论文摘要
近年来,中国湖库富营养化问题日趋严重,藻类过度繁殖,“水华”灾害频发,严重胁到了饮用水源地的安全,对工农生产造成了极大的损失。微囊藻是我国最为常见的淡水水华藻种,它具有特殊的浮力调控机制,能够在水体中上浮和下沉以获得最佳的生存环境。在许多的湖库现场研究都发现,持续性垂直混合（long-term vertical mixing）能使微囊藻水华在较短的时期内消失。早期理论认为光限制是持续性垂直混合主要的控藻机理。近年来一些最新的研究证明沉降损失也可能是造成微囊藻生物量降低的重要原因。本论文研究持续性垂直混合条件下微囊藻浮力调控因子的变化,及其对沉降损失的可能影响,探讨微囊藻在持续性垂直混合条件下生物量降低的原因。开展了以下3个方面的研究:短时光照条件下微囊藻浮聚功能调控因子变化规律;连续光照条件下微囊藻浮聚功能调控因子变化规律;持续性垂直混合条件下微囊藻种群动态变化规律。主要研究结果如下:1)短时暗光条件下微囊藻仍然能够增殖,藻细胞密度会随着糖含量降低而降低,与糖含量变化成显著正相关;短时光照条件下微囊藻能够进行光合作用并增殖,5000lux条件下微囊藻增殖速度最快,微囊藻糖含量随着光照时间和光照强度的增加而增加,微囊藻细胞密度会随着糖含量增加而增加,微囊藻细胞密度与受到光照强度及糖含量分别成显著正相关关系。微囊藻内糖含量增加会使细胞内伪空胞受到的膨胀压增加,使微囊藻伪空胞更容易破裂,10000lux光强照射5h增加的糖含量可以使膨胀压增加超过0.1mpa,此时若微囊藻受到持续性垂直混合作用被带至水体下层受到水压作用,伪空胞很容易大量破裂,使微囊藻密度进一步增加,微囊藻沉降速度和沉降损失率也进一步增加。2)连续光照条件下5000lux为微囊藻生长的最适光强,在该光强下微囊藻平均比增长速率以及最大比增长速率均最高。光照小于5000lux时,光照越弱,平均比增长速率越小,达到最大比增长速率时间越长。1000lux下,微囊藻光合作用小于呼吸作用,糖含量降低;3000lux下,微囊藻光合作用大于呼吸作用,糖含量增加;5000lux和8000lux下,微囊藻光合作用等于呼吸作用,糖含量基本不变。无论连续光照强度的高低,微囊藻密度都随光照时间的增加不断增加,在第21d达到最大值;1000lux下微囊藻细胞密度与糖含量呈显著负相关,3000lux、5000lux、8000lux下微囊藻细胞密度与糖含量呈正相关。微囊藻伪空胞加压后破裂情况随着光照时间增加变化很小,与糖含量相关性随实验时间的增加而降低。3)遮光、高光混合、遮光混合都能够使水体中微囊藻生物量降低。其中遮光加持续性垂直混合条件控藻效果最好,不仅能促使微囊藻从水体中沉出,并且能够降低总现存量;高光混合稍好于遮光条件,仅能促使微囊藻从水体中大量沉出,总现存量并没有太大的改变。遮光条件和高光混合条件下,连续运行10d,微囊藻的生长量大于衰亡量,沉降损失是微囊藻生物量降低的唯一途径;遮光混合条件下连续运行10d,微囊藻的净衰亡量略小于沉降损失量,对生物量降低的贡献分别为46.73%和53.27%。群体微囊藻在遮光、高光混合、遮光混合条件下糖含量和群体密度变化趋势与不同光照下纯培养微囊藻变化趋势基本相符,实验中的遮光、高光混合以及遮光混合条件分别相当于纯培养实验中的1000lux、3000lux和0lux。与对照相比,遮光条件和高光混合条件均使微囊藻群体的直径和密度增加,从而使沉降损失率增加;遮光混合条件下微囊藻群体直径增加,密度减少,两种相反的作用相互抵消,使微囊藻沉降损失率未发生明显变化。