鲢鳙鲴组合系统控制富营养化水体中蓝藻活性和氮素迁移转化的研究

摘要

生物操纵技术是富营养化水体生态修复的重要方法之一，传统的生物操纵技术侧重于利用水生生物群落某一特定营养级的生态功能，忽略了完整生物链对富营养化水体的调控功能。为了在食物链不同水平上发挥生物种群对富营养化调控的功能，本论文在滤食性鲢鳙于水体上层控藻基础上，引入底层食有机碎屑鱼类—鲴鱼，构建鲴鱼与鲢鳙共存、生态位存在差异的特定生态功能的生物链，以鲢鳙鲴鱼为研究对象，通过室内和室外的实验模拟，利用叶绿素荧光技术和15N稳定同位素示踪技术，研究鲴鱼在控藻食物链中对鲢鳙粪便的摄食作用，以及对蓝藻活性及氮素迁移转化的影响，并在此基础上综合评价鲴鱼在生物操纵中的作用，旨在探明鲢鳙鲴联合操纵模式的机理，为实际应用提供科学基础研究。研究的主要结论如下:
　　(1)利用15N稳定同位素示踪技术开展室内模拟实验，研究鲴鱼对鲢鳙粪便的摄食吸收及对水质的影响。结果表明，鲴鱼可有效摄食吸收鲢鳙粪便，且不同组织的吸收率不同。总体上表现为δ15N（肠）＞δ15N（血）＞δ15N（尾鳍）＞δ15N（肌肉）。鲴鱼对鲢鳙粪便的摄食吸收作用，减少了粪便营养物质重新进入水体，有利于水质改善。实验后期，鲢鳙鲴组各营养盐浓度（除NO2-外）均显著低于鲢鳙组(P＜0.05)，至实验第20d时，鲢鳙鲴组TN、TP、NO3-、NH4+和PO43-浓度分别是鲢鳙组的59.04％、46.33％、32.12％、33.15％和45.42％。
　　(2)开展室内模拟实验，研究不同鱼类组合系统中粪便的沉积量、粪便中微囊藻的被消化率、粪便中氨基酸和总氮含量以及对粪便中微囊藻活性的变化，实验周期为14d。结果表明，鲴鱼与鲢鳙混养可以降低粪便的沉积量及提高对微囊藻的消化率。在第14d时，鲢鳙鲴组的沉积物含量是鲢鳙组的16.08％;鲢鳙鲴组微囊藻的被消化率，至实验结束达到85.9％，极显著高于鲢鳙组(P＜0.01）。鲢鳙组和鲢鳙鲴组粪便中的氨基酸和总氮含量相比未被摄食微囊藻减少率分别为33.17％、53.62％和34.97％、54.27％。同时，在鲢鳙控藻的基础上，混养鲴鱼可以降低粪便中微囊藻光能活性和生长活性，鲢鳙鲴组粪便中微囊藻的叶绿素荧光参数（除NPQ外）、Chl.a浓度及EPS含量在第5d后均显著低于鲢鳙组(P＜0.05)。
　　(3)开展室外模拟实验，研究鲴鱼与鲢鳙联合操纵对水环境的影响，并利用15N稳定同位素示踪技术，研究藻食颗粒来源氮素在不同鱼类组合中的迁移转化。结果表明，鲴鱼与鲢鳙混养加快了氮素的形态转化，加速氮素移出水体。实验后期，鲢鳙鲴组NH4+和δ15N（氨氮）均快速下降，而鲢鳙组则维持较高水平，鲢鳙鲴组各形态氮盐以及δ15N(氨氮)、δ15N（硝酸盐氮）均显著小于鲢鳙组(P＜0.05)。藻食颗粒来源有机氮的转化路径为先被转化为NH4+，再被转化为NO2-，然后转化成NO3-。实验过程中，鲢鳙鲴组NO2-和δ15N（硝酸盐氮）先增大后快速减小，且由相关性分析可知，鲢鳙鲴组NH4+与NO2-呈显著负相关(P＜0.05)。鲴鱼通过对底质的扰动提高了底质对粪便有机碎屑的吸附作用，减少粪便分解而造成对水体的污染，至第15d时，鲢鳙鲴组δ15N(底质沉积物）极显著大于鲢鳙组(P＜0.01)。
　　(4)室内和室外实验的研究结果均表明，放养鱼类均能有效地降低浮游藻类总生物量，提高水体透明度。室外实验研究表明，鲴鱼与鲢鳙对蓝藻的协同控制作用较好，但对绿藻协同控制作用不明显，实验结束时，鲢鳙鲴组内蓝藻的生物量是鲢鳙组的28.3％，明显低于鲢鳙组，但绿藻的生物量与鲢鳙组没有显著差异。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水体富营养化及蓝藻水华的危害

1．2 国内外防止蓝藻水华研究进展和现状

1．2．1 限制营养盐负荷

1．2．2 直接除藻灭藻

1．3 生物法控藻

1．3．1 微生物控藻

1．3．2 大型水生植物控藻

1．3．3 水生动物控藻

1．3．4 水生生物组合控藻

1．3．5 利用鲴鱼进行生物操纵控藻

1．4 课题的研究目的及意义

1．5 研究内容及技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2．1 材料

2．1．1 实验用鱼

2．1．2 实验用藻

2．1．3 实验装置

2．1．4 主要分析仪器和设备

2．1．5 主要化学试剂

2．2 研究方法

2．2．1 鲴鱼对鲢鳙粪便的摄食吸收及对水质的影响

2．2．2 鲴鱼的摄食作用对鲢鳙粪便的量及藻活性的影响

2．2．3 鲢鳙鲴联合操纵对水环境的影响及氮素迁移转化

第三章 鲴鱼对鲢鳙粪便的摄食吸收及对水质的影响

3．1 鲴鱼各组织的同位素比值变化

3．2 各鱼类组合营养盐浓度的变化

3．3 各鱼类组合Chl．a和SS的变化

3．4 本章小结

第四章 鲴鱼的摄食作用对鲢鳙粪便的量及藻活性的影响

4．1 各鱼类组合系统中藻密度及沉积物含量的变化

4．2 各鱼类组合系统中微囊藻的被消化率变化

4．3 各鱼类组合系统中粪便氨基酸组成的变化

4．4 各鱼类组合中粪便叶绿素荧光参数的变化

4．5 各鱼类组合中粪便Chl．a和EPS含量的影响

4．6 本章小结

第五章 鲢鳙鲴联合操纵对水环境的影响及氮素迁移转化

5．1 各鱼类组合营养盐浓度变化

5．2 各鱼类组合Chl．a和SS的变化

5．3 各鱼类组合浮游藻类种类及生物量的变化

5．4 各鱼类组合附着藻类生物量的变化

5．5 各鱼类组合生物相与非生物相同位素比值的变化

5．5．2 各鱼类组合δ15N(硝酸盐氮)的变化

5．5．4 各鱼类组合δ15N(底质沉积物)的变化

5．6 各鱼类组合中鱼类组织的同位素比值变化

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间研究成果