氮磷营养盐对胶州湾浮游植物群落结构的影响

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近年来陆源污染物的排放对近岸海域水环境稳态造成了潜在的威胁,海水中氮磷营养盐的分布和含量也发生了巨大的变化,而氮磷营养盐可被海洋生物直接或间接利用。浮游植物作为海洋生态系统中最重要的初级生产者,主要利用氮磷营养盐进行生长繁殖,并在海水生态系统的物质循环和能量传递中发挥着关键作用。胶州湾作为典型的半封闭性海湾,其水动力能力较差,自净能力较弱,极易发生富营养化现象,研究其氮磷营养盐变化对浮游植物群落结构的影响具有重要意义。目前研究多集中在不同组分的氮磷营养盐对浮游植物群落结构的影响,而入海河流汇入的复合氮源对近海浮游植物群落结构的影响研究较少。本实验选取胶州湾的浮游植物优势种中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻作为研究对象进行室内模拟实验,以Na NO3为氮源,研究不同N/P对这两种藻生长和演替的影响;以Na NO3、NH4Cl、CO(NH2)2为氮源,研究不同氮源对这两种藻生长和演替的影响;选择胶州湾作为研究海域,进行现场氮源加富培养实验,以墨水河河水、李村河河水、排污口污水、Na NO3、NH4Cl和CO(NH2)2作为氮源,研究不同氮源对胶州湾浮游植物群落结构变化及色素浓度的影响,以期为海洋生态环境保护提供理论依据。主要结果如下:1、室内模拟实验结果显示,中肋骨条藻的最适N/P为32,尖刺拟菱形藻最适宜的N/P为16。在不同N/P的单独和共培养条件下,尖刺拟菱形藻的最大生长率明显低于中肋骨条藻,中肋骨条藻具有较强的竞争优势。与不添加N源的实验组相比,添加氮源能明显提升中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻的Fv/Fm。2、控制N/P为32,以Na NO3、NH4Cl、CO(NH2)2为氮源,CO(NH2)2对中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻生长的促进作用最明显,单一氮源对中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻生长的促进作用从大到小均表现为:CO(NH2)2>NH4Cl>Na NO3。在不同N源的单独和共培养条件下,尖刺拟菱形藻的最大生长率明显低于中肋骨条藻,说明中肋骨条藻具有较强的竞争优势。3、实验初期所取胶州湾海水共鉴定出浮游植物4门52属69种。硅藻约占浮游植物物种丰度的28.53%,甲藻约占浮游植物物种丰度的70.11%。所取实验海水中甲藻细胞丰度显著大于硅藻,甲藻门中的米氏凯伦藻的细胞丰度最大,约为17.61×102cells/L;塔马亚历山大藻的细胞丰度次之,约为8.56×102cells/L。4、CHEMTAX结果表明,实验初期所取胶州湾海水中的浮游植物群落主要有甲藻、硅藻、青绿藻、和绿藻四门,共占海水总生物量的85.55%,甲藻是主要Chl a生物量贡献者,贡献比例约为46.26%。对胶州湾海水进行不同氮源加富培养后,甲藻和硅藻对Chl a生物量的贡献比例增大,占到Chl a生物量的一半以上,硅藻成为Chl a生物量的主要贡献者。5、对胶州湾海水进行氮源加富培养实验发现,氮源加富对硅藻细胞生长的促进作用最明显,中肋骨条藻、丹麦细柱藻能够有效利用NaNO3、NH4Cl、CO(NH2)2和河水中的复合氮源作为氮源维持生长并具有竞争优势。Na NO3、CO(NH2)2作为氮源对尖刺拟菱形藻细胞丰度的促进作用最明显。河水中氮营养盐结构更利于浮游植物的生长,且河水中有机氮占比较大,单一氮源中CO(NH2)2对浮游植物生长的促进作用最明显,说明有机氮对浮游植物生长的促进作用较无机氮大。6、显微镜镜检结果和CHEMTAX结果经线性回归性分析显示,不同氮源培养体系中的硅藻细胞丰度与Chl a生物量呈极显著正相关关系(r=0.674,P<0.01);甲藻细胞丰度与Chl a生物量呈显著正相关关系(r=0.656,P<0.01)。综上所述,氮磷营养盐加富可以促进浮游植物的快速繁殖,有机氮对浮游植物生长的促进作用较无机氮大,浮游植物中硅藻具有较强的竞争优势。
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