1、文库下载 免费文档下载http:/ 31 卷第 20 期 2011 年 10 月生态学报 ACTAECOLOGICASINICAVol31，No20Oct ，20112011，31（20）：6167-6173苏玉萍，林慧，钟厚璋，林佳，陈静富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子生态学报，LinH，ZhongHZ，LinJ，ChenJFactorsregulatingrecruitmentofMicrocystisfromthesedimentsoftheeutrophicShanzaiReservoirActaEcologicaSuYP，Sinica，2011，31（20）：6167-61
2、73富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子苏玉萍1，2，*，林11文库下载 免费文档下载http:/ 1佳，陈静1（1福建师范大学环境科学与工程学院，福州 350007；2福建省高分子材料重点实验室，福州 350007）摘要：山仔水库作为福建省福州市重要的饮用水水源地之一，从 2000 年起每年都周期性爆发蓝藻门微囊藻属（Microcystis）水华？假设山仔水库底泥中存现象，特别是在温暖的季节。对于这个富营养化水库，是否在沉积物中存在蓝藻门微囊藻的“种源”在蓝藻门微囊藻休眠体，一定的环境条件能够促进蓝藻门微囊藻的复苏。研究于 2009 年 12 月采集水库大坝断面 5 根柱状沉 pH 值
3、、采用正交试验的方法，模拟了温度、光照、营养盐、物理扰动和浮游动物（膨大肾形虫）等环境因子对山仔水库沉积积物，物中蓝藻门微囊藻的复苏响应。结果表明，底泥中存在着一定数量的底栖动物和硅藻、蓝藻和绿藻等微藻，从实验结束后沉积可以判断在适宜的环境条件下，蓝藻门微囊藻能够复苏并上浮到上覆物中微囊藻数量的减少和上覆水体中微囊藻数量的增加，水体中。正交实验显著性分析表明，温度是沉积物蓝藻门微囊藻复苏的重要影响因子，光照次之，上覆水体的 pH 值、营养盐、物理扰动和浮游动物干扰对沉积物蓝藻门微囊藻的复苏影响作用不显著，升温有利于http:/ 沉积物中微囊藻的复苏。关键词：沉积物；微囊藻；复苏；山仔水库Fac
4、torsregulatingrecruitmentofMicrocystisfromthesedimentsoftheeutrophic文库下载 免费文档下载http:/ ，LINHui1，ZHONGHouzhang1，LINJia1，CHENJing11EnvironmentalScienceandEngineeringCollege，FujianNormalUniversity，Fuzhou350007，China2KeyLaboratoryofPolymerMaterialsofFujianProvince，Fuzhou350007，ChinaAbstract：Shanzaireserv
5、oirisoneofthedrinkingwatersourcestoprovide023millionpeoplelivinginFuzhouCity，Fujianprovince，ChinaTherehasexcessiveblue-greenalgaegrowthinthisreservoirfrom2000especiallyinthewarmerseasonsManyspeciesofalgaecanliveonsedimentsduringconditionsunsuitableforgrowthThisistrueformostblue-greenalgae，someofwhic
6、hdevelopassurfacewaterblooms，suchasAnabaenaandAphanizomenonproduceakinetesformingseedbankswhichcansurviveonsedimentsofwaterbodiesforoverwinteringAlthoughthetoxicblue-greenalgaeMicrocystisdoesnotproduceanyspecializeddormantcellslikehttp:/ 免费文档下载http:/ ；福建省教育厅科学研究基金（JB07074） ；福建师范大学本科生课外http:/ 创新项目（BK
7、L2010-039）收稿日期：2011-04-20；修订日期：2011-07-11*通讯作者 CorrespondingauthorE-mail：ypsufjnueducn6168 生态学报 31 卷recruitmentofMicrocystis，thesecondoneisthelightintensityTheeffectsoftheoverlyingwaterpH，nutrient，physicaldisturbanceandzooplanktonontherecruitmentofMicrocystisfromsedimentswerenotobviousReinvasionwasq
8、uantifiedbythediminutionofbenthicMicrocystisabundance，andmoreover，bytheincreaseofMicrocystisinthewatercolumnOurresultsfromthelaboratoryexperimentsuggestthattheMicrocystisinthesedimentcouldrecruitandfloatuptothewatersurfacewhichsupportourhypothesisthatthesedimentistheimportantseedbanksandprovidethein
9、oculaforMicrocystisbloomsinShazaiReservoirandtemperaturewasthemostsignificantenvironmentalfactorregulatingtherecruitmentofMicrocystisfromthesedimentTheresultswouldprovideascientificreferenceforcontrollingMicrocystisbloomintheShanzaireservoirKeyWords：sediment；Microcystis；recruithttp:/ 免费文档下载http:/ 4
10、个过7-8即下沉和越冬（休眠） 、复苏、生物量增加、上浮聚集并形成水华，并认为在不同的阶段，藻类的生理特性不程，同，影响其发展的主导生态因子也不相同。蓝藻在生长环境不利时会在沉积物表面积累，进入休眠状态，“复苏”等到环境条件适宜时，开始生长，迁移到水中，这便是所谓的现象，这种生长策略可以使蓝藻度过生9长环境恶劣的时期，从而为种群再生长提供必需的“种源” 。蓝藻中的鱼腥藻和束丝藻能够产生孢子作为越冬的种子库，而产毒蓝藻如微囊藻不产生孢子，微囊藻能够以营养细胞状态聚集在沉积物中度过秋天和冬已有研究表明，蓝藻的复苏与温度、光照、溶解氧以及营养盐天。休眠的蓝藻复苏受到许多环境因素的影响，有着密切的联系
11、10-13。目前国内对蓝藻“水华”形成机理和控制策略的研究主要集中于夏季，对于蓝藻春季文库下载 免费文档下载http:/ 微囊藻复苏的关键因子，对于进一步认识山“水华”仔水库的发生机理，进而采取有针对性的控制措施，制定合理的水源地水资源管理目标提供科学的参考。1研究区域概况山仔水库位于敖江中游段，中心地理位置为北纬 261751，东经 1192135。该水库于 1994 年 11 月建32水库调节库容 106 亿 m，水面面积 6639km，平均水深 25m，坝头最深处约 50m。1997 年福州市人成发电，民政府确定敖江为福州市的第二饮用水源。从 2000 年开始，山仔水库出现富营养化现象，
12、在库湾水浅流缓的 aquae）为优势种群的水华，水华多发生在春末夏季和初秋，具有明显地方爆发了以蓝藻门水华微囊藻（Mflos-的季节性特点。221实验部分样品的采集文库下载 免费文档下载http:/ 2009 年 12 月，在山仔水库湖泊区大坝断面（262024N，在便携式全球定位系统 GPS 导航下，48E） ，利用奥地利进口不锈钢柱状采泥器，采集 5 管 50cm 柱状沉积物。现场将其中 1 管沉积物按 01cm、13cm、35cm、57cm、79cm 切割，并分别保存于密封袋中，带回实验室，置于 4冰箱保存一周。用于带回实验室后立即经纤维滤膜（045m）过滤，然后将模拟实验的水库底层原水
13、的采集与沉积物采集同步，水样放入 4下冰柜中避光保存。20 期苏玉萍等：富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子 6169图 1Fig1山仔水库地理位置ThelocationofShanzaiReservoir22 沉积物和水体微藻分析13cm、35cm、57cm、79cm 切割的沉积物，分别称取 1g 的新鲜沉积物样品，置于干将按 01cm、净的小烧杯中，加 100mL 蒸馏水充分混匀，静置 1min 后，取上部液体 30mL 转移入标记好的试剂瓶中，加入若干滴鲁哥式碘液（15mL/L）固定。计数前将固定样混匀，用移液枪移取http:/ 置于计数框（20mm20mm）中，在生物显微镜下，以
14、 1040 倍进行视野法计数，分析沉积物各种微藻的数量（个/g 底泥湿重） ，每个样品做 3 个平行分析，结果以平行样偏差不超 15%的平均值表示。文库下载 免费文档下载http:/ 5 层进行切割，分别是 01cm、切割完的样品分别保存于密封袋中，用于比较实验前后沉积物中微囊藻丰度的变化。用 01mL 计数框观察 100 个视野里各种藻类的数量，并通过公式（1）换算得出水柱中藻类的数量。N=(AVSnA0V)（1）N 为每升水样中复苏藻类数量个/L；A 为计数框的面积/mm2；A0 为计数面积/mm2，式中，即视野数视野面积；VS 为 1L 原水样浓缩后的计数样品的体积/mL；V 为计数框体
15、积/mL；n为计数所得藻类的数目。23正交实验设计将 010cm 沉积物样品充分混匀后，分别称取 25g 置于 16 个（设置两组平将采集到的其余4 管沉积物，行）自制的底面直径 5cm，高 20cm 柱状有机玻璃模拟装置中。每个模拟柱中装入 350mL 纤维滤膜（045m）过滤的底层原水或培养液，设定条件培养 40d 后，将装置内的 350mL 水样移出，加入鲁哥试剂固定，采用 01mL 的计数框进行视野法计数，并观察微囊藻的形态大小，计数 3 组平行样，取培养结果偏差不超 15%的分析结果的平均值进行分析。pH、本研究选取温度、光照、营养盐、物理扰动、浮游动物干扰这 6 个因素，每个因素设
16、 2文库下载 免费文档下载http:/ L8（2）正交设计，因素水平表见表 1，结果进行显著性 F 检验。1）根据山仔水库近 3a 监测数据，不同季节沉积物上覆水的温度变化范围在为 1015，因此设置温度 9和 18两个水平；2）设计了黑暗及微弱光照条件：黑暗条件即将整根模拟柱用牛皮纸包裹遮光，微弱光照条件为在 2400lx 照度 http:/ 下，将模拟柱用牛皮纸包裹遮光，保留培养柱上段透光，光暗比为 12h12h；6170 生态学报 31 卷3）根据历年数据，山仔水库不同季节沉积物上覆水的 pH 值变化范围在 6575 之间，用 004mol/L 的盐酸和 004mol/L 的氢氧化钠调节
17、初始培养液的 pH 值，设置 pH 值为60 和 80 两个水平；4）培养柱中的上覆水采用 045 微米滤膜过滤后的水库上覆原水和 BG11 溶液（BG11 培养基配方由中国科学院水生生物研究所淡水藻种库（FACHB）提供） ，考察上覆水培养基对微囊藻复苏的影响；5）考虑到下层水体可能受到水库开闸放水等因素影响，设计了无扰动（静置培养）和扰动（每天用摇床低速扰动 3 次，每次半小时，其余时间静置）条件；6）设计了添加用稻杆浸出液富集的山仔水库沉积物上覆水体中的土著浮游动物膨大肾形虫（Colpodainflata）和不添加浮游动物的条件。文库下载 免费文档下载http:/ 1Table1水平 L
18、evel12正交实验因素水平表Factorsleveltableoforthogonalexperiment因素 Factor温度/TemperatureA918光照/lxLightintensityB无光照微光照pHC6080营养盐 NutrientDBG11 溶液过滤后原水扰动 DisturbanceE扰动无扰动浮游动物 ZooplanktonF 有添加无添加文库下载 免费文档下载http:/ 2 所示。山仔水库沉积物山仔水库冬季沉积物中底栖动物和微藻种类见表 2，中底栖动物主要包括螅状单缩虫（Carchesiumpolypinum） 、褶累枝虫（Epistylisphttp:/ 、尖尾疣
19、毛轮虫（Synchaetastylata） 、独角聚花轮虫（Conochilusunicornis）和无节幼体（Nauplius） 。微藻的种类主要有硅藻门（Bacillariophyta） 、蓝藻门（Cyanophyta） 、绿藻门（Chlorophyta）以及隐藻门（Cryptophyta） 、裸藻门表 2Table2山仔水库沉积物中底栖动物与藻类的主要种类MainspeciesofzoobenthosandalgaeinthesedimentoftheShanzaiReservoir螅状单缩虫 Carchesiumpolypinum 褶累枝虫 Epistylisplicatils尖尾疣毛
20、轮虫 Synchaetastylata 独角聚花轮虫 Conochilusunicornis 无节幼体 Nauplius底栖动物 Zoobenthos藻类 Algae文库下载 免费文档下载http:/ Melosiradistans梅尼小环藻 Cyclotellameneghiniana颗粒直链藻最窄变种 Melosiragranulatavarangustissima 舟形藻 Naviculasp纤细月牙藻 Selenastrumgracile 小形月牙藻 Selenastrumminutum 瑞尖月牙藻Selenastrumwestii 弓形藻 Schroederiasetigera针形纤
21、维藻 Ankistrodesmusacicularis 微囊藻（散状细胞）Microcystissp固氮鱼腥藻Anabaenaazotica 小颤藻 Oscillatoriatenuis不整齐蓝纤维藻 Dactylococcopsisirreguloris 卵形隐藻 Cryptomonasovata 啮蚀隐藻Cryptomonaserosa 尖尾蓝隐藻 Chroomonasacuta 囊裸http:/ 藻Trachelomonassp角甲藻 Ceratiumhirundinella绿藻门 Chlorophyta蓝藻门 Cyanophyta隐藻门 Cryptophyta 裸藻门 Euglenop
22、hyta 甲藻门 Pyrrophyta20 期苏玉萍等：富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子 6171文库下载 免费文档下载http:/ 个/g 底泥湿重，其次是鱼腥藻、颤藻和不整齐蓝纤蓝藻门（主要包括微囊藻、5 维藻） ，密度达到 10 个/g 底泥湿重。表层沉积物中微6表层到次表层藻的数量达到 42010 个/g 底泥湿重，57cm 处出现一个高值，有较为明显的下降趋势，微藻表明不同深度沉的数量达到28510 个/g 底泥湿重，有待结合水库的沉积速率积物生物量积累的年度差异，进一步分析。32正交试验结果分析正交实验的结果见表 3。在本次实验中，考察指标密度越大，代表微囊是复苏到上覆水
23、体的微囊藻密度，R 藻对相应环境条件的复苏响应越好，由表 3 可看出，温度R 光照R 扰动RpHR 浮游动物R 营养盐，本设计实验中，沉积物中微囊藻复苏的最佳条件是：18、pH=6、BG11 营养液、微光照、扰动及无额外添加浮游动物条件。表 3Table3NO12345678K1K2 极差 R文库下载 免费文档下载http:/ 2山仔水库沉积物不同深度微藻丰度6:/ 列号 D12121212801108782108191107E12122121952108631108321108F12211221779108779108252107空列 null122121126781089051082261
24、08文库下载 免费文档下载http:/ Sequence 优方案 OptimalSSj3571016156101611010154571013ABECFDA2B2C1D1E1F212910167911013641101532 影响因素显著性检验与分析温度和光照对沉积物中微囊藻复苏有显著影响，且正交实验各因素方差分析的结果见表 4。结果显示，温度对复苏的影响比光照更显著，即温度为山仔水库沉积物中微囊藻的复苏最主要影响因素，文库下载 免费文档下载http:/ pH、营养盐、扰动和浮游动物对沉积物中微囊藻的复苏影响作用不显著，高温和光照有利于沉积物中微囊藻的复高温和光照条件下，沉积物中蓝藻数量下降约
25、为 60%，从总体上看，表层苏。从复苏后沉积物镜检结果来看，（01cm）微囊藻数量减少的较多，底层数量保持比较平衡，说明沉积物表层微囊藻比较容易复苏上浮到水有待进一步探讨。体中。而沉积物中其他种类的微藻与蓝藻的种间竞争也影响着蓝藻的复苏 http:/ ；温度升高至一定水平，浮力，微囊藻进入沉积物微囊藻的细胞恢复生长，消耗糖分，使得细胞浮力增6172 生态学报 31 卷14“复苏” 。因此，大开始上浮至水体，则表现为微囊藻的温度成为控制微囊藻休眠与复苏的重要因素。蓝藻细胞体内除了含有叶绿素外，还含有特异的藻胆蛋白，使其能够利用其他藻类所无法利用的绿、黄、7橙光（500600nm） ，从而在沉积物
26、中仍保持着光合作用，维持细胞活性。但沉积物中的蓝藻复苏仍需要一定的光照条件，已有研究表明，冬季浅水区（水深 12m）蓝藻的复苏量与复苏率明显高于深水区（水深6m） 15 ，蓝藻的复苏需要通过光合作用提供足够的能量才能实现，因此，文库下载 免费文档下载http:/ 浓度关系不大。营养盐的浓度能够影响微囊藻的生本研究中微囊藻复苏与上覆水体中初始的 N、长12，P 营养盐与沉积物间隙水N、http:/ 营养盐之间处于动态平衡之中，但沉积物上覆水体中的 N、故营养盐对微囊藻复苏的影响也不显著。P 营养盐浓度，已有的研究结果显示，沉积物-水界面的 pH 值不仅影响沉积物上覆水体中的文库下载 免费文档下载http:/ CO2，促进微囊藻的光合作用，为微囊藻的复苏提供能量，但这个过程极为缓慢，所以其对微囊藻的复苏影响很小。表 4Table4差异源 NumberABECDe 误差 errorE总和 SumSS357101615610161291016110101545710131513763107911064110157181016正交实验各因素方差分析表文库下载 免费文档下载http:/ Significance*
