青海湖沿岸带草源溶解有机质驱动的氮磷化学计量比变化与刚毛藻生长的生态级联效应

针对气候驱动下青海湖水位上升引发的植被淹没分解问题，研究人员通过野外观测和微宇宙实验，揭示了草源溶解有机质(DOM)通过改变沉积物微生物群落(如富集反硝化菌Acinetobacter 和溶磷菌Pseudomonas )，降低孔隙水DIN/SRP(溶解无机氮/可溶性活性磷)比值，进而促进刚毛藻(Cladophora )生长的生态级联机制。该研究为高海拔湖泊因气候变化引发的生态风险提供了早期预警框架。

　　

在全球气候变化背景下，青藏高原湖泊正经历显著的水位上升，青海湖作为中国最大的咸水湖，其面积在过去十年间增加了231.94 km²
。这种扩张导致沿岸带草地被淹没，植被分解释放大量草源溶解有机质(DOM)，可能通过改变湖泊营养盐循环而引发生态风险。尤其值得关注的是，青海湖鸟岛等区域的刚毛藻(Cladophora
)暴发已造成氧气耗竭、生态位侵占等危害。然而，草源DOM输入如何通过氮(N)磷(P)化学计量比变化驱动刚毛藻增殖，仍是高海拔水生生态系统研究的空白。

为解答这一问题，中国科学院西北高原生物研究所等机构的研究人员开展了多尺度研究。通过野外采样结合微宇宙模拟实验，结合高通量测序和紫外光谱(UV₂₅₄
)等技术，系统解析了DOM输入-微生物响应-营养盐转化-藻类生长的级联效应。研究发现，草源DOM主要含腐殖酸和富里酸组分，其输入使沉积物反硝化活性提升，同时促进磷酸盐溶解菌(如Pseudomonas
)增殖，导致孔隙水DIN/SRP比值下降。这种变化通过改变上覆水N/P化学计量比，显著刺激刚毛藻叶绿素a(Chl.a)合成。

主要技术方法
研究采用野外梯度采样(0.5-5 m水深)获取刚毛藻与水体参数，通过微宇宙实验模拟草分解过程，利用三维荧光光谱(EEMs)解析DOM组分，结合16S rRNA测序分析微生物群落，并采用连续提取法测定沉积物磷形态。

研究结果

1. 水柱N/P比与刚毛藻生长的关系
   野外数据显示，0.5 m浅水区DIN/SRP比值与刚毛藻Chl.a呈显著线性相关(r=0.82, p<0.05)，证实低N/P比促进藻类增殖。

2. 草源DOM对沉积物-水界面过程的影响
   微宇宙实验表明，添加草分解液使上覆水UV₂₅₄
   升高42%，同时孔隙水DIN/SRP比下降58%。沉积物中BD-P(铁结合态磷)和Al-P(铝结合态磷)含量分别减少31%和24%，而反硝化基因(nirK/nirS)丰度增加2.3倍。

3. 微生物群落重构
   高通量测序揭示，DOM处理组中反硝化菌(Acinetobacter
   )和溶磷菌(Pseudomonas
   )相对丰度提升4.8倍，且DOM降解微生物共现网络复杂度指数(平均度=15.6)显著高于对照组(平均度=9.2)。

4. DOM组分与功能菌群的关联
   EEMs分析显示，色氨酸类(P2)、富里酸类(P3)组分与反硝化菌丰度呈强正相关(R²

0.75)，证实易降解DOM组分驱动功能微生物增殖。

结论与意义
该研究首次阐明草源DOM通过"微生物群落重构-营养盐转化-藻类响应"的级联途径影响高海拔湖泊生态。气候驱动的湖泊扩张可能通过DOM输入加剧N/P失衡，进而诱发刚毛藻暴发。成果发表于《Journal of Hazardous Materials》，为脆弱高原湖泊的生态风险评估提供了理论框架，建议将DOM介导的N/P化学计量比纳入湖泊管理指标体系。