湖泊微塑料与营养盐对浮游植物群落结构及其生产力变化的协同作用机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 哈咸瑞 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 温学发 ; 高扬 |
| 关键词 | 洪泛湖泊 初级生产力 碳硅耦合 氮循环 微塑料 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 鄱阳湖作为长江流域最大的淡水湖泊，发挥着水资源供给、洪水调蓄、维持生物多样性和调节物质循环等重要生态功能。浮游植物是湖泊生态系统的主要初级生产者，不仅在碳氮等物质循环中起到重要作用，同时也是湖泊生态系统响应环境扰动的指示生物。鄱阳湖作为典型的洪泛湖泊，具有高度复杂的水文水动力过程，呈现出显著的季节性水位变化。在气候变化和人类活动的双重影响下，湖泊水文变化加剧，环境扰动更为复杂。以微塑料为代表的新污染物对湖泊生态系统初级生产力及碳循环等功能过程的影响日益受到关注。本文选取鄱阳湖为研究对象，系统探究了鄱阳湖生态系统中碳（C）、氮（N）、硅（Si）循环与浮游植物群落动态的耦合关系，以及微塑料和营养物质对浮游植物初级生产力的潜在影响。揭示了碳硅耦合过程对浮游植物的影响机制，运用同位素技术解析了氮来源和转化过程，并通过机器学习方法量化了环境因子对浮游植物生物量和生产力的影响。研究结果为理解洪泛湖泊生态系统中营养物质与微塑料等环境因子与浮游植物群落动态的耦合关系提供了新的科学认识。研究取得的主要进展如下： （1）在丰水期，硅藻门、蓝藻门、隐藻门是浮游植物优势类群，硅藻门在涨水期、枯水期以及退水期间均占主要优势地位。蓝藻门生物量在丰水期大幅增加，硅藻门生物量明显下降。绿藻门在全年的生物量保持相对稳定。浮游植物总生物量在涨水期间达到最高值。南矶山湿地区域的浮游植物在全年均保持较高水平，凸显出湿地水文条件对浮游植物生长的有利地位。丰水期叶绿素 a（Chl a）和浮游植物总初级生产力显著高于枯水期。 （2）水文节律显著影响水体中溶解态C、N 和Si 的含量。流域内的土壤和岩石（主要为碳酸盐和硅酸盐）风化过程是溶解性无机碳（DIC）、溶解性有机碳（DOC）、溶解性总碳（DTC）、总氮（TN）、溶解性硅（DSi）及其他溶解性离子的主要来源。水位波动和径流量变化显著影响了溶解态C、N 和DSi 的时空分布特征。涨水期DIC、DOC 和DTC 浓度显著高于其他水文时期，而DSi 含量则相对较低（3.14 ± 0.29 mg L-1）。TN 浓度在秋季最高（5.65 ± 1.89 mg L-1），显著高于其他三个季节。硝态氮（NO3--N）是鄱阳湖中主要的氮形态，春季的平均NO3--N 浓度（0.91 ± 0.11 mg L-1）显著高于夏季（0.66 ± 0.27 mg L-1）。鄱阳湖中N 的主要来源是土壤氮、氮肥和粪肥/污水。硝化作用和浮游植物的同化作用共同主导着湖泊中的氮转化过程。南矶山湿地DOC 和NO3--N浓度高于其他地区，显示湿地环境在湖泊营养物质循环中的滞留效应。 （3）丰水期表层水体微塑料的平均含量显著高于枯水期。在水文节律驱动下，微塑料、营养物质和其他环境因子的协同作用对浮游植物群落结构和生产力产生明显的影响。光合有效辐射（贡献率28.90%）是影响表层浮游植物生物量的首要环境因子，溶解性总氮（DTN）、Si 是影响浮游植物生物量的关键营养指标。温度、光照和溶解氧是影响浮游植物初级生产力（PPeu）的主要环境因子。DTN 是影响浮游植物PPeu 最关键的营养物质（贡献率10.34%）。微塑料虽然对浮游植物PPeu 贡献率为3.54%，但SHAP 分析揭示出微塑料含量越高，其对浮游植物的生产力产生负面影响。 以上研究结果探讨了碳硅耦合与氮循环对浮游植物群落动态的影响，以及微塑料和营养物质对浮游植物初级生产力的影响；研究揭示了不同水文时期营养盐和微塑料时空分布的差异，以及这些环境因子与浮游植物群落和生产力的复杂关系，并初步揭示了微塑料可能对浮游植物生产力产生的负面影响。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 150 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217252]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 哈咸瑞. 湖泊微塑料与营养盐对浮游植物群落结构及其生产力变化的协同作用机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。