摘要
随着海湾地带经济社会发展及人类活动的加剧，大量陆源溶解有机氮（DON）排放进入海湾，由DON引起的海湾富营养化风险升高，陆源DON诱导海湾赤潮发生及可能的演替引起关注。相关的认识还非常有限，这不仅体现在由于海湾受多重人类活动压力胁迫等原因，其生物地球化学过程本身十分复杂，而且更体现在由于陆源DON结构和组成极其复杂等原因，与浮游植物生长相关的关键生物地球化学过程不清楚。这样，围绕上述问题，本研究选取胶州湾典型陆源DON，进行了浮游植物现场培养实验，分春、夏、秋三季开展，重点研究了胶州湾典型优势藻生长、DON吸收、降解等相关动力学过程，并从亲/疏水性、低高分子量DON组分，采用三维荧光光谱分析方法，阐释陆源DON对胶州湾浮游植物生长的影响。 主要结果如下： 1.设计了岸基现场培养实验装置，主要包括岸基培养水槽和浮游植物生态系培养瓶。其中，岸基培养水槽包括水槽、循环水系统和观测系统；水槽和浮游植物生态系培养瓶要保证透光，采用玻璃附加防水透气塑料膜，确保透光率90%以上。循环水系统采用潜水泵取近岸海水，通过水流控制，确保温度与近岸海水温度一致。观测系统集成了温度、pH、溶解氧（DO）、浊度和叶绿素等探头，可方便现场记录相关生物化学参数。实验装置能较好的再现现场海水温度和光照等条件，可用于陆源DON加富浮游植物优势藻种群现场培养实验。 2.生活源（加畜禽养殖源，下简称生活源）DON具有较高的生物可利用性，浮游植物吸收和矿化的DON占总DON的占比（ABDON%）高达70%±3%。在浮游植物生长期内，浮游植物主要通过直接吸收DON生长，约占65%±1%，而通过矿化为溶解无机氮（DIN）再吸收利用，仅占约35%±1%。动力学上，浮游植物对DON的吸收速率也显著高于DON的矿化速率，浮游植物对陆源DON的直接吸收过程可能是影响浮游植物生长和演替的关键过程。生活源DON的高生物可利用性主要由亲水性DON组分贡献（69%±1%），按照三维荧光光谱平行因子分析（EEMs）结果，类蛋白质类是其主要成分，而低分子DON主要为类腐殖质成分。类蛋白质T1组分吸收与降解均很快，可能是降解与吸收同步，或者先降解后吸收。类蛋白质T2组分在微生物降解过程中减少不大，可能是被藻直接吸收利用的组分；低分子DON中类腐殖质A组分在降解过程中的减少低于浮游植物吸收，浮游植物可能直接吸收小分子类腐殖质A组分。实验结果也证实了类蛋白质组分不断减少，供应生物生长利用，类腐殖质组分不断增加，伴生于矿化、生物生长和死亡过程。 3.生活源DON的生物可利用性（ABDON）具有明显的季节变化特征，ABDON%分别按照夏季（72%±3%）、秋季（68%±5%）和春季（浮游植物不生长，21%±2%）依次降低；实验期间春季光照和温度显著低于夏季和秋季，是限制浮游植物生长的关键因子。 4.农业源DON的生物可利用性较生活源低，夏季ABDON%为51%±3%，在生长期内，浮游植物生长的氮源主要通过直接吸收提供（约占60%±3%），DON吸收速率也显著高于DON矿化速率，与生活源DON对浮游植物生长的贡献较为一致。从农业源DON组分特征上可以说明这点，大分子、亲水性类蛋白质可能也是农业源DON刺激浮游植物生长的主要组分，但含量低于生活源DON的，亲水性DON的占比只有约60%±2%。 5.在培养实验过程中，生活源和农业源DON，与DIN一致，均以中肋骨条藻竞争生长为优质藻种群，而谷氨酸实验组则分别以丹麦细柱藻（夏季）和菱形藻属（秋季）为优势藻。这与这两种陆源DON刺激浮游植物生长的主要组分为大分子、亲水性类蛋白质组分有关，与游离态谷氨酸显著不同，中肋骨条藻更易吸收利用大分子、亲水性类蛋白质组分，而丹麦细柱藻和菱形藻属则更易吸收利用游离态氨基酸。
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