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湖库、池塘的蓝藻水华问题
蓝藻水华的暴发，是水域（特别是淡水）生态系统非常普遍的生态现象。无论是湖泊、水库还是养殖池塘，都可能会发生蓝藻水华。有关蓝藻水华暴发的原因，国内外都有大量的文献和理论。但这些既有认识，有很多是经不起质疑、实践检验的。比如，有些人认为，用水生植物（水草）可以防控蓝藻水华，不错，确实当沉水植物在湖泊中形成优势的时候，能使水体清澈见底，这种情况下确实几乎从来没有看到过有蓝藻水华暴发的情况。然而除了沉水植物大量生长的情况外，其他水草特别是浮叶和挺水植物生长的富营养水体，水草似乎很难能抑制蓝藻水华的发生。小编在本世纪初在华东师范大学读博期间，曾无数次目睹了美丽的丽娃河（北段）里在那些水葫芦的空隙到处都是微囊藻水华的场景；同样，在我们去考察一些种草养蟹的蟹塘，微囊藻水华也是非常常见。有些学者试图在水生植物中寻找所谓的他感物质来抑制蓝藻，这些研究不知道又有几个是经得起实践检验的？当然经不起检验的不仅是那些他感物质的研究结果，还有大量国内外关于蓝藻水华暴发的生态学机制的文献及其结论。有关蓝藻水华暴发机制的研究，在国内外可谓不计其数，然而这些文献的观点大多大同小异，主要的观点无非是水体富营养化、氮磷输入过多，或者蓝藻特定的生物学特性：如具伪空泡的上浮机制说、藻毒素影响藻食生物的藻毒素说、二氧化碳浓缩机制说等等不一而足。但遗憾的是，对于文献中的这些蓝藻水华暴发的观点，很少受到人们的质疑，相反这些观点在新的文献中被不断地重复与流传，似乎人们对蓝藻水华的暴发已完全了如指掌，那么为什么蓝藻水华又不能真正被有效控制呢？为什么在我国还要流行“捞藻船”这样的“高科技”“伪技术”呢？小编信奉的是，科学研究需要实践的检验、时间的考验，要能真正有用、有效，从而能为社会真正创造价值。由于蓝藻水华在我国的湖泊、水库和养殖池塘中不断的重现，所以对蓝藻水华的治理仍有较大的需求，为了能让朋友们更好地了解蓝藻暴发的原因或其机制，今天，小编就带领大家一起来对这些国际学术界千篇一律的蓝藻水华形成原因、机制提出一番质疑或是批判，并给大家提出一些能经得起实践检验的理论认识和实践技术。
深圳某水库（左）武汉东湖（右）中的微囊藻水华
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对国际上蓝藻水华形成原因/机制主流观点的质疑
2018年8月Nature Reviews Microbiology上就发表了一篇关于蓝藻水华的综述论文“Cyanobacterial blooms”。在2019年10月14日Nature上也发表了一篇“Widespread global increase in intense lake phytoplankton blooms since 1980s"的论文。2021年12月Global Change Biology又发表了“Global divergent trends of algal blooms detected by satellite during 1982-2018"的研究论文， 当然我没有查阅这两年是否又有了许多新文献，但相信肯定会不少。这么多关于蓝藻水华暴发的论文发表，既表明了蓝藻水华仍是当前国际上的主要水环境问题之一，且仍在受到科学界的广泛关注，同时也多少能表明，蓝藻水华的治理在国内外可能尚未有有效的解决办法。那么国内外关于蓝藻水华暴发的最新认识到底有哪些呢？
我们不妨先来看看Nature Reviews Microbiology上的这篇“Cyanobacterial Blooms”综述论文吧。作为一篇综述论文，该论文对蓝藻水华暴发原因也并没有什么创新的观点，但可以认为是概括了当前国
际上对蓝藻水华暴发原因的主要观点。因此我们就该论文中的一些观点，与广大国内读者朋友一起来探讨交流一下。
蓝藻水华暴发的外部原因
与国内外绝大多数的论文的观点一样，该综述论文认为：蓝藻水华的暴发，主要是水体富营养化的结果。而所谓水体富营养化，国际上的主流观点是：enrichment of nutrients，即水体中营养物质的富集过程，也就是水体不断接受外来营养物质导致其在水体中蓄积的过程。
点评：这个观点，几乎是所有相关论文所共有的一种观点，所以也谈不上创新，相反倒可以认为是人们的一种共识。但这种共识，关键在于：是否能经得起实践的检验呢？
1998、1999年千岛湖蓝藻水华
由于蓝藻水华被认为是由于大量外来营养物质输入导致水体富营养化，从而引起蓝藻水华的暴发。该观点的言外之意就是，蓝藻水华应该在水体氮磷高的时候暴发，如果水体中氮磷含量高的时候不暴发，低的时候反而暴发，那么似乎就不太容易解释得通了。那么水体暴发蓝藻水华，是不是一定在氮磷含量高的时候呢？下面两个图显示的是1989-1999年期间千岛湖不同位置（6个采样点）的氮磷含量（数据引自吕焕春等，2003）。
从上述的千岛湖1989-1999年十年间氮磷含量的监测数据中，我们可以清楚地看到，千岛湖1998、1999年连续暴发蓝藻水华的两年，无论是总氮、还是总磷的监测结果都不是历史的最高值，相反甚至低于十年中的大部分年份。（于是促使我们去思考这样的问题：千岛湖1998、1999年氮磷含量相对较低时反而暴发了蓝藻水华的原因又是什么呢？）
那么蓝藻水华不在氮磷含量最高的年份暴发，是不是千岛湖的一种特例呢？
2007年太湖的蓝藻水华事件
太湖1987-2009年间的总氮、总磷（Paerl et al., 2011）
2007年太湖的蓝藻水华事件相信大家都不陌生吧（00后的年轻朋友可能不是很了解）。那么太湖2007年史上最厉害的蓝藻水华，是不是也是在太湖水体中氮磷含量最高的时候暴发呢？从上图我们再次看到，2007年太湖暴发史上最严重的蓝藻水华时，无论是总氮、还是总磷，也都不是太湖历史上（近十年内）的最高。于是，我们不得不思考这样的问题：是什么导致太湖在氮磷更高的年份没有暴发蓝藻水华（或者水华没那么严重），反而在氮磷含量相对更低的年份反而暴发得更严重呢？而更值得我们反思的是：蓝藻水华暴发是富营养化（高氮磷）的结果这样的认识，到底是不是经得起实践的检验？
蓝藻水华暴发的其他案例
江苏省常州市滆湖的案例：江苏滆湖位于常州市武进区和无锡市宜兴市之间。上世界90年代以前，滆湖一直是一个水草茂盛、水质清澈见底的浅水草型湖泊，但1998年的洪水以后，水草基本消失，水体出现了严重富营养化，湖泊从清水态完全转变为藻型湖泊的浊水态。但是，在2008年以前，滆湖仍很少暴发蓝藻水华。2007年太湖蓝藻水华暴发以后，太湖流域的湖泊的网围养殖被认为是主要污染源，因此滆湖的网围被清除掉了2/3的面积，结果2008年就开始爆发蓝藻水华。2009年-2010年在国家水专项资助下，我们团队就在滆湖开展了以鱼控藻的试验，在滆湖中心围出了2050亩网围，养殖鲢鳙和鲫鱼，围网区无蓝藻水华，且藻类优势种是硅藻和绿藻类的种类，但网围外仍以蓝藻、特别是微囊藻占优势。试验有利地证明了，除了营养盐外，蓝藻水华的暴发也与湖区的食物链结构有着密切的相关关系。2011-2018年，该网围养殖模式在全湖的剩余1/3网围中得到推广，结果滆湖在2011-2018年期间未暴发一次蓝藻水华。2018年底，滆湖网围在国家环保风暴中被全部拆除，2019年，滆湖出现了“史上最大规模”的蓝藻水华，水质恶臭。
类似的情况，也在太湖流域的其他湖泊如阳澄湖重现。据苏州大学教授研究，阳澄湖网围在2008年减少后，同样导致了蓝藻水华的暴发，而通过在湖区实施鲢鳙控藻，蓝藻水华得到了有效控制（Cai et al., 2019）。
在水环境研究过程中，我们经常可以看到，很多水库尚处于中营养，但却经常暴发蓝藻，相反，一些富营养化湖泊，只要有鲢鳙的大量的放养，就没有蓝藻水华的暴发。
在水产养殖的实践中人们更是经常可以看到，即使在种草养蟹、种草养虾（罗氏沼虾）的池塘，水质有时候看起来还没清澈，但也都会暴发蓝藻，而我国四大家鱼养殖池，尽管经常施肥，水体也会出现裸藻、绿藻类水华，但很少有蓝藻水华。
在Nature reviews microbiology的综述论文中列出的其他外部原因还包括：水体上升的CO2浓度和全球气候变暖等。对于这两个因素，我相信读者们也很容易能知道其真实性和可靠性如何。虽然这些因素有那么一点关系，但可以肯定的是，绝不是绝大部分蓝藻水华暴发的直接原因和重要影响因素。在此我们也不想就这些观点多说什么了。
蓝藻水华暴发原因的内因说
国内外，除了将蓝藻水华的暴发归因为富营养化或氮磷输入外，还有一种普遍的观点认为：蓝藻水华的暴发，是因为蓝藻具有一些特殊的生物学特性的缘故。
如前述的Nature reviews microbology的那篇综述文章中，将与蓝藻水华暴发有关的蓝藻生物学特性列出了这样一些特征，其实这些特征也是大家所熟知的，如 认为蓝藻具有固氮作用，确实很多蓝藻具有固氮作用，但微囊藻并没有固氮作用，却是最常见的蓝藻水华，具有CO2的浓缩机制，具有伪空泡能上浮至水体表层抢夺光照资源，具有蓝藻毒素，使得藻食生物不能有效牧食，以及能从群落上改变微生物组成，有利于形成蓝藻水华等等。这些特性听上去也都有些道理，但是否能经得起质疑呢？显然不行。因为，这些所谓的蓝藻生物学特性，是其固有的，不管它们身处何处，这些特性都会存在，比如太湖的蓝藻具有这样的特性，千岛湖的蓝藻也具有这些特性，那么为什么太湖里的蓝藻能形成水华，而在千岛湖里的蓝藻并没有形成水华呢？难道蓝藻到了千岛湖，它们的生物学特性就变了吗？同样，在滆湖的蓝藻，在网围取消后能暴发大面积蓝藻，而没有取消网围养殖后却没有或者很少，难道它们的生物学特性也会随着网围养殖而发生改变吗？再比如，在我国的珍珠养殖池中，当施肥后没有放养鲢鳙或者鲢鳙放的少的池塘，微囊藻水华通常都很严重，但当你放养了一定量的鲢鳙，微囊藻水华就消失了，难道鲢鳙的放养，能改变蓝藻的生物学特性吗？所有的这些理论和实践案例，也都证明，强调蓝藻的生物学特性在其形成水华中的决定性作用显然是荒谬的。
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蓝藻水华形成的原因与机制
实际上，蓝藻水华形成的原因和机制是简单和清晰的。首先，必然是形成蓝藻水华的这种/属藻类（种群）数量在特定的条件下出现了大幅度的增长。从生态学原理而言，任何种群的数量增长，都取决于四个因素之间力量的对比：如果出生大于死亡，数量就上升，如果迁入大于迁出，也会使数量上升。了解了这样的机制，就能很容易分析清楚蓝藻在哪些情况下会暴发了。
首先，当有大量营养物质输入（比如湖泊/水库的汛期）时，就为藻类的繁殖提供了充足的物质基础，此时，如果天气条件允许，如汛期结束、天气放晴，藻类就能大量繁殖。如果此时水体中没有能有足够抵消藻类增长的因素（如鲢鳙的存在），蓝藻就能迅速繁殖至一定的数量，到达到人的肉眼可见的数量的时候，我们就称其“暴发了蓝藻水华”。其次，在太湖等历年藻类特别是蓝藻水华非常多的湖泊中，由于蓝藻的基础数量非常庞大，在冬天这些蓝藻细胞以单细胞的形态在湖泊底泥中越冬，待翌年春暖花开之时，这些微囊藻细胞就开始萌发，上浮，由于越冬的基础数量非常庞大，因此它们在上浮过程中再不断繁殖，就很快达到了肉眼可见的藻类水华临界浓度，所以就很快爆发蓝藻水华了。但如果湖泊中存在足够多的鲢鳙等藻食生物，就在它们上浮的过程种不断摄食，其数量增长就没那么快了，形成或暴发蓝藻水华的时间就延后了，如果鲢鳙的数量足够多的话，就根本不会暴发蓝藻水华。
那么不用鲢鳙，用浮游动物来控制蓝藻行吗？在自然的湖泊、水库，利用浮游动物是不能预防蓝藻水华的暴发的，为什么呢？原因也很简单，在自然湖库中，浮游动物的数量是随着藻类数量的增长而增长、随着藻类数量的降低而降低的。当前一个蓝藻水华暴发后，在没有很多食浮游动物鱼类存在的情况下，浮游动物的数量是可以迅速增加、从而能达到遏制藻类增长的目标的。但是随着藻类数量的下降，浮游动物的数量也会逐渐下降，特别是在冬季，随着水温的降低，浮游动物的数量通常都处于非常低的水平，因此当春季的雨季，大量的营养物质被输入水体后，因为浮游动物尚处于较低的水平，但藻类已经具备了大量繁殖的条件，因此，就能迅速繁殖，直至暴发水华。当然，蓝藻水华的暴发，也是需要以营养盐的充足、光照和水温的适宜等为条件的，但这些只是蓝藻水华暴发的基本条件，不是决定因素。
如果您知道了这些蓝藻水华暴发的原理，您还会被别的任何理论忽悠吗？
