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“地理科学摇篮 湖泊研究基地”
千岛湖藻类限制因子与治理策略研究取得重要进展
千岛湖作为我国重要的深水型水库，不仅是杭州和嘉兴约1400万人口的主要饮用水源地，也是研究深水水库生态功能与治理策略的重要范例，其水质安全和水生态保护意义重大。
氮、磷作为藻类生长的关键生源要素，其限制作用及相应治理策略的研究长期以来是湖沼学领域的热点问题，为湖库生态系统的藻类水华防控提供了重要的理论依据。然而，目前关于我国深水水库氮磷限制特征和驱动机制的研究仍显不足，这在一定程度上制约了水库富营养化治理措施的优化和实施。
对此，中国科学院南京地理与湖泊研究所科研人员通过对千岛湖高密度布设的周年野外调查数据和营养盐添加实验的综合分析，系统揭示了千岛湖藻类生物量主要受潜在的磷限制特征。
这一现象与深水水库独特的分层效应密切相关：磷因沉降作用大量聚集于底层水体和沉积物中，而氮主要以溶解态形式存在，受沉降影响相对较小。这种特性使千岛湖表现出高氮磷比及显著的潜在磷限制特征。
图1 a：千岛湖总氮（TN）的示意图，b：总磷（TP）的质量平衡核算图
研究进一步通过约束线回归分析，揭示了年内叶绿素a峰值与总磷浓度之间的显著线性关系。两者的变化趋势接近1:1线性模式，表明磷对藻类生长潜力具有显著的控制作用。基于该回归分析，研究团队提出了千岛湖总磷浓度和入湖磷负荷的控制目标，为千岛湖等类似水库水华的精准防控提供了科学依据。例如，为将叶绿素a浓度年内峰值控制在12 µg/L以内（对应世界卫生组织界定的低健康威胁风险等级），相应的年均总磷浓度需低于11 µg/L（即基本维持在地表水环境质量标准的湖库Ⅰ类水平）。
图2 散点图和约束线展示了千岛湖中营养物质（即自然对数总氮，lnTN，单位为mg/L；和自然对数总磷，lnTP，单位为μg/L）与自然对数叶绿素a（lnChla，单位为μg/L）之间的关系
此外，研究还发现千岛湖入湖河口区域因悬浮颗粒物未完全沉降，导致这些区域氮磷比相对较低，浮游植物可能面临氮磷共同限制。因此，研究团队提出了针对河口区域的局地化治理策略，例如构建生态浮床，通过协同去除氮磷、遮蔽光照以及增强浮游动物牧食效应，有效降低藻类过度生长的风险。
作为中国亚热带深水型湖泊的典型案例，千岛湖的研究不仅为水体富营养化治理提供了科学依据，更为推动我国水质管理政策向“因地制宜”的精准保护转变提供了有力的科学支撑。
本研究成果发表在国际权威期刊Water Research上，由许海研究员和邹伟博士为共同第一作者，通讯作者为朱广伟研究员。 全文链接:
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122787
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