不同水文條件下光養(yǎng)生物膜藻類對氮、磷營養(yǎng)鹽的響應(yīng)

摘要：揭示生物膜藻類對河流水體流態(tài)與營養(yǎng)鹽的響應(yīng)，為河流生物膜藻類研究及生物多樣性保護提供依據(jù)。在微型跑道池模擬流水（0.5 m/s）和靜水（0 m/s）條件的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置不同濃度氮（1.51、2.51 和5.51 mg/L）、磷（0.1、0.2 和0.4 mg/L）及氮磷比（8、16 和32）環(huán)境培養(yǎng)野外采集的原位生物膜并鋪設(shè)人工基質(zhì)，探究流速差異和營養(yǎng)濃度對河流光養(yǎng)生物膜藻類物種組成及密度的影響。非度量多維排序（NMDS）分析結(jié)果表明，無論流速還是非流速環(huán)境下，原位和建群生物膜藻類群落在不同氮、磷和氮磷比環(huán)境中均呈現(xiàn)明顯分離（Plt;0.001），且建群生物膜中各分組藻類群落具有更明顯的差異。雙因素方差分析結(jié)果表明，磷與流速單一及交互效應(yīng)顯著影響藻類的生長及建群（Plt;0.001）；而氮處理中，氮與流速的交互效應(yīng)僅對建群生物膜藻類影響顯著（Plt;0.001）。同時，還發(fā)現(xiàn)生物膜中硅藻、藍藻和綠藻的生長對營養(yǎng)鹽與流速變化的響應(yīng)并不一致，其中非流速-高氮、磷營養(yǎng)鹽更適宜于藍藻和綠藻的生長?？傊町惲魉俸偷?、磷濃度變化影響了光養(yǎng)生物膜藻類的響應(yīng)模式，且建群初期的生物膜藻類對外界環(huán)境變化敏感。

關(guān)鍵詞：流速差異；氮磷濃度；氮磷比；光養(yǎng)生物膜；藻類

中圖分類號：Q948 文獻標志碼：A 文章編號：1674-3075（2024）03-0094-09

光養(yǎng)生物膜（phototrophic biofilms）是指生物膜中能夠進行光合作用的部分，由真核藻類和藍藻主導(dǎo)（Lock et al，1984），廣泛存在于任何有光照的水生態(tài)系統(tǒng)中并形成幾微米到幾厘米厚的藻墊。它們是重要的初級生產(chǎn)者，吸收水體無機營養(yǎng)鹽并通過光合作用積累有機物，為消費者提供了優(yōu)質(zhì)的食物來源進而參與生物地球化學循環(huán)（Battin et al，2016；Palmer et al，2019）。

研究表明，光養(yǎng)生物膜中藻類多樣性高（吳乃成等，2009），而且部分類群（如硅藻）對環(huán)境變化非常敏感，因而被廣泛用于河流、湖泊水環(huán)境監(jiān)測及生態(tài)健康評價（Leland et al，2000；Wu et al，2017）。尤其在河流生態(tài)系統(tǒng)中，光養(yǎng)生物膜易受水流間斷、河流改道和筑壩蓄水的干擾，致使其中藻類的物種組成、豐度及多樣性發(fā)生顯著變化（Palmer et al，2019）。一項對地中海間歇性河網(wǎng)中光養(yǎng)生物膜藻類的調(diào)查發(fā)現(xiàn)水流中斷加劇了藻類異質(zhì)性，其中流水生境藍藻占據(jù)優(yōu)勢，靜水中綠藻為主（Witteveen et al，2020）；賈興煥等（2009）對古夫河為期3 年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，被大壩改變的水文流態(tài)是導(dǎo)致河流底棲藻類群落差異的根本因素。除此之外，氮（N）、磷（P）作為藻類生長的主要限制性營養(yǎng)元素（Dodds et al，2002），其可用性影響生物膜的初級生產(chǎn)（Lyon et al，2009），同時也被認為是驅(qū)動河流生物膜藻類群落構(gòu)建和生物量積累的必要條件（ 張莉等，2017；李雙雙等，2020）。通常，河流水文狀態(tài)的改變不同程度地造成水體營養(yǎng)鹽淤積或沉降，如低流速條件有利于氮、磷營養(yǎng)鹽的截留（陳月等，2008）。而在我國北方間歇性河流水流狀態(tài)的差異導(dǎo)致水體氮、磷呈明顯的空間分布特征，進而導(dǎo)致河流棲息環(huán)境的異質(zhì)性增加（金鑫等，2016）。近期，Neif 等（2017）發(fā)現(xiàn)水文狀態(tài)與氮、磷的富集及懸沙沉降對生物膜藻類及特性具有疊加效應(yīng)，但該研究并未明確具體類群如藍藻、綠藻和硅藻的響應(yīng)模式。因此，本研究模擬流速分異條件與N、P 營養(yǎng)鹽的耦合作用對光養(yǎng)生物膜藻類物種組成及密度積累的影響，旨在揭示生物膜藻類對河流水體流態(tài)與營養(yǎng)鹽的響應(yīng)，進而為河流生物膜藻類研究及生物多樣性保護提供現(xiàn)實依據(jù)。