973計(jì)劃“湖泊富營養(yǎng)化過程和藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)理研究”項(xiàng)目

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1、973計(jì)劃“湖泊富營養(yǎng)化過程和藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)理研究”項(xiàng)目富營養(yǎng)型湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換和生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控原理（2002CB412309）2004年工作總結(jié)完成單位與骨干：中科院水生所：劉永定、胡征宇、王洪鑄、成水平、侯國祥、李根保中科院武漢植物園：李偉深圳大學(xué)：胡章立江蘇省農(nóng)科院：薛啟漢昆明市氣象局：陳增會(huì)2004年12月一、《課題任務(wù)書》設(shè)置的2004年課題研究內(nèi)容與目標(biāo)1、研究內(nèi)容n湖泊主要生物群落的結(jié)構(gòu)特征（種類、分布、多度）、地域分異特征，及其與湖泊水質(zhì)的定性和定量關(guān)系，建立表達(dá)湖泊穩(wěn)態(tài)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)；n從不同穩(wěn)態(tài)典型湖泊生物群落的功能特征入手，分析不同生物類群功能之間的協(xié)調(diào)與反饋關(guān)系，建立表達(dá)湖

2、泊穩(wěn)態(tài)的基本功能參數(shù)；n通過季節(jié)和年度典型湖泊生物群落結(jié)構(gòu)與功能研究，分析湖泊生物群落結(jié)構(gòu)和功能特征的變化規(guī)律；n篩選特征性的湖泊穩(wěn)態(tài)表征指標(biāo)參數(shù)，分析各關(guān)鍵參數(shù)的邊界條件，建立湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的適宜的、簡明的表達(dá)體系；n研究環(huán)境狀態(tài)變化對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的影響；n繼續(xù)研究與水體營養(yǎng)水平和狀態(tài)相關(guān)的水生植物最小生存種群；n繼續(xù)從生態(tài)系統(tǒng)的角度研究藻類群落與生物和非生物環(huán)境的定量關(guān)系；n繼續(xù)研究水生植被與環(huán)境因子的定量關(guān)系；n研究富營養(yǎng)水體生產(chǎn)者消費(fèi)者相互作用與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系；n結(jié)合水華暴發(fā)和湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換條件的研究，分析兩者與周叢藻類的關(guān)系；n研究周叢藻類的生產(chǎn)力及其在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的作

3、用。2、預(yù)期目標(biāo)與成果指標(biāo)l開展湖沼學(xué)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)湖沼學(xué)研究、種群生態(tài)學(xué)并群落生態(tài)學(xué)研究；l在理論研究進(jìn)展方面，確立長江流域淺水湖泊穩(wěn)態(tài)表達(dá)的指標(biāo)體系和湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)類型劃分的指標(biāo)體系。l國內(nèi)外發(fā)表論文4篇。二、研究的關(guān)鍵科學(xué)問題、主要研究內(nèi)容與進(jìn)展1、研究的關(guān)鍵科學(xué)問題l水生植被的生態(tài)系統(tǒng)功能和湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的動(dòng)力學(xué)l湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換原理2、主要研究內(nèi)容n不同穩(wěn)態(tài)階段的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定量表征；n草型清水穩(wěn)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)臨界參數(shù)；n穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的機(jī)制和驅(qū)動(dòng)因素及湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控原理；n周叢藻類及其生產(chǎn)力在藍(lán)藻水華暴發(fā)和湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換中的作用。3、研究進(jìn)展與主要結(jié)果（一）、不同穩(wěn)態(tài)階段的生

4、態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定量表征（1）野外工作本年度，對(duì)湖北、湖南、江西、安徽、江蘇的15個(gè)湖泊及10個(gè)池塘開展了2至4次調(diào)查（其中有兩個(gè)為常年監(jiān)測(cè)湖區(qū)），樣點(diǎn)200余個(gè)，調(diào)查湖泊總面積超過7000km2。研究內(nèi)容包括理化特征、浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物、水生植物等。（2）富營養(yǎng)湖泊理化特征本年度所采湖泊大多數(shù)為富營養(yǎng)化藻型湖泊，亦有部分草型湖泊。還包括因受嚴(yán)重污染從草型湖泊正急速轉(zhuǎn)變?yōu)樵逍秃吹牡湫秃统粻I養(yǎng)化的池塘。各水體的基本參數(shù)見表1。表1.研究水體的基本參數(shù)ZM(m)ZSD(cm)TN(mg/L)TDN(mg/L)NH4(mg/L)NO3(mg/L)NO2(mg/L)TP(mg/L)TDP(

5、mg/L)Chla(mg/L)BMac(g/m2)平均值2.48101.52.661.950.870.740.060.190.0822.41599.8最小值0.6320.00.130.010.020.130.000.000.000.420.0最大值7.98391.813.6913.529.343.131.071.451.12281.217030標(biāo)準(zhǔn)差1.4369.03.282.761.880.580.140.270.1642.701274注：ZM，水深；ZSD，透明度；BMac，沉水植物生物量。（3）藻類優(yōu)勢(shì)的限制與驅(qū)動(dòng)因子分析分析了封閉性水體中葉綠素a含量與物理因子、化學(xué)因子及生物因子的關(guān)

6、系，發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)鹽是影響藻類優(yōu)勢(shì)的限制因子（圖1,2）。其中TP濃度最為關(guān)鍵，將作為控制藻類優(yōu)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)因子。圖1.葉綠素a含量與TP濃度的關(guān)系圖2.葉綠素a含量與TN濃度的關(guān)系（4）沉水植物優(yōu)勢(shì)的限制與驅(qū)動(dòng)因子分析從大尺度上分析了水體中沉水植物生物量與各種環(huán)境因子的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)透明度－水深之比及TP濃度為影響沉水植物優(yōu)勢(shì)的限制因子（圖3,4）。其中TP濃度通過對(duì)藻類的作用影響著水體光照強(qiáng)度，因子TP濃度將作為增強(qiáng)沉水植物優(yōu)勢(shì)的直接控制指標(biāo)。圖3.沉水植物生物量與透明度－水深之比的關(guān)系圖4.沉水植物生物量與TP濃度的關(guān)系（6）底棲動(dòng)物模型研究對(duì)不同營養(yǎng)水平湖泊的底棲動(dòng)物與環(huán)境因子進(jìn)行了回歸分析（見圖

7、5-7）。log(Dtot)=10.63+1.541log(NO2)r=0.87p=0n=18圖5.超富營養(yǎng)湖泊底棲動(dòng)物密度與水體亞硝酸氮濃度的關(guān)系log(Btot)=4.13+1.09log(NO2)r=0.83p=0n=18圖6.超富營養(yǎng)湖泊底棲動(dòng)物生物量與水體亞硝酸氮濃度的關(guān)系log(Dtot)=10.63-3.42TPr=-0.76p=0n=18圖7.超富營養(yǎng)湖泊底棲動(dòng)物密度與水體總磷濃度的關(guān)系超富營