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本文通过由天然水体中蓝藻水华发生过程的模拟探讨影响蓝藻水华发生的机制。研究工作是由一系列的实验完成的:
1.2007年6月12日,从没有蓝藻水华的富营养池塘(TN.3.5-4.5mg·L-1,TP0.3-0.4mg·L-1)中引水于两个玻璃缸中。6月25日,净添加NO3-N3.1mg·L-1和PO4-P0.45mg·L-1到其中一个缸中,至7月4日,微囊藻水华在该缸水面明显可见,但另一个缸中没有出现。7月5日,又对该缸进行相同营养盐添加后水华变得更明显。7月8日,组成相同的营养盐添加到另一个缸中,至7月10日微囊藻水华也在此缸水面出现。此实验由没有蓝藻水华的天然源水模拟出了微囊藻水华的形成。
2.由于天然水体中发生水华的藻类各异,并且氮磷比是备受关注的一个指标,因此利用实验检验了是否不同的氮磷比会影响形成水华的种类。同时查看了不同的营养盐添加频度对水华发生的影响。实验结果表明不同的氮磷比氮磷营养盐的添加不会造成相同源水水体中发生不同种类的水华；不同的营养盐添加频度也没有影响水华的种类,只是引起了水华发生的时间不同。影响水体产生不同种类水华的很可能是其它因素。
3.在高温季节里,于2007年8月28日将chl-α、TN和TP依次为615.20μg·L-1、9.144mg·L-1和0.453mg·L-1的浮游植物丰富的水体--其中含有类颤藻鱼腥藻但其并不占据优势,引入到无色透明玻璃瓶中。2007年8月29日对各处理进行营养盐的梯度添加,添加的营养盐为KNO3和KH2PO4。共有4个营养盐添加梯度,添加的N/P(质量比)为7:1,其中添加的N的梯度为(mg·L-1):0,0.5,1.0和2.0。结果表明实验过程中各处理的营养盐和chl-α量均比开始时有下降,同时各处理中水面出现了类颤藻鱼腥藻水华,且类颤藻鱼腥藻的数量随处理中营养盐添加量的增多而升高。这说明了含有少量鱼腥藻的高chl-α含量的天然水体在高温季节引入到透明玻璃容器中后能形成水表面鱼腥藻水华,玻璃容器中的高温强光照条件和营养盐的添加能促进鱼腥藻在竞争中取得优势。本实验利用小玻璃容器,排除了鱼类、风浪、底泥等多个因素的影响,集中关注营养盐添加和高温强光照因子,成功重现了表面蓝藻水华的发生。
4.2008年6月7日至2008年7月5日对太湖梅梁湾源水进行氮磷营养盐添加实验。实验在100L塑料监桶中进行,共2个处理和一个对照:T0、T1和T2,各有3个重复。对照T0不进行营养盐添加；处理T1和T2添加无机氮磷:KNO3、NH4Cl和K2HPO4·3H2O,添加的N:P(质量比)=20:1,添加的NO3--N:NH4+-N(质量比)=2:1,T1添加的量为TN净增加10mg/L,TP净增加0.Smg/L,T2添加的量为T1的2倍。实验结果表明添加营养盐的两个处理的氮磷营养盐浓度均随时间出现下降的趋势,没有添加营养盐的处理TO的chl-α含量明显低于添加营养盐的两个处理,而添加营养盐的两个处理T1和T2之间没有显著差异。这说明氮磷营养盐的添加能够在一定程度上促进浮游藻类的增殖,但并不是氮磷营养盐浓度越高浮游藻类的浓度越高。
5.对太湖北部梅梁湾湖水在夏季进行无机氮磷和腐烂藻浆的添加以察看不同类型营养盐添加对浮游植物总量和种群组成的影响。实验结果表明,添加无机氮磷和腐烂藻浆都能促进浮游植物生物量(叶绿素α和藻类湿重)的增加,而腐烂藻浆比无机氮磷能更快、更多地促进浮游植物的增殖。实验期间添加无机氮磷的处理中可溶性氮磷含量仍很高,没有形成氮、磷元素的限制,因此推断是腐烂藻浆提供了有机物质和除氮磷之外的微量营养元素,如铁元素,从而促进了其中浮游植物的更多增殖。微囊藻属Microcystis spp.(蓝藻门)、栅藻属Scenedesmus spp.(绿藻门)和集胞藻属Smechocystis spp.(蓝藻门)依次是对照、添加无机氮磷和添加腐烂藻浆的优势属,这说明微囊藻能够耐受较低的营养盐水平,高营养盐水平并不必然出现微囊藻优势,浮游植物群落结构受不同类型营养盐添加的影响。添加营养盐的两个处理中微囊藻没有形成优势很有可能是由于没有浮游动物的选择性捕食导致。
6.为了探讨水体中浮游植物的丰度、营养盐浓度及浮游动物等因素共同作用对微囊藻水华形成的影响,选用浮游植物含量丰富的天然源水,在室外利用无色透明玻璃瓶进行实验。结果显示:添加氮、磷营养盐不仅能够在短期内促使体系内浮游植物生物量的迅速增加,同时也会改变体系中浮游植物的群落结构；尤其是实验源水中如含有甲壳浮游动物和原生动物,此时添加足够的氮、磷营养盐后,很容易在强光照和高温条件下形成微囊藻水华。实验源水中如滤除甲壳浮游动物和原生动物后,无论是否添加氮、磷营养盐,在强光照和高温条件下均没有形成明显的微囊藻水华。实验证实:氮磷营养盐的添加和浮游动物的选择性捕食促成了微囊藻水华的形成。