夏季太湖光学介质获取的光合有效辐射能量谱随深度变化规律的研究

根据2006-07-29～2006-08-01太湖41个站点测定的水体上、下行辐照度、非藻类颗粒物、浮游植物及有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter, CDOM)的吸收系数,计算了单位水体中各介质所吸收光合有效辐射能量谱随深度的变化.结果表明,单位水体中的浮游植物获取光合有效辐射能量的标准化谱在表层有2个主峰,分别位于450 nm左右和675 nm左右,随着深度增加,位于450 nm左右的峰逐渐减弱,在藻型湖区和湖心区,衰减尤为明显,且该峰对应的波长出现红移现象;浮游植物获取的主要光能来源随深度的增加逐渐由400～500 nm和600～700 nm向600～700 nm过渡,在草型湖区的过渡速度相对缓慢,而在梅梁湾（藻型湖区）和湖心区却很快;单位水体中的非藻类颗粒物在表层获取的能量主要来自400～500 nm,但随深度的增加,其获取的能量主要来自500～600 nm;单位水体中CDOM获取光合有效辐射能量随深度的变化特征类似于非藻类颗粒物,但在草型湖区,其在500～600 nm获取能量的优势不如非藻类颗粒物明显.     

利用流式细胞仪分选技术研究湖泊真核超微藻的遗传多样性

利用流式细胞仪分选技术及PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了冬季太湖、玄武湖、紫霞湖真核超微藻的遗传多样性及影响因子,以揭示3个湖泊真核超微藻的差异,更全面地了解不同湖泊浮游藻类的群落结构.结果表明不同湖泊真核超微藻多样性存在明显差异,玄武湖以隐藻(Cryptophyta)为主,紫霞湖优势种为隐藻,还有少量金藻(Chrysophyta),太湖真核超微藻多样性较为丰富,有金藻、隐藻、硅藻(Bacillariophyta)、绿藻(Chlorophyta),且不同湖区也有差异.梅梁湾N2点以金藻为主,贡湖湾N4点隐藻、硅藻、绿藻数量相当,但发现较多真菌,靠近大湖区的W2点多样性最为丰富,4种藻均有发现.不同湖泊真核超微藻多样性与环境因子的冗余分析表明,总磷含量与其多样性显著相关.     

水体及沉积物氮磷水平对附植藻类的影响

为了探讨湖泊富营养化过程中沉积物及水体氮、磷浓度对附植藻类的影响,通过室内模拟实验,研究了水体及沉积物氮、磷升高对苦草(Vallisnerianatans(Lour.) Hara)上附植藻类生长、群落组成及其体内氮、磷含量的影响.结果表明,在实验条件下,随着水中氮、磷含量升高,附植藻类生物量及附植藻类氮、磷含量均呈极显著增加(p0.01).随着水体可获得的氮、磷浓度升高,附植藻类的相对丰度有所变化,舟形藻(Navicula)、小球藻(Chlorella)及微囊藻(Microcystis)相对丰度随着氮、磷水平的升高而下降,直链藻(Melosira)则相反,但舟形藻、直链藻、微囊藻、小环藻(Cyclotella)和小球藻均为群落的优势属种.沉积物氮、磷含量升高对附植藻类生物量、优势种丰度及群落氮、磷含量影响较小,均未达到显著水平(p0.05).在实验条件下,沉积物氮、磷含量对附植藻类影响不大,而水体氮、磷浓度升高显著地促进了附植藻类生长.研究结果也为解释富营养化湖泊沉水植物衰退及消亡提供了一定的科学依据.     

磷对云龙湖富营养化优势藻及混合藻生长的影响

氮磷等营养盐的增加和藻类的过度增殖是富营养化的主要标志。大多数湖泊水体富营养化受磷元素的制约。研究表明富营养化水体的不同藻类对磷含量的依赖性各不相同。通过研究在相同氮浓度,相同温度条件下,不同磷浓度对纯种小球藻和硅藻以及天然混合藻生长速度的影响,发现在氮浓度充足的情况下,磷含量高促进小球藻生长;对硅藻却没有明显的相关性;天然水体混合藻生长速度与磷浓度呈正相关。     

基于菌藻对比培养方法的洱海沉积物溶解性有机氮生物有效性评价

为了深入探究DON（溶解性有机氮）在湖泊水生生态系统中的重要营养作用和生态效应,寻找科学的DON生物有效性评价方法,选择洱海不同湖区表层沉积物样品,通过室内接种细菌和铜绿微囊藻进行对比培养,运用三维荧光-平行医疗法（3D EEM-PARAFAC）研究菌藻对比培养条件下湖泊沉积物DON生物有效性及各DON荧光组分生物有效性差异.结果表明:① 藻类培养条件下洱海表层沉积物DON生物有效性（8.49%~42.5%）略低于细菌培养条件下的生物有效性（10.5%~45.3%）. ② 藻培养条件下,DON生物利用率与藻细胞密度增长量呈显著正相关,即藻细胞密度的增长量可作为反映沉积物DON生物有效性的指标. ③ 菌类培养过程中DON光谱学特征参数[如SUVA₂₅₄（254 nm处紫外吸收光谱系数）、S_R（275~295 nm处吸收光谱系数与350~400 nm处吸收光谱系数比值）等]与DON含量相关性总体较细菌培养好;培养液中SUVA₂₅₄有不同程度下降,S_R指数均有上升,大分子DON和高芳香性DON可被微生物降解.相比于陆源荧光组分,内源荧光组分的生物有效性较差. ④ 相比而言,藻类培养方法能更直观地反映沉积物DON对藻类生长的影响,可在一定程度上作为衡量湖泊沉积物DON生物有效性的指标,即藻类培养方法更适合评价洱海沉积物DON生物有效性.      

重庆长江嘉陵江交汇段浮游藻类组成及变化

从重庆长江与嘉陵江交汇段水体中鉴定出浮游藻类6门,45属,85种(包括变种).种群构成比例为硅藻65.9%,绿藻20.0%,蓝藻7.0%,其它7.1%.各监测点藻类细胞密度变幅为0.95×10⁴～3.86×10⁴个/L,硅藻中的直链藻、脆杆藻、舟形藻、桥弯藻等占优势.硅藻随环境因素及水文条件等呈现一定的季节变化,其数量与水温基本呈反相关关系.     

水文气象因素对东南山区水库硅藻异常增殖的影响

硅藻异常增殖是影响我国许多水库水质安全的生态灾害.为揭示水库硅藻异常增殖的影响因素,以我国东南丘陵地区大(Ⅱ)型水库天目湖沙河水库为例,基于8年逐月浮游植物群落结构及相关环境因子的监测,分析了硅藻(Bacillariophyta)及其优势属生物量与温度、降雨、水位、营养盐等环境因子之间的关系.结果表明,春季硅藻及其优势属的生物量主要受温度的影响,与水文、营养盐关系较弱;不同硅藻优势属与水温的关系差异较大:针杆藻(Synedra)的最佳生长温度为27℃,小环藻(Cyclotella)与曲壳藻(Achnanthes)的最佳生长温度为19℃,直链藻(Melosira)适合在低温下生长,生物量随温度升高而降低;硅藻生物量与环境因子的多元统计分析表明,硅藻总生物量、针杆藻和曲壳藻等优势属生物量峰值与降雨量显著性正相关(P0.05),小环藻生物量峰值与总磷、降雨量和水位显著性正相关,而与换水率显著性负相关,直链藻生物量峰值与总磷显著性正相关.年度硅藻峰值强度可以用降雨量强度和时间、冬春季的积温和溶解性总磷浓度等综合因素拟合预测.研究表明,对于我国东南丘陵山区中营养水平的水库而言,硅藻优势属的异常增殖事件受水文气象因素异常事件的影响较大,相比较而言对氮磷营养盐响应偏弱;在防控水库硅藻异常增殖灾害方面,除了积极开展流域营养盐削减措施之外,应当密切关注极端天气综合影响,采取相应的水文调节措施,开发切实有效的灾害预警技术.     

富营养化驱动下西凉湖百年来生态系统演化轨迹

长江中下游浅水湖泊是区域社会可持续发展的重要自然资源,富营养化问题致使该地区湖泊发生草-藻转换,限制了湖泊生态系统服务的供给.湖泊环境问题是生态系统受外力长期胁迫的结果,湖泊生态治理与保护须充分了解系统的演化规律,但是相关认识受限于长期监测资料的缺失.为了厘清长江中下游地区典型草型湖泊生态系统演化轨迹,更有效管理受损湖泊,选择西凉湖为研究对象,利用沉积记录代用指标粒度、元素和硅藻等,在高分辨率放射性核素定年的基础上,分析了近150年来西凉湖生态系统的演变规律.结果表明,西凉湖在20世纪40年代之前水体清澈,营养水平较低,沉水植物相对较少;而20世纪40年代以后,人类活动逐渐增强导致湖泊营养水平升高,水生植被增多;硅藻群落结构逐渐由浮游硅藻组合向底栖和附生硅藻组合演替,同时沉积物营养不断增加,表明以流域土地利用方式改变、围垦和渔业养殖等为代表的人类活动深刻改变了湖泊生态系统结构.研究认为虽然湖泊营养在20世纪70代之后一直维持在较高水平,达到富营养化标准,但沉水植被的生长限制了湖泊藻类浓度,西凉湖并未藻类暴发.同时也发现外源营养的增加通过湖泊初级生产者深刻影响了湖泊的地球化学循环,造成了...     

太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系

利用1992年至2002年每月1次的监测资料,系统分析了太湖北部3个区域(河口、梅梁湾、湖心)浮游硅藻(Planktonic diatoms)生物量周年变化和空间分布情况.同时,水中磷酸盐(PO43--P)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和硅酸盐(SiO23--Si)含量等相关资料也被用于解释太湖浮游硅藻时空分布的原因.结果显示,直链硅藻(Aulacoseira sp.)是太湖浮游硅藻的优势种,其它常见种有小环藻(Cyclotella sp.)、针杆藻(Synedrasp.)等.硅藻总生物量占浮游藻类生物量百分比平均值约为20%.太湖浮游硅藻生物量在河口最大,梅梁湾其次,湖心最小,究其原因可能与河口的特殊生态环境(水流速度)有关,另外,河口丰富的营养盐,特别是磷酸盐和氨氮也是一个重要因素.温度可能是影响太湖浮游硅藻生物量季节变化的关键因素.Pearson相关分析证实,磷酸盐、氨氮和温度均与硅藻生物量显著相关(p<0.01),且蓝藻生物量百分比与硅藻生物量百分比呈显著负相关.研究结果说明,太湖浮游硅藻的生长分布受多种环境因子(磷酸盐、氨氮、温度)的影响限制,太湖浮游硅藻与蓝藻可能存在着竞争演替的趋势.     

鼠李糖脂对硅藻生长的影响及其选择性抑藻作用

以尖刺拟菱形藻[Pseudo-nitzschiapungens(PS0201-01)]、双突角毛藻(ChaetocerosDidymus)、柔弱角毛藻(Chaertocerosdebilis)、旋链角毛藻(Chaetoceroscurvisetus)和新月菱形藻(Nitzschiaclosterium)5种硅藻为研究对象,探讨了铜绿假单胞菌产鼠李糖脂类生物表面活性剂对海洋硅藻生长的影响.结果表明,当鼠李糖脂的浓度从0.5mg/L至10.0mg/L逐渐递增时,对5种硅藻的生长表现出了不同程度的抑制作用.通过各海洋硅藻脂肪酸组成的差异分析了鼠李糖脂对不同硅藻生长抑制作用具有差异的原因.结果表明,这种差异性与各海洋硅藻生物膜的脂肪酸组成不同相关,海洋硅藻的各种多不饱和脂肪酸的含量越低,相对应的96h-EC50值越低,鼠李糖脂对其生长抑制作用越强,反之亦然.进一步探讨了鼠李糖脂抑藻效果与分属不同门类的多种海洋微藻的脂肪酸组成的关系,确证了鼠李糖脂的选择性抑藻作用与不同海洋微藻生物膜的脂肪酸组成不同相关.     

长江口邻近海域赤潮水体浮游植物光吸收特性分析

根据2013年8月对长江口邻近海域赤潮水体浮游植物优势物种及光吸收特性进行调查,在34个调查站位中,共10个站位发生赤潮,其中,6个站位发生硅藻赤潮,3个站位发生甲藻赤潮.赤潮水体和非赤潮水体浮游植物吸收系数变化很大,440 nm处吸收系数范围分别为0.199~0.832 m-1和0.012~0.109 m-1;而比吸收系数变化相对较小,440 nm处比吸收系数在赤潮和非赤潮水体的平均值分别为0.023 m2·mg-1和0.035 m2·mg-1.从赤潮水体向非赤潮水体过渡,大粒径浮游植物所占比例减小,小粒径浮游植物所占比例上升,打包效应减小,因而比吸收系数升高.浮游植物粒径指数的变化对440 nm和675nm处的比吸收系数变化的贡献可分别达到43%和25%.不同类型赤潮(如硅藻和甲藻赤潮)在浮游植物粒级结构接近的情况下吸收光谱仍具有明显差异,这是色素组成不同的结果.甲藻赤潮中硅甲藻黄素和叶绿素c2的浓度之和与叶绿素a浓度的比值大于硅藻赤潮,是甲藻在465 nm附近出现吸收肩峰的重要原因.     

巢湖水体固有光学特性研究

水体的固有光学特性是描述水体辐射传输的基本光学特性,是建立水质参数遥感模型的基础.黄色物质、非色素悬浮物和浮游植物是影响内陆水体光学特性的3种主要物质,对巢湖水体中这3种物质在波长为400～800 nm的吸收系数进行了测量和分析.结果表明,各组分的吸收系数随其含量的增加而增加;黄色物质和非色素悬浮物的吸收系数随波长的增加呈负指数形式递减;浮游植物吸收光谱的形状与不同藻类的色素组成密切相关.绿色到近红外波段范围是遥感监测内陆水质参数的最佳波段.      

贵州百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及影响因子分析

为了探究百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及其环境影响因子,于2012年11月（枯水期）、2013年4月（平水期）和2013年7月（丰水期）对浮游藻类群落结构与水环境理化指标进行采样分析.基于浮游藻类功能群、综合营养状态指数、Shannon-Wiener指数、RDA（冗余分析）等方法,分析浮游藻类功能群的群落组成和时空分布特征.结果表明:①共鉴定浮游藻类7门67属58种,其可划分为21个功能群.浮游藻类丰度从枯水期→平水期→丰水期递增,分别为131.99×104、592.27×104、53 140.81×104 L-1.②根据浮游藻类丰度,B功能群小环藻（Cyclotella sp.）,J功能群栅藻（Scenedesmus sp.）、盘星藻（Pediastrum sp.）、空星藻（Coelastrum sp.）,P功能群颗粒直链藻（Melosira granulate）、鼓藻（Penium sp.）,S1功能群湖泊假鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）、湖丝藻（Limnothrix sp.）为优势功能群;浮游藻类功能群季节变化明显,其时空分布特征（枯水期→平水期→丰水期,下同）为P+B+J→J+P→S1.在垂直层面上,枯水期以硅藻组成的P、B功能群在各采样点底层藻类丰度达到最大,中层和底层丰度远高于表层,与P、B类群耐受低光的因素有关;平水期以绿藻组成的J功能群在各采样点15 m藻类丰度达到峰值,与J类群耐受低光的因素有关;丰水期以蓝藻组成的S1功能群在各水层表层藻类丰度达到最大,与S1适宜较高水温的因素有关.③RDA分析结果表明,WT（水温）是影响百花水库浮游藻类时空分布的主要环境因子.研究显示,根据浮游藻类绝对优势功能群（P、B、J、S1）以及不同季节生长策略（R/CR/CR→CR/R→R）可以判定百花水库处于中-富营养化状态.      

太湖水体中悬浮颗粒物的比吸收光谱特性及其参数化分析

通过对太湖水体的野外采样,利用定量滤膜技术测量了水体中浮游植物色素的吸收系数(aph(λ))和非色素颗粒物的吸收系数(aNAP(λ)),进而推算比吸收系数.同时,对浮游植物色素和非色素颗粒物的比吸收系数的时空变化特征进行了分析.结果表明,浮游植物色素的比吸收系数(ap*h)在蓝光440nm的变化范围为0.008～0.268m2·mg-1,在红光670nm的变化范围为0.004～0.098m·2mg-1;;通过K-Mean算法将浮游植物色素的比吸收光谱分成3种具有不同光谱特征的类型,类别1、2和3占总数的百分比分别为61.0%、12.2%和26.8%,表明太湖水体中浮游植物色素的比吸收光谱是以类别1为主;;色素包裹效应因子Qa*(675)在Chla浓度<50mg·m-3时,随Chla浓度的增大迅速减小,而在Chla浓度>50mg·m-3时,其减小的趋势趋于缓慢,Qa*(675)与Chla浓度呈现出较好的幂函数关系.非色素颗粒物的比吸收系数(aN*AP)在蓝光440nm处的变化范围为0.012×10-3～0.143×10-3m2·mg-1,利用此处的比吸收系数建立的非色素颗粒物比吸收光谱的参数化模型,光谱曲线斜率...     

不同光照强度下香溪河浮游植物演替过程研究

为丰富三峡水库浮游植物演替机制,为三峡水库“潮汐式”调度提供理论依据和基础数据,基于前期香溪河水华易发区现场监测结果,其水下光照强度变化范围为1 800~17 000 lx,据此开展不同梯度恒定光照条件下香溪河源水混合浮游植物群落演替过程的室内控制试验.结果表明:①按照R*法则和关键光强假说,在其他环境条件适宜的情况下,光照为4 500 lx时,香溪河源水中混合浮游植物的生物量和多样性最高.②CSR理论（Competitor-Stress Tolerator-Ruderals Theory）中的浮游植物环境适应机制及生长策略不能准确解释不同梯度恒定光照控制条件下浮游植物的演替规律.光照条件是影响浮游植物群落演替方向的关键要素,而演替方向由群落发生演替时的光照条件与该群落中藻种关键光强的匹配程度决定.③香溪河源水中混合藻种的不同梯度恒定光照控制试验结果显示,小球藻（Chlorella sp.）、衣藻（Chlamydomonas sp.）、栅藻（Scenedesmus sp.）、肾形藻（Nephrocytium sp.）、微囊藻（Microcystis sp.）、色球藻（Chroococcus sp.）、隐藻（Cryptomonas sp.）和小环藻（Cyclotella sp.）的最适光强分别为3 000、8 000、13 000、6 000、6 000、13 000、13 000和6 000 lx.研究显示,将光照控制在合适的阈值范围,有助于维持浮游植物的多样性,对水华防治具有重要意义.      

东太平洋红藻诊断色素浓度的卫星遥感研究

红藻是东太平洋优势藻种之一,获取其生物量信息有助于认识浮游植物在海洋生物化学循环及物质能量交换过程中的作用。红藻中蕴含的诊断色素是准确获取其生物量信息的关键,因此,开展红藻诊断色素的反演研究具有重要科学价值。本文基于6个东太平洋航次数据集,利用三种红藻诊断色素（叶绿素c1+c2、叶绿素c3、19’-乙酰基氧化岩藻黄素）与总叶绿素a之间的“共变效应”,构建红藻诊断色素反演模型。模型验证结果表明,决定系数R2为0.68～0.88（p<0.001）,平均绝对百分比误差为39%～46%,中值误差均小于30%。卫星反演结果表明,东太平洋红藻诊断色素浓度呈现近岸高、大洋低的分布特点,且有明显的季节变化特征。本文构建的红藻诊断色素反演模型可为表征红藻分布及监测藻华灾害等研究提供数据基础与方法支撑。     

滇池水体光学物质的吸收特性研究

基于2009年9月在滇池的野外采样,分析了滇池水体中光学活性物质的吸收特性及其空间分布、与水体组分浓度的关系、各光学活性物质吸收对总吸收的贡献率、滇池水体吸收特性与其他二类水体的异同性等.结果表明,总颗粒物吸收光谱曲线与浮游藻类吸收光谱曲线形状相似,浮游藻类吸收在总颗粒物吸收中占主导;440、624和675 nm处的浮...     

藻类的三维荧光光谱辨别及算法研究

采用三维荧光技术分析了栅藻,微囊藻和小环藻的色素组成.通过对3种藻的特殊激发谱线的分析,采用435,485,525,630nm作为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c与藻蓝胆素的特征激发波长,采用684nm作为发射波长,建立了3种藻叶绿素浓度与藻密度的荧光强度矩阵方程.根据水样的标准荧光光谱和4个激发波长可以计算出每种藻类的叶绿素浓度与藻密度.     

氨氮浓度对苦草上附植藻类定植的影响

为了认识水体富营养化过程中附植藻类群落定植演替规律,利用显微计数法,通过室内静态模拟实验,研究了水体中不同氨氮浓度对太湖常见沉水植物苦草上附植藻类的影响。结果表明:采集的样品在以硅藻门中脆杆藻属、直链藻属、桥弯藻属、舟行藻属以及蓝藻门的色球藻属为优势种的样品在放置到不同浓度氨氮的实验组后,最后群落演变成为在低浓度氨氮营养盐下以舟行藻和脆杆藻为优势属,中高浓度的氨氮营养盐下以绿藻门的毛枝藻和硅藻门的小环藻和舟行藻为优势属的附植藻类群落结构;生物量在低浓度范围内与氨氮营养盐呈正相关。表明氨氮营养盐对附植藻类群落结构影响非常明显。     

辽东湾毒害微藻潜在风险分布及环境关联

以18S rDNA V4区作为目标基因,利用自行设计的真核浮游植物鉴定引物V4（F/R）,结合高通量测序技术,对辽东湾2014年四季海水中真核藻类多样性进行了检测.结果发现了辽东湾毒害藻类共29种,曾引发赤潮或褐潮的种类有19种,可导致鱼类大规模死亡的有8种,主要为甲藻门.有18种疑似为辽东湾新记录种,其中9种在中国海域未见报道;发现麻痹性贝毒（PSP）产毒藻8种,腹泻性贝毒（DSP）产毒藻2种,产虾夷扇贝毒素（YTX）产毒藻3种,神经性贝毒（NSP）产毒藻2种,溶血毒素（hemolysin）产毒藻13种,另外还有1种褐潮产毒藻（EPS）.辽东湾检出的毒害藻类中有8种自养型、1种异养型、20种混合营养型藻类.麻痹性贝毒、虾夷扇贝毒素、溶血毒素在夏季风险较高,神经性贝毒在秋季风险较高,腹泻性贝毒在春、夏季风险均较高,辽东湾东西两岸是贝毒风险高发区.辽东湾春季水温对YTX、NSP产毒藻影响显著负相关;夏季COD、Oil、DIN、Pb、Cd对各产毒藻类影响显著正相关;秋季各环境因子对各产毒藻类影响不显著;冬季Zn、As、Oil、DIN对各产毒藻类影响显著正相关,水温对各产毒藻类影响显著负相关,各产毒藻类与环境因子关联性有待于进一步研究.