组释放到水体中的P平均减少1.16 mg。其中附着藻类吸收了70％,而附着藻类通过光合作用改变沉积物表面的氧环境抑制了30％。
本论文结果表明:附着藻类群落是浅水富营养化湖泊N、P循环过程中的重要调节者。附着藻类群落主要通过直接从湖水中吸收N、P,抑制沉积物N、P再悬浮,减少沉积物P释放等途径影响湖泊N、P循环。研究结果显示利用人工基质构建包括附着藻类的生物膜能有效降低湖水中N、P浓度,提高水质,为富营养化湖泊治理提供了新的借鉴。