千岛湖水层食物网生态化学计量学特征的研究

论文摘要

千岛湖是长江下游地区的一个大型水库（人工深水湖泊）,地处浙江省杭州市淳安县境内,是1959年为建设我国第一座自行设计、自制设备的新安江水电站而形成的人工湖。千岛湖由于周围群山环绕,植被茂盛,点源污染很少,因此其水质较好。然而其也在1998、1999年连续两年暴发了大面积的蓝藻水华,表现出富营养加速的迹象。了解千岛湖整个生态系统内部的主要生态过程（物质循环、能量流动等）可以为研究湖泊富营养化提供一个新的思路。本文利用生态化学计量学,通过对千岛湖食物网（水体-浮游植物-浮游动物）的主要营养元素组成（C,N,P含量）及元素比（C:N,N:P,C:P）的时空变动格局研究,从元素角度来定量分析生态系统中营养级利用关系、千岛湖主要营养物的生物地球化学循环以及消费者（浮游动物）驱动的营养物质再循环。具体结果如下:1.千岛湖水体TC、TN、TP含量都是1号点>4号点>9号点。3个采样点TC的年平均含量分别为8.23mg/L、7.30mg/L、7.11mg/L, TN的年平均含量分别为1.06mg/L、0.94mg/L、0.87mg/L, TP的年平均含量0.030mg/L、0.013mg/L、0.009mg/L,TC的含量总体表现为秋冬季>春夏季。TN与TP的含量都是每个样点的春夏季>秋冬季。TC在水体的表层比较高,在水深达到2030米处,又有一个高峰点。TN从水体的表层0.5米到25或30米基本都是上升趋势。TP在各水层的含量差别非常小。3个采样点水体的年平均C:N很接近,分别为7.90、7.84和8.19;但年平均N:P差别较大,分别为1号点的57.59,4号点的85.37和9号点的101.35;年平均C:P差别也非常大,1号点为490,4号点为671,9号点最高,达到了822。2.浮游物C%与N%在3个点的差别并不大,P%则是1号点略大于其余2个点。C%表现为秋冬季>春夏季,N%表现为春季明显大于其它季节,P%则是春夏季>秋冬季。浮游物C%表层最高,在水深达到1220米处,出现一个次高点;N%基本上是表层和20米最高,30米最低;P%在各水层较稳定。3个采样点浮游物的年平均C:N、N:P和C:P都较接近。C:N分别为5.61、5.63和5.53;N:P分别为14.00、15.11和15.62;C:P分别为78.22、84.54和86.31。元素比在浮游物中相对较稳定,没有像水体那样波动很大。3.浮游动物的C%全年比较平稳,在时间上没有特别的规律;N%表现为秋冬季>春夏季。P%则是春夏季>秋冬季。4.水体、浮游物、浮游动物在C、N、P储存量所占比例如下:TC方面,水体占96.84%,浮游物占1.18%,浮游动物占1.98%;TN方面,水体占94.76%,浮游物占1.59%,浮游动物占3.65%;TP方面,水体占80.05%,浮游物占5.07%,浮游动物占14.88%。浮游动物在P储存方面有巨大潜力。5.水体C:N:P（主要是N:P）的变化引起了浮游物C:N:P相应的改变,从而形成了浮游动物在群落结构上的改变,出现了水体和浮游物N:P高时桡足类占优势,N:P低时枝角类占优势的情况。6.浮游动物与它们的食物--浮游物之间存在着N:P的差异,总体表现为浮游动物的N:P小于浮游物,但差值不是很大。而这个差值就促成了浮游动物驱动营养物质的再循环。浮游动物在N:P再循环方面贡献较大,加剧了浮游物的P限制,数值上表现为秋冬季大于春夏季。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 生态化学计量学原理及其在水域生态学研究中的应用
• 1 生态化学计量学的概念
• 2 生态化学计量学的研究历史
• 3 生态化学计量学的基本理论
• 4 生态化学计量学在水域生态学方面的有关应用
• 4.1 限制性元素的判断
• 4.2 消费者驱动营养物质再循环
• 5 研究的目的和意义
• 第二章 千岛湖水体C，N，P含量及C:N，N:P，C:P的时空变化
• 1 研究区域概况
• 1.1 地理位置
• 1.2 水文气象
• 1.3 浮游动、植物的相关情况
• 2 研究方法
• 2.1 采样点设置和采样时间
• 2.2 水样采集与水体碳、氮、磷的测定
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 各采样点水样的平均 TC,TN,TP变化
• 3.2 各采样点水样的 C：N，N：P，C：P变化
• 3.3 各采样点各水层 TC，TN，TP含量的年平均变化
• 3.4 各采样点水样的 C：N，N：P，C：P在各水层之间的变化
• 3.5 各采样点各水层 TC，TN，TP与 C：N，N：P，C：P的相关性分析
• 4 讨论
• 4.1 千岛湖的水质状况及与国内其它湖泊的比较
• 4.2 3个采样点 TC、TN、TP含量的时空变化
• 4.3 3个采样点 C：N、N：P、C：P的时空变化及与 TC、TN、TP的相关性
• 第三章 千岛湖浮游物与浮游动物C%，N%，P%含量及 C:N，N:P，C:P的时空变化
• 1 研究方法
• 1.1 采样点设置和采样时间
• 1.2 样品采集与处理
• 1.3 浮游物和浮游动物 C%、N%、P%的测定方法
• 1.4 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 各采样点浮游物 C%、N%、P%的月平均变化
• 2.2 各采样点浮游物的 C：N，N：P，C：P变化
• 2.3 各采样点各水层浮游物 C%，N%，P%含量的年平均变化
• 2.4 各采样点浮游物的 C：N，N：P，C：P在各水层之间的变化
• 2.5 各采样点浮游动物 C%、N%、P%和C：N、N：P、C：P的月变化
• 3 讨论
• 3.1 各采样点浮游物C%、N%、P%的时空变化
• 3.2 各采样点浮游物C：N、N：P和C：P的情况
• 3.3 千岛湖浮游物的元素含量及与其它国外湖泊的比较
• 第四章 浮游动物驱动的养分再循环以及浮游动物优势种的演替
• 1 研究方法
• 1.1 浮游动物样品采集与处理
• 1.2 浮游动物 C%、N%、P%的测定方法及浮游动物的鉴定
• 1.3 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 浮游动物优势种的C%、N%、P%含量及 C：N：P
• 2.2 浮游动物再生 N:P的月变化
• 3 讨论
• 3.1 浮游动物优势种的时空变化
• 3.2 浮游动物驱动的营养物质再循环
• 结论
• 问题与思考
• 参考文献
• 致谢