摘要：為了探究底棲動物擾動對上覆水浮游植物的影響，在實驗室設沉積物~水微系統，引入廣泛分布的紅裸須搖蚊幼蟲（Propsilocerus akamusi）和浮游植物，運用微電極等技術方法監測沉積物~水界面理化指標。結果表明，搖蚊幼蟲的擾動降低了沉積物間隙水的溶解性有機磷（SRP）向上覆水的釋放通量，減少了上覆水的溶解氧（DO）濃度，導致上覆水浮游植物生物量降低和群落結構向適應低磷的物種組成改變。同時，搖蚊幼蟲擾動所引起的沉積物DO滲透量與沉積物~水界面SRP通量變化具有顯著相關性，浮游植物生物量和上一次沉積物~水界面SRP通量變化有顯著相關性，這些結果揭示了搖蚊幼蟲通過改變沉積物結構和理化性質，進而能夠抑制浮游植物的生長，有利于抑制水華現象的發生。

由于人們在經濟生產和生活過程中忽視了自然規律。大量和農業和生活廢水排人湖泊，加劇了湖泊富營養化的進程，嚴重危害了湖泊生態系統的健康與湖泊富營養化相伴的大面積水華的發生。致使湖泊生態系統遭到破壞。淡水資源的可持續利用受到威脅。作為水華的主角，浮游植物受到科研人員的廣泛關注，科學認識浮游植物的生理特性對理解水華的發生機制有重要意義。

在湖泊生態系統中，影響浮游植物生長的因素是多方面的。在已有的研究中探討較多的因素包括氮磷等化學因素、水溫和光照等環境因子、風速等水動力學條件的影響。浮游植物作為生態系統中的一部分，生物種群相互影響和制約。針對生物因素對浮游植物群落結構和生物量的影響的研究尚屬少數。一方面，不同屬種的浮游植物對化學因素和物理因素變化的響應不盡相同。這與不同屬種浮游植物的自身特點有關，細胞體積、表面積與體積比的差別使得浮游植物最大生長速率、沉降速率、捕食壓力和速率不同；另一方面，底棲動物的生理活動能顯著改變沉積物冰界面的物理和化學性質，但是有關上覆水浮游植物對這一擾動過程的響應的討論還鮮有報道

本文通過室內培養試驗模擬湖泊沉積物水界面微環境，通過構造對比試驗觀察浮游植物群落結構在底棲動物擾動條件下的變化，探究富營養條件下浮游植物對底棲動物擾動的響應機制。試驗采用的底棲動物是在淡水湖泊中廣泛分布的紅裸須搖蚊幼蟲（Propsilocerusakamusi）。浮游植物則采用湖泊原位野生藻。

1材料與方法

1.1野外采樣與處理

本試驗采樣點選在富營養化程度較高的陽澄西湖（31。2714N，120。4449”E）。于2015年6月25日利用重力采樣器（qb90mm——500mm）采集沉積物柱樣，同時收集原位上覆水，用于后續室內培養實驗。

另用彼得森采樣器采集表層10am沉積物，過2mm篩，鏡檢挑選4齡期搖蚊幼蟲，將其置于有3cm厚沉積物的玻璃缸中好氧暫養。

1.2室內培養試驗設計

將所采集沉積物柱樣表層20cm按2am切分成lO層，將不同沉積物柱相同層位的分層樣品混勻。

過60目篩以去除其中的底棲生物和大顆粒物。最后將混勻、過篩后的各層沉積物按其原順序裝填到培養柱（l1cmx50cm）中。將所采集原位湖水用虹吸法小心引入上述培養柱中，使上覆水高度統一為20cm。將制得的1O根培養柱等量放入2個聚乙烯塑料桶中，恒溫25℃預培養20d至穩定。

預培養結束后，挑選采集的4齡期搖蚊幼蟲6O條均分引入到一個桶的5根培養柱中，記為搖蚊組，搖蚊幼蟲投放1h后。將未鉆人沉積物的搖蚊幼蟲挑出，并以等量健康幼蟲替換。另外一個桶中的5根培養柱不做處理，記為對照組。整個試驗過程模擬自然條件，培養條件控制溫度25℃。明暗交替各12h。試驗期間。每天用蒸餾水及時補充蒸發損失的上覆水。

1.3樣品采集與分析

試驗周期引入搖蚊幼蟲時記為d0，分別在d0、d7、d14、d21和d28共5個時段，分別測定搖蚊組和對照組沉積物一水界面溶解性有機磷（SRP）通量和DO濃度變化。同時采集搖蚊組和對照組上覆水樣品，用于分析浮游植物變化。樣品采集時，先用毛刷小心將培養柱柱壁上附著藻類刷掉，用虹吸管采集上覆水1L，加入25mL魯哥溶液固定，避光保存。

沉積物水界面SRP通量采用上覆水中SRP濃度隨時間變化的方法測定。用針筒注射器抽取沉積物一水界面上0.5em處上覆水1mL，過0.45 m醋酸纖維濾膜，用0.1mol／L鹽酸酸化至pH值小于2后立即分析。上覆水采樣間隔為1h。共采樣5次。

為減少光合作用的影響，采樣需在黑暗環境中進行。

沉積物一水界面DO濃度利用丹麥unisense微電極測定系統進行微尺度剖面分析，DO微電極尖端直徑100 m，探針剖面穿刺步長200Ixm。

上覆水浮游植物鑒定采用鏡檢法，種類鑒定參考文獻。將所采集的浮游植物樣品置于1L量筒，靜置48h。沉淀濃縮至30mL。充分混勻后，用移液槍準確抽取0.1mL濃縮液至載玻片，將其置于光學顯微鏡下（10x40）觀察計數。計數方法采用行格法，保證計數細胞數在200個以上，每個樣品計數2片，若2片計數差在±15％以內，取其平均值；若兩次計數差在±15％以上，則計數第3片，取相近2片的平均值。

1.4數據分析與處理

沉積物冰界面SRP通量按照張雷等的方法

計算：

F=kV／A（1）

式中：F為SRP在沉積物水界面的通量，mg／(m2·h)；k為SRP濃度隨時間變化的線性回歸率，mg/(L·h)；V為上覆水體積。L；A為沉積物表面積，m 2。

浮游植物生物量參照Hillebrand等的研究成果，通過體積法計算，取幾何近似值。通常，可以將浮游植物的密度近似等于水的密度。故而浮游植物的質量在數值上便與其體積一致。根據浮游植物細胞外形的不同，可以用圓球、圓柱、橢圓柱、圓臺等組合起來去擬合細胞體積，這種計算生物量的方法就叫作體積法。

本文中數據結果圖均采用origin8.0軟件繪制。

2結果

2.1浮游植物細胞數和生物量變化

在整個培養期，對照組和搖蚊組上覆水浮游植物細胞數變化范圍分別為36.71萬——61.34萬個／L和30.16萬一54.86萬個／L。對照組和搖蚊組上覆水浮游植物生物量變化范圍分別為0.98mg／L——1.42mg／L和0.77mg／L——1.38mg／L。在所有統計中。浮游植物細胞數和生物量在對照組和搖蚊組有相同的變化趨勢（圖1、圖2）。根據細胞數和生物量的變化，對照組可以劃分為兩個階段：上升期d0一d7和下降期d14一d28，生物量最高出現在d7時，最低出現在d28時。搖蚊組變化則可以分為3個階段：上升期dO—d7、下降期d14一d2l和回升期d28，生物量最高出現在d7時，最低出現在d21時。

圖1對照組和搖蚊組浮游植物生物量變化

2.2浮游植物種類組成的變化

所示。對照組在d7出現的種類最多，共檢出6門27屬47種浮游植物，組成情況詳見表1；在d28出現的種類最少，共檢出6門17屬34種，組成情況詳見表1。由圖2可知，對照組在試驗各階段，各門類浮游植物占比雖有變化。但藍藻始終占有絕對優勢。

在d0和d7時藍藻占比最高。達到了45.0％和40.9％，藍藻占比最低時在d28，為28。l％而搖蚊組，受搖蚊擾動的影響，試驗過程中各門類浮游植物占比變化較大，優勢群也不斷變化。在d0、d7和d28時藍藻為優勢群，在d14和d21以硅藻為優勢群，而藍藻和綠藻占比都下降明顯。為將優勢種控制在一定數目。本試驗以藻種細胞數占本次采樣所得藻細胞總數超過10％的藻種作為優勢種，兩組各次采樣優勢種變化見表1。

在兩組浮游植物生物量下降的同時，浮游植物種類也同時減少了，說明在磷大量減少的情況下。一些藻種數量急劇下降甚至消失以至于鏡檢不到雖然兩組培養過程中都經歷了浮游植物數量的下降，但是不同藻種下降程度卻相差很大。數量下降最多的是搖蚊組的藍藻門（圖2），尤其是束絲藻屬，從最高2.2l萬個／L下降為最低0.27萬個／L。與此形成鮮明對比的是微囊藻屬，下降幅度并不大，從最高3.98萬個／L下降為最低3.15萬個／L。兩組浮游植物數量大幅下降階段，硅藻門數量下降也不明顯，這是浮游植物數量下降時硅藻占比上升的根本原

搖蚊組和對照組浮游植物種類組成變化如圖2。

表1對照組和搖蚊組浮游植物種類統計

2.3沉積物水界面SRP通量的變化

加入搖蚊幼蟲前。搖蚊組和對照組SRP在沉積物一水界面通量相近（圖3）。加入搖蚊幼蟲明顯改變了搖蚊組SRP在沉積物一水界面的通量整個培養過程中，對照組的SRP在沉積物一水界面通量一直下降，從0.156mr,／（m·h）（dO）下降到0.035mg／（m·h）（d28）。搖蚊組在培養前中期，SRP在沉積物一水界面通量比對照組下降更為明顯。從0.156mg／（in·h）（dO）下降到一0.061mg／（131·h）（d14），但在后期回升到0.067mg／（m·h）（d28）（圖3）。相關性分析顯示，上覆水浮游植物生物量與沉積物一水界面SRP通量相關性并不顯著，但是與上一次采樣的SRP通量具有顯著相關性，表明SRP通量對浮游植物的影響具有滯后性（表2）。

2.4沉積物DO的變化

在投入搖蚊幼蟲前，沉積物DO不存在顯著差異（圖4）。加入搖蚊幼蟲后，明顯增加了DO的滲透深度，滲透深度和范圍最強的時期出現在d21，在d28這種影響又有所減弱。

圖3對照組和搖蚊組沉積物一水界面SRP通量變化

同時，試驗結果還顯示，上覆水DO濃度受搖蚊擾動影響也有部分下降（圖4）。相關性分析顯示，沉積物DO滲透量與沉積物一水界面的SRP通量具有顯著負相關性，表明由于搖蚊幼蟲的擾動引起的DO在沉積物中的滲透量越高，沉積物水界面的SRP通量越小（表2）。