太湖蓝藻水华长期变化机制取得进展
作为一种光合作用生物,湖泊浮游植物生长既受氮磷等生源要素影响,也受温度、光照等物理生境的影响。大型浅水湖泊底泥再悬浮强烈导致非藻类吸光系数(如底泥悬浮物等造成的光吸收系数)高,加之相对较高的氮磷水平,使浅水藻类生长深受光可获得性影响。鉴于此,近几十年来全球风速的显著变化可能通过影响大型浅水湖泊的底泥悬浮强度对藻类水华产生深远影响。
图1 A和B浅水湖泊藻类受光限制(即高底泥浊度)现场图;C和D利用透明度(SD)和叶绿素a(Chla)量化非藻类吸光系数示意图
基于典型大型浅水湖泊-太湖长期的观测数据,通过数理统计和原位模拟实验相互印证的方法,揭示了2005-2021年期间太湖藻类光可获得性变化及其对水华的影响。结果表明,2005-2021年期间,风速下降使太湖非藻类吸光系数从3.5 m?1降至2.5 m?1。因此,尽管研究期间太湖流域地表光合有效辐射变化有限,但藻类实际的光可获得性显著增加。此外,实验方法(即原位营养添加实验)和统计方法(即营养状态指数偏差)均表明绝大部分研究时段太湖藻类生物量(以叶绿素a计)主要受光限制,而非营养盐限制。在这样的背景下,研究期间太湖表现出了总氮下降、总磷波动但叶绿素a显著增高的反直觉现象。同时,由于藻源性浊度补偿效应(图2),太湖也出现了风速显著下降背景下,透明度却没有明显改善的反直觉现象。值得庆幸的是,研究表明2021年太湖部分湖区已经出现营养盐限制,太湖水华防控进入“营养盐敏感期”。鉴于全球风速变化对非藻类吸光系数和藻类水华的影响鲜有关注,研究结果对太湖等浅水湖泊未来的水华控制工作将产生深远影响。
图2 2005-2021年太湖非藻类吸光系数(KdNALA)、藻类吸光系数(KdALA)以及总吸光系数逐月变化图
相关研究成果发表于湖沼学领域知名期刊Limnology and Oceanography,第一作者和通讯作者分别是中国科学院南京地理与湖泊研究所邹伟博士和朱广伟研究员。
全文链接: https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.12421