一座热带大型水库——镇海水库拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的季节动态及驱动因子分析

摘要

拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）因其具有较强的入侵性和具潜在的产毒能力而备受关注，但其种群动态与水华发生规律还有待阐明。为更好的了解拟柱孢藻优势形成的环境条件，我们以广东省江门市镇海水库为研究对象，从2014年11月-2016年12月间对其进行逐月采样，观测浮游植物群落组成和理化因子的季节动态，探讨拟柱孢藻优势形成原因。在此基础上，以镇海水库分离的拟柱孢藻为实验材料，开展不同无机磷浓度（7.13mg/L、0.64mg/L、0.03mg/L）和不同磷形态（磷酸氢二钾（K2HPO4）、焦磷酸钾（K4P2O7）、三聚磷酸钾（K5P3O10）、D-葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）、三磷酸腺苷（ATP）、环磷酸腺苷（cAMP））下的生长实验，结合碱性磷酸酶活性的同步测定，分析拟柱孢藻的磷利用策略。主要结果如下： 1.调查期间镇海水库温度变化在14.3℃-32.8℃之间，平均水温为24.9℃，常年温度较高；透明度常年较低，真光层与混合层之比平均值为0.36，因此浮游植物的生长在大多数时间受到光限制；总氮和总磷浓度分别在0.76mg/L-1.8mg/L和0.013mg/L-0.086mg/L间波动，水体中TN/TP比在37-243范围内，显著高于Redfield比（N/P=16），表明镇海水库全年均处于磷限制性状态。 2.镇海水库拟柱孢藻几乎常年占据优势，其生物量具有明显的季节变化，介于0mg/L-15.5mg/L（库中）、0mg/L-19.7mg/L（取水口）之间，平均值为6.6mg/L（库中）、6.3mg/L（取水口）。2015年3月-6月和2016年9月-10月拟柱孢藻生物量较高，最高值出现在2015年6月（库中为15.5mg/L；取水口为19.7mg/L），2016年2月-6月拟柱孢藻生物量极低，在0mg/L-0.007mg/L范围波动。长藻丝体出现在冬春季节，短藻丝体在夏秋季节占优势，藻丝体长度与水温呈极显著负相关（R2=0.611,n=21,P＜0.05（库中）;R2=0.733,n=21,P＜0.05（取水口））。多元逐步回归表明，拟柱孢藻生物量与Zeu/Zm、硝氮浓度具极显著负相关和总磷浓度具极显著正相关（R2=0.698,n=26,P＜0.01（库中）;R2=0.674,n=25,P＜0.01（取水口））。通过方差分解发现，这三种因子在拟柱孢藻生物量的季节变化中起着重要作用，对其共同解释的方差和为61%，但三种因素间对拟柱孢藻生物量的影响无显著差异。 3.室内实验表明，拟柱孢藻的比生长速率随无机磷浓度的减少而降低。拟柱孢藻可利用三种无机磷和三种有机磷进行生长，但在无机磷下的生长速度显著高于有机磷。拟柱孢藻在磷酸氢二钾中生长最好，焦磷酸钾次之，三聚磷酸钾最差，说明相对于多聚磷酸盐（焦磷酸钾和三聚磷酸钾）来说，正磷酸盐（磷酸氢二钾）是最易被拟柱孢藻吸收的磷源。在有机磷源中，拟柱孢藻在三磷酸腺苷中的比生长速率显著低于D-葡萄糖-6-磷酸和环磷酸腺苷。较高的磷浓度和无机磷源明显有利于拟柱孢藻数量的增长，但在该培养条件下碱性磷酸酶活性较低，而在低无机磷及有机磷作为磷源的情况下，拟柱孢藻的碱性磷酸酶活性迅速提高。上述结果表明拟柱孢藻可利用不同形态的磷，对有机磷的利用需碱性磷酸酶的参与，在无机磷限制条件下，拟柱孢藻可能会通过上调自身的碱性磷酸酶活性来利用环境中的有机磷。

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