富营养化水体中浮游病毒与浮游植物生长的关系

于2005年4～12月对武汉东湖落雁岛和关桥2个池塘进行综合调查,考察浮游病毒丰度和叶绿素a含量的变化,以及水温、pH值、溶解氧量、总氮和总磷等环境因子的变化,分析浮游病毒与浮游植物、环境因子之间的相互关系.结果表明,在营养水平较高的水体中,浮游病毒丰度相应较高,但与营养物浓度变化无显著的相关性.2个采样点浮游病毒的平均丰度分别为2.99×10⁸,4.24×10⁸VLPs/mL(峰值出现在9、10月份).叶绿素a浓度的平均值分别为96.66,166.74μg/L.关桥采样点的浮游病毒丰度与前一个月的叶绿素a浓度呈显著相关(r=0.809,P<0.01),其显著性水平高于与当月叶绿素a浓度的相关性(r=0.634,P<0.05),而浮游病毒丰度与后一个月的叶绿素a浓度不呈显著相关(P>0.05).     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

太湖不同湖区浮游甲壳动物季节变化的比较

于2003 年10 月~2004 年9 月对太湖不同富营养水平湖区(大太湖、梅梁湾和五里湖)浮游甲壳动物的季节变化进行了比较研究.3个湖区中,五里湖营养水平最高,大太湖最低.梅梁湾浮游甲壳动物数量和生物量最高,其次是大太湖,五里湖最低.3 个湖区浮游甲壳动物数量的季节变化趋势相似,即数量最高的季节为夏季,数量最低出现在冬季.大太湖和梅梁湾的第一和第二优势种都是简弧象鼻溞(Bosminacoregoni)和角突网纹溞(Ceriodaphnia cornuta);而五里湖的优势种为多刺裸腹溞(Moina macrocopa).相关分析表明,枝角类和桡足类数量都与总磷和水温极显著正相关.说明太湖水体富营养化对浮游甲壳动物的群落结构有明显的影响.     

富营养化水体细菌去除氮磷能力研究

微生物既是营养物质的分解者,又是生产者。研究浮游细菌和根际细菌在植物+微生物复合水生态系统中的作用机理及影响因素,对合理选择和使用水体净化的水生高等植物具有重要意义。实验以常见水生漂浮植物荇菜为实验材料,设计总磷(TP)和总氮(TN)两个浓度梯度,每个梯度各设5个浓度,研究水体氮磷营养物质浓度和细菌数量的变化。浮游细菌和根际细菌总数的变化以及它们与TN、TP去除率之间的相关性分析表明,无论在总磷或总氮浓度梯度中,浮游细菌、根际细菌总数的增量基本都与TN去除率呈正相关性,而与TP去除率的相关性不大明显,浮游细菌的总数是在第7天达到最大值。在植物+微生物系统去除氮、磷过程中,对氮的去除以细菌为主,包括浮游细菌和根际细菌;对磷的去除则以植物吸收为主,根际磷细菌也起了一定的作用。因此,在一些富营养化水体,尤其是氮浓度较高的富营养化水体,荇菜是一种较好的水体净化植物。     

孟氏浮游蓝丝藻在模拟水体中的垂直分布与浮力规律研究

采用大型室内湖泊模拟装置对孟氏浮游蓝丝藻在富营养化湖泊中的垂直分布与迁移特征进行了模拟,并通过10 L玻璃瓶实验对孟氏浮游蓝丝藻浮力对光的响应进行了分析.湖泊模拟实验结果表明,光照后,表层孟氏浮游蓝丝藻开始向下层迁移,光照8h后,藻丝在深2～3m左右水层形成稳定聚集层;藻丝容易集聚层在光照度为10μmol·(m2·s)-1左右水层,处于该水层上部的藻丝漂浮百分率<50%趋向于沉降,处于该水层下部的藻丝漂浮百分率>50%趋向于漂浮;无光照后,藻丝开始往水体表层聚集,无光照12h后,约20%的藻丝聚集在水体表层,无光照48h后,约50%的藻丝聚集在水体表层;说明浮游蓝丝藻白天主要分布在水体2～3m处,在早晨或连续的阴天后,可能在水体表层形成水华.10 L玻璃瓶实验结果表明,强光照[100μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝漂浮百分率在30%-70%间变化,弱光照[25μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝漂浮百分率在30%-50%间变化,说明强光照[100μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝具有明显的沉降与漂浮特征.1昼夜内,藻细胞蛋白质和伪空胞的变化不明显,糖含量在14%-35%间变化,藻丝的浮力对光照的响应可能通过藻细胞的糖含量变化实现.     

一小型藻华池塘浮游植物群落动态及其影响因子研究

对小型藻华水体进行密集采样调查有利于揭示藻华过程中浮游植物演替规律及其影响因子.于3~10月对一小型藻华池塘进行为期30周的逐周跟踪调查,监测其水体理化指标和浮游生物种类和数量的变化,并应用PRIMER软件多元统计分析方法探求采样池塘浮游植物群落结构的动态变化及其与水体理化因子、浮游动物之间的关系.调查期间共发现浮游植物54种(属),细胞丰度在0.28×108~6.11×108cells·L-1之间;浮游动物55种(属),个体数量在26~2.5×105ind·L-1之间.浮游植物优势类群主要为蓝藻和绿藻,且随季节的变化浮游植物群落结构呈现出明显的演替过程,该过程可分为绿藻和隐藻共存期、绿藻和蓝藻共存期、蓝藻优势期这3个阶段.生物-环境相关性分析发现p H、水温、光照、总磷及轮虫、桡足类的数量是影响该池塘浮游植物群落结构动态变化的主要因素,且相比于浮游动物,水体理化因子的影响力或更强.     

辽河口浮游细菌和附着细菌群落结构及多样性分析

通过MiSeq高通量测序在盐度梯度变化下对辽河口海水中浮游细菌群落和附着细菌群落结构变化特点及与环境因子间相关性进行研究。环境因子包括盐度（S）、温度（T）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、叶绿素a（Chl a）、细菌生产力（BP）、化学需氧量（COD）、硝酸盐（NO₃-N）、磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐（SiO₃-Si）和铵态氮（NH₄-N）。在对辽河口不同盐度区域表层选取代表站位并对其海水环境因子、细菌群落多样性指数、相似度、结构组成进行统计分析。结果显示:由河口向外海过程中水体的S和Chl a逐渐升高,DO、BP、COD以及N、P、Si营养盐的浓度逐渐降低。河口淡水区域β变形菌数量占优势,海水区域α变形菌和γ变形菌的数量逐渐增多。群落结构与环境因子相关性分析结果表明浮游细菌对环境因子变化较为敏感,而附着细菌对环境因子的变化敏感度较低。浮游细菌丰度与S、PO₄-P和BP有显著相关性（P < 0.01）,相关性系数分别为-0.963、0.996和0.995;附着细菌丰度与SS的相关性最为显著,相关性系数为0.997（P < 0.01）,此外与NH₄-N和Chl a也有显著相关性。实验结果表明S、PO₄-P、BP、DO和COD是影响浮游细菌丰度的影响因子,浮游细菌丰度与SS、NH₄-N和Chl a关系较为密切。相对附着细菌而言,浮游细菌在河口生态系统物质循环和能量流动方面发挥着更加重要的作用。     

CO2浓度升高对湖泊浮游藻类与浮游细菌耦合关系的影响

采用控制空气CO2浓度的围隔体系(P1: 400×10-6体积分数,下同,P2: 800×10-6,P3: 1200×10-6),在不同空气CO2浓度条件下,分析水华微囊藻对CO2的同化作用和异养细菌对藻源性有机碳的异化作用,以及二者出峰时间耦合关系的变化.结果表明,CO2浓度升高能够促进水华微囊藻的生长,P1、P2和P3条件下藻的数量分别达9.4×106,1.1×107,1.5×107cells/mL.同时高浓度CO2降低了藻细胞内酯酶活性但并未影响藻达到峰值所需时间.在不同CO2浓度水平下,浮游细菌达到峰值的时间顺序是P1(12d)vP2>vP1,细菌活性是P3>P2>P1.高CO2浓度条件下,浮游藻类呈现高生物量和低活性的状态,而浮游细菌呈现低生物量和高活性的状态,反映出CO2浓度的改变对同化和异化作用不同的影响机制.因此,CO2浓度升高后导致的浮游藻类生物量的积累可能无法通过促进浮游细菌的生长达到有效转化.     

三峡库区支流澎溪河水华高发期环境因子和浮游藻类的时空特征及其关系

分别在2014年春季和夏季三峡库区水华高发期,在库区北岸最大支流澎溪河流域从其河口处逆流而上至回水末端共布置8个采样点,对浮游藻类和环境因子进行了监测,运用数理统计分析手段,对浮游藻类的群落结构及其与环境因子的关系进行了分析.结果表明在4月中旬,除河口样点外,其他采样点水体出现分层,但断面多只有温跃层和滞温层,而没有混合层;上游水体层次间温差高于下游水体;各采样点的水深以及表层水体(水面向下至0.5 m深的水层)的水温、浊度、p H、电导率、溶解氧、叶绿素a、总氮和总磷的空间分布差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类25种(属),丰度在(2.76~145.8)×10~4cell·L~(-1)之间,以角甲藻(Ceratium hirundinella)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;上游接近支流来水的样点S7(63.4×10~4cell·L~(-1))和S8(145.8×10~4cell·L~(-1))水华最为严重;硝酸盐氮、水温、p H、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.在7月下旬,水体分层,趋势与春季相似;各采样点深度和0~0.5 m水层的水温、浊度、氧化还原电位、p H、电导率、叶绿素a、氨氮、硝酸盐氮、总氮和总磷的空间分布仍然差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类46种(属),丰度在(9.56~278.88)×10~4cell·L~(-1)之间,总体以席藻(Phormidium sp.)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;下游接近澎溪河河口的样点S2(216.44×10~4cell·L~(-1))、S3(278.88×10~4cell·L~(-1))和S4(108.12×10~4cell·L~(-1))水华严重;浊度、水深、总氮、氧化还原电位、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.水体分层与水华形成有重要关系.     

三峡库区大宁河藻细胞昼夜垂直迁移研究

旨在准确为三峡库区藻华预警提供基础数据,本研究于2011年7月底在三峡库区大宁河流域进行藻细胞昼夜垂直迁移试验.结果表明,大宁河在此期间,藻细胞主要以绿藻、蓝藻、硅藻和甲藻为主;藻细胞在水体中的分布不均匀,72.5%～76.2%的藻细胞集中在0.5～4.0 m水体之间,0～0.5 m处藻细胞较少,占垂直水体藻密度的7.5%～16.3%,白天藻细胞Morisita指数(MI)为1.41～1.97,夜晚MI指数为1.17～1.55,叶绿素a白天MI指数为1.31～1.59,而夜晚MI指数为1.17～1.39.藻细胞在水体中存在明显的昼夜垂直迁移现象,该现象主要发生在0.5～4.0 m水体之间.水体中的藻密度受营养盐的影响较小,与可溶解性总磷显著相关(r=0.89),藻密度主要受温度、pH值和导电率影响,藻密度与温度、pH值和导电率呈极显著相关,相关系数分别为0.96、0.97和-0.99.     

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。     

Effect of nutrient level on phytoplankton community structure in different water bodies

Increasing levels of pollution within water bodies can cause eutrophication and an associated rapid growth in and reproduction of phytoplankton. Although most frequently occurring in bodies of water such as lakes and dams, in recent years an increasing number of river systems in China have suffered serious algal blooms. The community structure of phytoplankton may differ, however, dependent on the hydrodynamic conditions and nutrient levels within the water body. The field investigation results obtained from a stagnant river in Suzhou City and Taihu Lake, China, showed that in water with higher concentrations of nitrogen and phosphorus, Chlorophyta became the predominant species and in water with lower concentrations of nitrogen and phosphorus, Cyanobacteria became the predominant species. Growth experiments with competitive species, Microcystis aeruginosa Kütz and Scenedesmus quadricauda (Turp.), were conducted at three different nutrient levels. The biomass of algae in pure and mixed cultures was measured under conditions of different N/P ratios at oligotrophic, eutrophic and hypertrophic nutrient levels. The results indicated that the most suitable state for the growth and reproduction of M. aeruginosa and S. quadricauda were eutrophic conditions in both pure and mixed cultures. Under competition, however, the lower medium nutrient levels favoured M. aeruginosa, while the higher medium nutrient levels better suited S. quadricauda. Under similar hydrodynamic conditions, the community structure of phytoplankton in the water body was determined by the dominant species in competition for nutrients.     

铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制研究

本文研究铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制,旨在为富营养化池塘、水库调控和治理提供理论指导。采用化学方法合成铁氧化物并对其进行表征,研究铁氧化物对磷的吸附特性和铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用。结果表明铁氧化物的物相组成与自然界土壤和底泥中铁氧化物存在形态相似;铁氧化物对磷的吸附属于专性吸附,吸附等温曲线符合Langmuir方程。在含铁氧化物的BG11培养基中培养铜绿微囊藻,铁氧化物对磷的吸附导致培养液中总磷（TP）和水溶性磷（SWP）浓度降低,抑制铜绿微囊藻的生长。铜绿微囊藻在含吸附磷的铁氧化物而无磷的BG11培养基（4.02 < pH < 10.05）中能够正常生长,藻生长导致溶液pH升高是诱导铁氧化物解吸磷的主要因素,铜绿微囊藻光合作用释放的氧气可以抑制三价铁向二价铁的转化。针对铜绿微囊藻诱导铁氧化物释放磷并被其吸收的机制,要控制富营养化水体蓝藻爆发,除控制外源磷输入外,应该抑制底泥中铁磷释放,或通过藻细胞的收集和移除来降低底泥中铁氧化物的磷负荷。     

附生假单胞菌信号分子对铜绿微囊藻磷代谢的影响

通过在不同的磷浓度和细胞浓度的铜绿微囊藻培养液中添加附生假单胞菌信号分子,研究了附生假单胞菌信号分子对铜绿微囊藻生长及磷代谢的影响．结果表明,与对照相比,附生假单胞菌信号分子能抑制高浓度铜绿微囊藻的生长,促使低浓度铜绿微囊藻衰亡,并可以促进在衰亡期藻细胞内磷的积累．附生假单胞菌的信号分子可以在附生假单胞菌-铜绿微囊藻种间起作用,影响铜绿微囊藻的生长和磷代谢。     

Effect of phosphorus fluctuation caused by river water dilution in eutrophic lake on competition between blue-green alga Microcystis aeruginosa and diatom Cyclotella sp.

Tega-numa (Lake Tega) is one of the eutrophic lakes in Japan. For the improvement of water quality in Lake Tega, the Northchiba Water Conveyance Channel was constructed in 2000, which transfer water from Tone River into the lake. After 2000, the dominant species of diatoms, mainly Cyclotella sp., have been replacing blue-green algae, mainly Microcystis aeruginosa in Lake Tega. This transition of dominant species would be due to the dilution, but the detail mechanism has not been understood yet. This study examined the relationship between phosphorus fluctuation caused by river water dilution to Lake Tega and dominance of algal species, M. aeruginosa or Cyclotella sp. based on the single-species and the mixed-species culture experiments. The single-species culture experiment showed that the half-saturation constant and uptake rate of phosphorus were one order lower and seven times higher for M. aeruginosa than those for Cyclotella sp. These findings implied that M. aeruginosa would possess a potential for the growth and survival over Cyclotella sp. in the phosphorus limited condition. The superiority of M. aeruginosa was reflected in the outcome of the mixed-species culture experiment, i.e., dominance of M. aeruginosa, even phosphorus concentration was lowered to 0.01 mg-P/L. Therefore, it could be concluded that the decrease in phosphorus concentration due to the river water dilution to Lake Tega would be interpreted as a minor factor for the transition of dominant species from M. aeruginosa to Cyclotella sp.     

不同磷质量浓度体系中pH变化对铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响

铜绿微囊藻和四尾栅藻分别是太湖中最为常见的蓝藻和绿藻.微囊藻在湖泊中形成优势是微囊藻水华发生的重要条件.在模拟太湖水的竞争实验(ρ(磷)分别为0.012,0.112,0.412和1.612 mg/L)中,四尾栅藻均形成优势,而且在稳定期时pH达到10以上.但用0.04 mol/L HCl将pH都降到5.8后,2种藻的增殖都出现明显的变化,在ρ(磷)低于0.412 mg/L时,四尾栅藻优势变得更加明显;而在ρ(磷)为1.612 mg/L时,铜绿微囊藻则形成优势.说明pH对蓝藻和绿藻竞争的影响在不同ρ(磷)的水体中是不同的.      

南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究

采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.     

富营养化饮用水源地山仔水库限制性营养元素研究

世界范围内关于水体富营养化的研究表明,流域尺度上营养盐的控制和削减是修复富营养化水体的关键措施,甄别水体限制性营养元素进而采取相应的控制措施是修复富营养化水体的有效途径.本文在时空格局上分析了富营养化饮用水源地山仔水库的限制性营养元素.结果表明,2003—2012年,山仔水库初级生产力的关键限制性营养元素为磷.秋、冬、春季,水体总磷浓度在0.02~0.09 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在35~72之间,表明TP浓度相对低,磷为限制性营养元素;夏季表层水TP浓度在0.06~0.13 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在11~13之间,表层水溶解性磷的浓度较低,磷主要蓄积在藻细胞内,由于温跃层的存在,底层释放的磷无法向表层水补给,故溶解态磷相对缺乏.总之季节变化对磷的限制性作用有显著影响.通过对山仔水库2003—2012年水体TP浓度和叶绿素a浓度相关性分析得出,修复水体需要控制的TP浓度阈值为0.028 mg·L-1.根据上述结果综合分析了已采取修复措施的效果,从而进一步提出了山仔水库富营养化的修复策略.     

Picoplankton and virioplankton abundance and community structure in Pearl River Estuary and Daya Bay, South China

By using flow cytometry techniques, we investigated the abundance and composition of the heterotrophic prokaryotes, virioplankton and picophytoplankton community in the Pearl River Estuary and Daya Bay in the summer of 2012. We identified two subgroups of prokaryotes, high nucleic acid(HNA) and low nucleic acid(LNA), characterized by different nucleic acid contents. HNA abundance was significantly correlated with larger phytoplankton and Synechococcus(Syn) abundance, which suggested the important role of organic substrates released from primary producers on bacterial growth. Although LNA did not show any association with environmental variables, it was a vital component of the microbial community. In contrast to previous studies, the total virioplankton concentration had a poor relationship with nutrient availability. The positive relationship between large-sized phytoplankton abundance and the V–I population confirmed that V–I was a phytoplankton-infecting viral subgroup. Although the V–II group(bacteriophages)was dominant in the virioplankton community, it was not related with prokaryotic abundance, which indicated factors other than hosts controlling V–II abundance or the uncertainty of virus-host coupling. With respect to the picophytoplankton community,our results implied that river input exerted a strong limitation to Syn distribution in the estuary, while picoeukaryotes(Euk) were numerically less abundant and showed a quite different distribution pattern from that of Syn, and hence presented ecological properties distinct from Syn in our two studied areas.     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.