我國東部平原湖庫的水華精準防控取得進(jìn)展
經(jīng)典的湖沼學(xué)研究發(fā)現，營(yíng)養鹽（磷和氮）富集會(huì )造成浮游植物生物量的顯著(zhù)提升，且兩者的對數轉換值存在穩健的線(xiàn)性正相關(guān)。然而，隨著(zhù)研究尺度的增大，藻類(lèi)的生長(cháng)也會(huì )受到其他環(huán)境條件（如水文形態(tài)背景、氣候背景）的顯著(zhù)影響，使得相同營(yíng)養鹽水平對應了不同的水華風(fēng)險。因此，識別藻類(lèi)的限制因子對湖泊水華精準防控具有十分關(guān)鍵的意義。在中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（A類(lèi)）等項目的資助下，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所鄒偉博士等人以東部平原54個(gè)湖庫為例，利用約束線(xiàn)回歸方法量化了各研究湖泊藻類(lèi)生長(cháng)的限制因子，并提出了相應的水華精準防控建議。
首先，利用高階分位數回歸模型量化調查湖庫夏季的藻類(lèi)葉綠素a和總氮(或總磷)的上邊界方程，其對應了研究區域藻類(lèi)生物量對氮磷的最大響應潛力，可作為調查湖庫藻類(lèi)受到氮限制和磷限制的“標準”模型。然后，如果藻的氮敏感性(總氮對應的實(shí)際葉綠素a和“標準”模型的預測葉綠素a比值)大于0.95，則認為是氮限制；同理，藻的磷敏感性(特定總磷對應的實(shí)際和預測葉綠素a比值)大于0.95則認為是磷限制；如果藻的氮磷敏感性均低于0.95且和特定的環(huán)境條件有關(guān)（如高非藻類(lèi)濁度），則認為藻類(lèi)生長(cháng)受到光限制。結果表明，5%、7%、4%、36%、16%、2%和30%調查點(diǎn)的浮游植物受到氮、磷、氮+磷、光、快速換水、豐富的大型植物以未測量因素限制?；谧R別的藻類(lèi)實(shí)際限制，提出了短期尺度上的水華防控建議。
圖1 利用統計識別浮游植物限制因子的示意圖。
通過(guò)分析藻的氮磷敏感性對水深的最大響應(反映了沒(méi)有顯著(zhù)混雜因素條件下，水深對藻的氮磷敏感性影響)發(fā)現，當水深<1.8 m、1.8-2.1 m、2.1-5.2 m或>5.2 m條件下，調查湖庫藻類(lèi)的潛在限制因子分別是光、氮、氮+磷、磷?？紤]到光是不可控因子，建議0-2.1m、2.1-5.2m和>5.2m的東部平原湖庫，宜分別采取控氮、氮+磷和控磷作為水華防控的長(cháng)期營(yíng)養鹽管理策略。研究結果可為東部平原湖庫水華的精準防控提供科學(xué)依據，也為其他區域湖庫制定因地制宜的水華防控措施提供了參考。
圖2 藻的氮敏感性(FractionTN)和藻的磷敏感性(FractionTP)對水深的最大響應。
相關(guān)研究結果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域主流刊物Journal of Environmental Management上，通訊作者是朱廣偉研究員。