氮濃度升高對螺-附著藻-沉水植物關系的影響及其機理研究.pdf

1、在富營養(yǎng)湖泊中，著生于沉水植物表面的附著藻會抑制沉水植物的生長，螺對附著藻的牧食則可減輕這種影響，從而促進沉水植物生長，因此，螺—附著藻—沉水植物關系成為維持富營養(yǎng)湖泊沉水植物發(fā)展的重要機制。在氮負荷較高的富營養(yǎng)湖泊，沉水植物往往極為稀少，其機理尚不清楚。氮濃度升高可能會改變附著藻的元素組成（氮磷比升高），結果使得主要以附著藻為食的螺生長率降低，從而可能導致附著藻生物量增加，進而抑制沉水植物生長。為驗證上述假設，本研究通過受控實驗，分析

2、附著藻氮磷比對氮濃度增加的響應，闡明附著藻氮磷比對螺類生長的影響及其機理；通過湖泊原位實驗，分析附著藻氮磷比對螺—附著藻—沉水植物關系的影響，進而探討氮濃度升高對富營養(yǎng)湖泊沉水植物的影響機理。研究成果不僅可以豐富生態(tài)化學計量學理論，還可為揭示淺水湖泊沉水植物消失和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換機理提供依據(jù)，此外對富營養(yǎng)湖泊的生態(tài)修復也有啟示意義。本文研究得到以下結論：
　　1.在室外受控實驗條件下，研究了不同密度（0，150，450 ind·m-2）紋

3、沼螺（Parafossarulus striatulus）對沉水植物苦草（Vallisneria spiralis）生長的影響。結果表明，螺類牧食活動促進了苦草生長，與無螺對照組相比，低密度螺處理組中苦草的相對生長率、株高均增加了20％；高密度組中苦草的相對生長率、葉片數(shù)和株高分別增加了28%、15%和27%。分析認為，紋沼螺通過牧食活動降低植物葉片上附著生物干重,從而促進了苦草生長。本研究豐富了螺-草互利關系的研究內(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)關系。
　　2.在室外受控實驗條件下，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）對附著藻生長的影響。結果表明：附著藻的生長可劃分4個階段：遲緩期（0~7天）、對數(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率呈增加趨勢，在氮濃度為6 mg·L-1時達

5、到最大值，氮濃度高于6 mg·L-1時則降低。附著藻氮含量與水體氮濃度呈顯著相關（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，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。分析認為，附著藻生長速率和體內(nèi)

6、化學元素含量在一定范圍內(nèi)隨著水體營養(yǎng)鹽濃度的升高而增加，當水體營養(yǎng)鹽濃度超過一定范圍時，兩者反而降低。本研究有助于揭示氮濃度升高的水體營養(yǎng)鹽與附著藻之間的生態(tài)關系。
　　3.在受控實驗條件下，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淡水螺生長的影響。結果表明：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，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時附著藻碳氮比達最大值。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，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時螺碳氮比達最大值。水體氮濃度為1 mg·L-1處理組的螺生長率和體長均高于4 mg·L-1和7 mg·L-1處理組，4 mg·L-1處理組的螺生長率和體長最低。分析認為，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，螺體內(nèi)氮含量也隨之增加。這種附著藻中化學元素組成的改變導致的環(huán)棱螺食物（附著藻）質(zhì)量的下降，可能是抑制螺的生長發(fā)育的重要原因。本研究有助于加深理解食物質(zhì)量對牧食者生長發(fā)育的作用關系，揭示氮濃度升高的水體中附著藻與螺之間的生態(tài)關系。
　　4.本文設計雙因子（氮負荷升高；有無螺類）受控實驗，研究了氮負荷升高（太湖正常氮負荷的三倍）對螺-附著藻-苦草關系的影響。結果表明，氮負荷升高處理明顯提高了水體總氮、總溶解氮，葉綠素a等指標

10、的含量，顯著增加了附著生物干重，進而抑制了苦草生長，與正常氮負荷處理組相比，三倍氮負荷處理組中苦草的相對生長率、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，明顯促進了苦草生長。氮負荷升高和環(huán)棱螺存在對水體各項理化指標、附著生物干重和苦草的各項生長指標均無交互作用。此外，氮負荷升高還降低了環(huán)棱螺的生長速率。分析認為，氮負荷升高對沉水植物生長的抑制機理主要體現(xiàn)在浮游藻類與附著生物生物量增加的抑制