氮濃度升高對(duì)螺-附著藻-沉水植物關(guān)系的影響及其機(jī)理研究.pdf

1、在富營(yíng)養(yǎng)湖泊中，著生于沉水植物表面的附著藻會(huì)抑制沉水植物的生長(zhǎng)，螺對(duì)附著藻的牧食則可減輕這種影響，從而促進(jìn)沉水植物生長(zhǎng)，因此，螺—附著藻—沉水植物關(guān)系成為維持富營(yíng)養(yǎng)湖泊沉水植物發(fā)展的重要機(jī)制。在氮負(fù)荷較高的富營(yíng)養(yǎng)湖泊，沉水植物往往極為稀少，其機(jī)理尚不清楚。氮濃度升高可能會(huì)改變附著藻的元素組成（氮磷比升高），結(jié)果使得主要以附著藻為食的螺生長(zhǎng)率降低，從而可能導(dǎo)致附著藻生物量增加，進(jìn)而抑制沉水植物生長(zhǎng)。為驗(yàn)證上述假設(shè)，本研究通過受控實(shí)驗(yàn)，分析

2、附著藻氮磷比對(duì)氮濃度增加的響應(yīng)，闡明附著藻氮磷比對(duì)螺類生長(zhǎng)的影響及其機(jī)理；通過湖泊原位實(shí)驗(yàn)，分析附著藻氮磷比對(duì)螺—附著藻—沉水植物關(guān)系的影響，進(jìn)而探討氮濃度升高對(duì)富營(yíng)養(yǎng)湖泊沉水植物的影響機(jī)理。研究成果不僅可以豐富生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)理論，還可為揭示淺水湖泊沉水植物消失和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)理提供依據(jù)，此外對(duì)富營(yíng)養(yǎng)湖泊的生態(tài)修復(fù)也有啟示意義。本文研究得到以下結(jié)論：
　　1.在室外受控實(shí)驗(yàn)條件下，研究了不同密度（0，150，450 ind·m-2）紋

3、沼螺（Parafossarulus striatulus）對(duì)沉水植物苦草（Vallisneria spiralis）生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，螺類牧食活動(dòng)促進(jìn)了苦草生長(zhǎng)，與無螺對(duì)照組相比，低密度螺處理組中苦草的相對(duì)生長(zhǎng)率、株高均增加了20％；高密度組中苦草的相對(duì)生長(zhǎng)率、葉片數(shù)和株高分別增加了28%、15%和27%。分析認(rèn)為，紋沼螺通過牧食活動(dòng)降低植物葉片上附著生物干重,從而促進(jìn)了苦草生長(zhǎng)。本研究豐富了螺-草互利關(guān)系的研究?jī)?nèi)容，有助于加深理解

4、水生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的生態(tài)關(guān)系。
　　2.在室外受控實(shí)驗(yàn)條件下，研究了水體氮濃度升高（2 mg·L-1、4 mg·L-1、6 mg·L-1、8 mg·L-1和10 mg·L-1）對(duì)附著藻生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：附著藻的生長(zhǎng)可劃分4個(gè)階段：遲緩期（0~7天）、對(duì)數(shù)期（7~21天）、穩(wěn)定期（21~28天）和衰亡期（28~35天）。隨著水體氮濃度（2~6 mg·L-1）升高，附著藻的生物量和生長(zhǎng)率呈增加趨勢(shì)，在氮濃度為6 mg·L-1時(shí)達(dá)

5、到最大值，氮濃度高于6 mg·L-1時(shí)則降低。附著藻氮含量與水體氮濃度呈顯著相關(guān)（其回歸方程為y=-0.0044x4+0.0929x3-0.6529x2+1.9137x，R2=0.94）。隨著水體氮濃度的升高，附著藻氮含量呈現(xiàn)先增加（水體氮濃度為2~8 mg·L-1）后降低（>8 mg·L-1）的趨勢(shì)，最大值在氮濃度為8 mg·L-1。附著藻氮磷比隨著水體氮濃度的升高，增加到氮濃度為6 mg·L-1后降低。分析認(rèn)為，附著藻生長(zhǎng)速率和體內(nèi)

6、化學(xué)元素含量在一定范圍內(nèi)隨著水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的升高而增加，當(dāng)水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度超過一定范圍時(shí)，兩者反而降低。本研究有助于揭示氮濃度升高的水體營(yíng)養(yǎng)鹽與附著藻之間的生態(tài)關(guān)系。
　　3.在受控實(shí)驗(yàn)條件下，研究了水體氮濃度升高（1 mg·L-1、4 mg·L-1、7 mg·L-1）培養(yǎng)下的不同氮磷比的附著藻對(duì)淡水螺生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：4 mg·L-1水體氮濃度處理組的附著藻氮、碳含量均高于1 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，1 mg·L

7、-1的水體氮濃度處理組的附著藻氮、碳含量最低。水體氮濃度為4 mg·L-1時(shí)，附著藻碳氮比均低于1 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，水體氮濃度為1 mg·L-1時(shí)附著藻碳氮比達(dá)最大值。附著藻氮含量的變化與螺氮含量的變化之間存在顯著正相關(guān)性（其回歸方程為y=2.0003x+2.8174，R2=0.769）。4 mg·L-1水體氮濃度處理組的螺氮、碳含量均高于1 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，1 mg·L-1的水體氮濃度處理組

8、的螺氮、碳含量最低。水體氮濃度為4 mg·L-1時(shí)，螺碳氮比均低于1 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，水體氮濃度為1 mg·L-1時(shí)螺碳氮比達(dá)最大值。水體氮濃度為1 mg·L-1處理組的螺生長(zhǎng)率和體長(zhǎng)均高于4 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，4 mg·L-1處理組的螺生長(zhǎng)率和體長(zhǎng)最低。分析認(rèn)為，附著藻中氮元素含量的升高在一定范圍內(nèi)隨著水體氮濃度的升高而升高，附著藻植物體氮含量與螺體內(nèi)氮含量變化一致，螺食物（附著藻）中的氮含量

9、增加時(shí)，螺體內(nèi)氮含量也隨之增加。這種附著藻中化學(xué)元素組成的改變導(dǎo)致的環(huán)棱螺食物（附著藻）質(zhì)量的下降，可能是抑制螺的生長(zhǎng)發(fā)育的重要原因。本研究有助于加深理解食物質(zhì)量對(duì)牧食者生長(zhǎng)發(fā)育的作用關(guān)系，揭示氮濃度升高的水體中附著藻與螺之間的生態(tài)關(guān)系。
　　4.本文設(shè)計(jì)雙因子（氮負(fù)荷升高；有無螺類）受控實(shí)驗(yàn)，研究了氮負(fù)荷升高（太湖正常氮負(fù)荷的三倍）對(duì)螺-附著藻-苦草關(guān)系的影響。結(jié)果表明，氮負(fù)荷升高處理明顯提高了水體總氮、總?cè)芙獾?，葉綠素a等指標(biāo)

10、的含量，顯著增加了附著生物干重，進(jìn)而抑制了苦草生長(zhǎng)，與正常氮負(fù)荷處理組相比，三倍氮負(fù)荷處理組中苦草的相對(duì)生長(zhǎng)率、株高和葉片數(shù)分別降低了33%、25%和13%。環(huán)棱螺降低了附著生物干重和水體葉綠素a含量，明顯促進(jìn)了苦草生長(zhǎng)。氮負(fù)荷升高和環(huán)棱螺存在對(duì)水體各項(xiàng)理化指標(biāo)、附著生物干重和苦草的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均無交互作用。此外，氮負(fù)荷升高還降低了環(huán)棱螺的生長(zhǎng)速率。分析認(rèn)為，氮負(fù)荷升高對(duì)沉水植物生長(zhǎng)的抑制機(jī)理主要體現(xiàn)在浮游藻類與附著生物生物量增加的抑制