淡水浮游植物稳定碳同位素分馏及调控机制

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1、淡水浮游植物稳定碳同位素分馏及调控机制Mechanismsandcontrollingfactorsofstablecarbonisotopefractionationbyphytoplanktoninfreshwater学科专业：环境科学作者姓名：韩琼指导教师：王宝利教授天津大学环境科学与工程学院二〇一七年十二月摘要浮游植物驱动水体碳循环，其稳定碳同位素组成对于理解全球碳的生物地球化学循环具有重要的意义。喀斯特河流筑坝后形成的梯级水库包括了不同演化阶段的浮游植物群落结构，是研究淡水浮游植物碳同位素分馏的理

2、想场所。本文结合喀斯特蓄水河流水体碳循环机制及环境因子研究了乌江梯级水库藻类的碳同位素分馏过程及控制机制，其主要结论如下：1）研究区域整体水温（T）随气温呈现明显的季节性变化，溶解氧（DO）的时间变化趋势与T相反，pH季节性变化不明显。T、DO与pH均呈现库区大于下泄水的特征。水体CO2浓度、溶解无机碳（DIC）、颗粒有机碳（POC）浓度及δ13C1313POC、δCDIC的时空变化较明显。δCPOC在暖季相对于冷季来说偏正，水库坝前水的δ13C13POC较河流点的δCPOC偏负。2）研究区域浮游植物群落结

3、构具有明显的时空变化特征。2011-2012年，夏季以蓝藻、硅藻和甲藻为主，其他季节以蓝藻和硅藻为主。其中乌江渡水库和红枫水库以蓝藻为主，河流以及其他水库均以硅藻为主。2015-2016年，春季以甲藻为主，其他季节以硅藻为主。其中乌江渡水库以甲藻为主，河流以及其余水库以硅藻为主。3）浮游植物稳定碳同位素分馏εp具有明显的时空变化，研究区域内εp变化范围为8.94‰⁓21.76‰，均值为14.18‰。暖季分馏较冷季分馏大，红枫水库较其他水库的εp要大。εp与水温、pH、叶绿素浓度、Chl/CO2、蓝绿藻生物量

4、均显著正相关，与CO2浓度显著负相关，与表征光合作用效率的参数Fv/Fm关系不明显。这表明乌江梯级水库浮游植物随水温升高，生物量增加，消耗的CO2量增大，最终导致了εp的变大。关键词：浮游植物，同位素分馏，光合作用，碳循环，环境因子，乌江IABSTRACTPhytoplanktondrivesaquaticcarboncycleanditsstablecarbonisotopecomposition(δ13Cphyto)isofgreatsignificanceforunderstandingtheglob

5、alcarbonbiogeochemicalcycle.Thecascadereservoirsformedafterdamminginkarstriverincludedifferentphytoplanktoncommunitystructuresindifferentevolutionstagesandaretheidealplaceforstudyingthecarbonisotopefractionationbyphytoplanktoninfreshwater.Inthispaper,mecha

6、nismsandcontrollingfactorsofcarbonisotopefractionationbyphytoplanktoninWujiangcascadereservoirswasstudiedbycombiningthemechanismofcarboncycleinkarstimpoundingriverandenvironmentalfactors.Themainconclusionsareasfollows:1)Thewatertemperature(T)inthestudyarea

7、showedobviousseasonalchangeswithairtemperature.Thevariationtrendofdissolvedoxygen(DO)wasoppositetothatofTandtheseasonalvariationofpHwasnotobvious.T,pH,DOinthereservoirwereallhigherthanthoseinthereleasedwater.TheconcentrationofCO2,dissolvedinorganiccarbon(D

8、IC)andparticulateorganiccarbon(POC),δ13C13POCandδCDICallshowedobvioustemporalandspatialvariations.δ13CPOCinthewarmseasonsweremorepositivethanthatinthecoldseasons.δ13CPOCinthereservoirwasmorenegativethanthatin