抚仙湖光衰减特征及其对浮游植物光合效率和初级生产力的影响

论文摘要

抚仙湖位于云南省玉溪市,云南九大高原湖泊之一,是我国内陆第二深淡水湖泊,水质保持良好,属于贫营养湖泊。但长期以来,抚仙湖面临透明度持续降低、浮游植物生物量升高和水质下降等水生态环境问题。在湖泊生态系统中,光辐射与湖泊的物理、化学、生物和生态过程密切相关;浮游植物不仅是湖泊生态系统的重要初级生产者,亦是水体光辐射变化的直接响应者。2017年1月至2019年1月,本文通过野外调查研究了抚仙湖光辐射深度的时空分布特征,在此基础上开展了原位实验和现场控制实验,以探究抚仙湖浮游植物初级生产力的垂直分布特征、光合有效辐射和紫外辐射对浮游植物初级生产力和光合效率的影响。2017年1月至12月,针对抚仙湖开展了一周年的逐月观测,结果显示,该湖紫外B（UV-B,305 nm）、紫外A（UV-A,340 nm）和光合有效辐射（photosynthetically active radiation,PAR,400～700 nm）的漫射衰减系数平均值分别为:1.47±0.22m-1、0.80±0.16m-1和0.25土0.06m-1,对应的1%光辐射深度（Z1%）分别为:3.20±0.51 m、5.98±1.24m 和 19.40±4.90m。统计分析发现,浮游植物生物量（以叶绿素a浓度表征）是影响抚仙湖光衰减的最主要因素,悬浮物和有色可溶性有机物的作用次之。空间分布上,PAR的Z1%表现出南部显著大于北部的特征,紫外辐射深度在个别月份内也表现出南部显著大于北部的特征。季节变化方面,UV-B、UV-A和PAR的Z1%均表现出秋季分别显著小于其余三季,夏季分别显著小于春季和冬季,春冬两季间没有显著差异的特征。2018年8月4日至2018年9月3日在抚仙湖畔开展了全波段日照和滤除紫外辐射日照对浮游植物光合效率和生长影响的模拟实验。叶绿素浮游植物调制荧光仪（Phyto-PAM）分类结果显示,实验期间原水中的藻类主要以硅藻为主,对照组（紫外光+可见光）硅藻叶绿素浓度(Chl.a（Brown）均值为3.67±1.13μg/L,浮游植物最大量子产量（Fv/Fm（mean））为0.57±0.16,实际量子产量（Y11（mean））为0.13土0.04,非光化学淬灭参数（NPQ）为0.11±0.07;处理组（滤除紫外）的Chl.a（Brrwn）、Fv/Fm（mean）YⅡ（mean）和 NPQ 分别为 3.57±0.82μg/L、0.56士0.16、0.14±0.04和0.14±0.09。实验后期,紫外辐射对浮游植物的光合作用光抑制效应显著,即经过紫外辐射的存在会使浮游植物的实际量子产量和光能利用效率显著下降,同时会破坏浮游植物的光保护能力。但是紫外辐射提高了浮游植物的潜在最大量子产量和对强光的耐受能力。分别于2018年4月（春）、2018年7月（夏）、2018年10月（秋）和2019年1月（冬）,以黑白瓶（石英材质）法开展浮游植物初级生产力原位实验。结果显示,由于水柱表层的光抑制作用,抚仙湖浮游植物总初级生产力和净初级生产力最大值出现在水深1 m处,平均值分别为0.49±0.18mg02/（L·d）、0.3±0.20mg O2/（L·d）,随后随深度增加而减小。秋季光抑制效应减弱,表层初级生产力显著大于其他三季。抚仙湖水柱总初级生产力和净初级生产力均值分别为2.44±0.76 g O2/（m2·d）、0.73±1.44ggO2/（m2·d）,其中,春夏秋冬四季的水柱总初级生产力均值分别为2.62±1.15 g O2/（m2.d）、3.22±0.24 g O2/（m2.d）、1.83±0.23 g O2/（m2·d）和2.09±0.10 g O2/（m2.d）,水柱净初级生产力均值分别为0.16±1.15 g 02/（m2.d）、2.84±0.24 g O2/（m2.d）、-0.61±0.17 g O2/（m2.·d）和0.55±0.10 g 02/（m2·d）,夏季水柱总初级生产力显著大于秋季和冬季,净初级生产力显著大于其余三季。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究进展
•   1.3 研究区自然概况
• 第二章 研究目标、研究内容与拟解决的科学问题
•   2.1 研究目标
•   2.2 研究内容
•   2.3 技术路线
•   2.4 拟解决的科学问题
•   2.5 创新点
• 第三章 抚仙湖光衰减时空特征及其影响因子解析
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 采样站点和时间
•     3.1.2 1%光辐射深度计算
•     3.1.3 水样理化指标的测定
•     3.1.4 作图和统计方法
•   3.2 结果分析
• 1%的时空分布'>    3.2.1 Z_1%的时空分布
•     3.2.2 光学活性物质的时空分布
• 1%的主要影响因素'>    3.2.3 Z_1%的主要影响因素
•   3.3 讨论
•   3.4 小结
• 第四章 不同光质组合对浮游植物光合效率的影响
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 实验站点和时间
•     4.1.2 实验材料
•     4.1.3 实验设计
•     4.1.4 光合效率参数测定说明
•     4.1.5 作图和统计方法
•   4.2 结果分析
•     4.2.1 水质理化参数及分类Chl.a指标
• Ⅱ变化'>    4.2.2 Fv/Fm和Y_Ⅱ变化
•     4.2.3 RLC特征参数变化
•     4.2.4 NPQ变化
• Ⅱ与各参数间相关性分析'>    4.2.5 Chl.a和Y_Ⅱ与各参数间相关性分析
•   4.3 讨论
•   4.4 小结
• 第五章 抚仙湖浮游植物初级生产力变化
•   5.1 材料与方法
•     5.1.1 实验站点和时间
•     5.1.2 实验材料和设计
•     5.1.3 初级生产力计算
•     5.1.4 作图和统计方法
•   5.2 结果分析
•     5.2.1 垂直生产力四季分布
•     5.2.2 水柱生产力四季分布
•     5.2.3 UVP和P处理条件下表层生产力变化
•   5.3 讨论
•   5.4 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间获得的成果及奖励
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李凯迪

导师: 陆轶峰,周起超

关键词: 抚仙湖,光辐射,初级生产力,光合效率,脉冲振幅调制叶绿素荧光仪

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 云南大学

分类号: Q948.8

总页数: 66

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