氮、磷、硅、铁对小兴凯湖夏季浮游植物生长的影响

摘要

水华形成的原因是水体富营养化，淡水湖泊水华爆发将导致生态系统结构变化和功能退化，而形成生态灾害。本文在小兴凯湖浮游植物调查的基础上通过室内试验，控制分析不同浓度的N、P、Si和铁螯合剂(EDTA-Fe)对小兴凯湖自然浮游植物群落影响。采用正交试验法设计，对浮游植物进行定性和定量分析，计算浮游植物的生长速率和世代时间。探讨浮游植物与营养盐之间的相关性，为小兴凯湖水域的保护与管理及其它淡水湖泊的保护提供参考性的科学依据。
　　研究显示，室内培养共培养获得七门浮游植物共计76种及变种，其中绿藻门种数最多为38种，硅藻门18种，蓝藻门10种，其它各门合计为10种。与天然水体中浮游植物群落结构略有不同，对小兴凯湖天然水体浮游植物鉴定，共8门55种及变种，其中硅藻门种数最多20种，绿藻门次之16种，蓝藻门9种，其它门9种。这可能是由于添加了不同浓度的营养盐所致，使浮游植物群落结构发生了改变。数据分析显示，在施加氮浓度为32μmol/L、磷浓度为2μmol/L、硅浓度为0.3μmol/L、EDTA-Fe浓度为9μmol/L时，浮游植物种数最多为47种;施加氮浓度为8μmol/L、磷浓度为0.5μmol/L、硅浓度为0.3μmol/L、EDTA-Fe浓度为5μmol/L时次之，浮游植物种数为44种;在施加氮浓度为16μmol/L、磷浓度为0.1μmol/L、硅浓度为3μmol/L、EDTA-Fe浓度为9μmol/L时，浮游植物种数最少为25种。
　　本次实验共发现优势种12种，第3组和第16组优势种最多，为8种，此时施加EDTA-Fe含量均为最高9μmol/L;第12、14组次之，有7种优势种;第11组最少，为3种。华美色金藻、颗粒直链藻极狭变种和梅尼小环藻在每组实验中都是优势种，华美色金藻和梅尼小环藻的优势度最高。
　　实验中每组浮游植物的丰度和生物量存在差异。从各组浮游植物平均丰度来看，第8组平均浮游植物丰度最大，此时培养液浓度属于低氮、高磷、高硅和EDTA-Fe偏高条件下。第5组平均浮游植物丰度最小，此时培养液浓度属于低氮、低EDTA-Fe、高磷和硅偏高条件下。从各组浮游植物平均生物量来看，第8组平均浮游植物生物量最大;第1组平均浮游植物生物量最小，此时培养液中施加营养盐浓度均为最低水平。
　　通过研究发现，淡水浮游植物对营养盐的需求与海洋中浮游植物的需求不同。大洋高营养盐低叶绿素海域表现为铁限制，而淡水湖泊中铁的本底值远高于大洋中，铁不会成为浮游植物生长的限制因子，而且在富营养化的淡水水域氮磷值也远高于海洋。
　　本次通过对小兴凯湖浮游植物室内培养，在施加不同浓度的氮、磷、硅、EDTA-Fe的条件下，研究浮游植物的生长速率和世代时间。结果表明，在12天的培养期内，N、P、Si、EDTA-Fe四因素对浮游植物生长的影响顺序为:P＞Si＞N＞EDTA-Fe。由方差分析结果得知，对促进浮游植物生长的每个因素的最佳水平为:当培养液中施加氮的浓度为32μmol/L时藻类生长状态好，为最佳水甲，属于高N型;当培养液中施加磷的浓度为1μmol/L时藻类生长状态好，为最佳水平，属于磷浓度偏高型;当培养液中施加硅的浓度为0.3μmol/L时藻类生长状态好，为最佳水平，属于低硅型;当培养液中施加EDTA-Fe的浓度为3μmol/L时藻类生长状态好，为最佳水平，属于低铁型。

目录

摘要

1 绪论

1．1 水华简介

1．1．1 水华生物类型

1．1．2 水华发生原因

1．1．3 水体富营养化

1．1．4 水华的危害

1．2 常量营养盐在浮游植物生长中的作用

1．2．1 氮营养盐

1．2．2 磷营养盐

1．2．3 氮磷比对浮游植物生长的影响

1．2．4 硅营养盐

1．3 铁对浮游植物生长影响

1．3．1 铁在生物过程中的作用

1．3．2 不同形态的铁对浮游植物生长的影响

1．3．3 浮游植物吸收铁的方式

1．3．4 铁对浮游植物群落组成的影响

1．3．5 铁对浮游植物吸收营养盐的影响

1．4 研究目的和意义

2 研究区概况与研究方法

2．1 研究区概况

2．2 样品的采集与培养

2．2．1 浮游植物样品采集

2．2．2 营养盐梯度的设置

2．2．3 藻种的培养

2．2．4 浮游植物的计数

2．2．5 浮游植物优势种的测定

2．2．6 藻细胞种群生长率和世代时间的测定

2．3 数据处理与分析

3 浮游植物群落结构特征

3．1 浮游植物的种类组成与数量分布

3．1．1 小兴凯湖浮游植物种类组成

3．1．2 室内培养浮游植物种类组成

3．1．3 浮游植物种类组成随实验梯度的变化

3．2 浮游植物丰度特征

3．2．1 不同营养盐浓度下浮游植物丰度差异

3．2．2 不同营养盐浓度下浮游植物丰度周期变化

3．3 浮游植物生物量特征

3．4 不同营养盐浓度下浮游植物的常见种和优势种

3．5 讨论

3．5．1 氦、磷、硅、铁对浮游植物数量分布的影响

3．5．2 氮、磷、硅、铁对浮游植物丰度和生物量分布的影响

3．6 本章小结

4 氮、磷、硅、EDTA-Fe对浮游植物生长的影响

4．1 氮、磷、硅、EDTA-Fe对浮游植物影响的主次因素

4．2 氮、磷、硅、EDTA-Fe的最佳水平

4．3 讨论

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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