973计划“湖泊富营养化过程和蓝藻水华暴发机理研究”项目

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1、973计划“湖泊富营养化过程和蓝藻水华暴发机理研究”项目富营养型湖泊稳态转换和生态系统调控原理（2002CB412309）2004年工作总结完成单位与骨干：中科院水生所：刘永定、胡征宇、王洪铸、成水平、侯国祥、李根保中科院武汉植物园：李伟深圳大学：胡章立江苏省农科院：薛启汉昆明市气象局：陈增会2004年12月一、《课题任务书》设置的2004年课题研究内容与目标1、研究内容n湖泊主要生物群落的结构特征（种类、分布、多度）、地域分异特征，及其与湖泊水质的定性和定量关系，建立表达湖泊稳态的基本结构参数；n从不同稳态典型湖泊生物群落的功能特征入手，分析不同生物类群功能之间的协调与反馈关系，建立表达湖

2、泊稳态的基本功能参数；n通过季节和年度典型湖泊生物群落结构与功能研究，分析湖泊生物群落结构和功能特征的变化规律；n筛选特征性的湖泊稳态表征指标参数，分析各关键参数的边界条件，建立湖泊生态系统稳态的适宜的、简明的表达体系；n研究环境状态变化对水体生态系统稳态的影响；n继续研究与水体营养水平和状态相关的水生植物最小生存种群；n继续从生态系统的角度研究藻类群落与生物和非生物环境的定量关系；n继续研究水生植被与环境因子的定量关系；n研究富营养水体生产者消费者相互作用与生态系统稳定性的关系；n结合水华暴发和湖泊稳态转换条件的研究，分析两者与周丛藻类的关系；n研究周丛藻类的生产力及其在湖泊生态系统中的作

3、用。2、预期目标与成果指标l开展湖沼学调查、实验湖沼学研究、种群生态学并群落生态学研究；l在理论研究进展方面，确立长江流域浅水湖泊稳态表达的指标体系和湖泊生态系统稳态类型划分的指标体系。l国内外发表论文4篇。二、研究的关键科学问题、主要研究内容与进展1、研究的关键科学问题l水生植被的生态系统功能和湖泊稳态转换的动力学l湖泊生态系统稳态转换原理2、主要研究内容n不同稳态阶段的生态系统结构的定量表征；n草型清水稳态的生态系统临界参数；n稳态转换的机制和驱动因素及湖泊稳态转换的生态系统调控原理；n周丛藻类及其生产力在蓝藻水华暴发和湖泊稳态转换中的作用。3、研究进展与主要结果（一）、不同稳态阶段的生

4、态系统结构的定量表征（1）野外工作本年度，对湖北、湖南、江西、安徽、江苏的15个湖泊及10个池塘开展了2至4次调查（其中有两个为常年监测湖区），样点200余个，调查湖泊总面积超过7000km2。研究内容包括理化特征、浮游植物、浮游动物、底栖动物、水生植物等。（2）富营养湖泊理化特征本年度所采湖泊大多数为富营养化藻型湖泊，亦有部分草型湖泊。还包括因受严重污染从草型湖泊正急速转变为藻型湖泊的典型和超富营养化的池塘。各水体的基本参数见表1。表1.研究水体的基本参数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标准差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）藻类优势的限制与驱动因子分析分析了封闭性水体中叶绿素a含量与物理因子、化学因子及生物因子的关

6、系，发现营养盐是影响藻类优势的限制因子（图1,2）。其中TP浓度最为关键，将作为控制藻类优势的驱动因子。图1.叶绿素a含量与TP浓度的关系图2.叶绿素a含量与TN浓度的关系（4）沉水植物优势的限制与驱动因子分析从大尺度上分析了水体中沉水植物生物量与各种环境因子的关系，发现透明度－水深之比及TP浓度为影响沉水植物优势的限制因子（图3,4）。其中TP浓度通过对藻类的作用影响着水体光照强度，因子TP浓度将作为增强沉水植物优势的直接控制指标。图3.沉水植物生物量与透明度－水深之比的关系图4.沉水植物生物量与TP浓度的关系（6）底栖动物模型研究对不同营养水平湖泊的底栖动物与环境因子进行了回归分析（见图

7、5-7）。log(Dtot)=10.63+1.541log(NO2)r=0.87p=0n=18图5.超富营养湖泊底栖动物密度与水体亚硝酸氮浓度的关系log(Btot)=4.13+1.09log(NO2)r=0.83p=0n=18图6.超富营养湖泊底栖动物生物量与水体亚硝酸氮浓度的关系log(Dtot)=10.63-3.42TPr=-0.76p=0n=18图7.超富营养湖泊底栖动物密度与水体总磷浓度的关系超富营