高山湖泊生态修复对营养盐浓度及生物群落的影响机制研究

本研究针对高山湖泊生态退化问题，在保加利亚里拉国家公园开展湖泊修复实验，通过水生植物收割和沉积物清除技术，系统评估了修复措施对PO4-P、TN等营养盐及叶绿素a(Chl-a)、细菌代谢功能(AWCD/CLPP)的影响。结果表明短期干预可有效改善水质且生态扰动可控，为高海拔脆弱生态系统管理提供科学范式。

　　

高山湖泊作为重要的淡水资源和生态屏障，正面临全球变暖和人类活动的双重威胁。保加利亚里拉国家公园内的七湖群因旅游开发导致土壤侵蚀、水温升高及外来鱼类引入，引发以Ranunculus aquatilis等水生植物过度繁殖为特征的富营养化问题。传统湖泊修复技术在高海拔敏感区域的适用性尚不明确，亟需评估小规模干预措施对这类脆弱生态系统的长期影响。

里拉国家公园管理局的研究团队选择Bliznaka等4个冰川湖泊，采用阶梯式修复方案：2015-2021年基线调查后，于2022-2023年夏季实施20m²实验区的沉水植物人工收割（平均清除80.2g/m²鲜重）和手持水泵沉积物清除（平均移除1.16kg/m²干重），并配合步道硬化等流域管理措施。研究通过为期3年的追踪监测，结合水体理化分析（PO₄-P、TN等）、叶绿素a生物量测定及Biolog Ecoplate?微生物代谢功能分析（31种碳源利用模式），系统评估修复活动的生态效应。

主要技术方法
研究采用分阶段采样策略（修复前3次+修复后3次），运用标准方法测定水温、溶解氧等基础参数，通过分光光度法分析营养盐（ISO 6878等）。微生物功能采用Biolog Ecoplate?培养法，通过590nm光密度动态监测计算代谢活性(AWCD)、碳源利用谱(CLPP)及功能多样性指数(H?)。统计采用重复测量ANOVA、NMDS排序和SIMPER相似性分析。

研究结果
Changes in nutrient concentrations
修复一周后营养盐出现短暂波动，PO₄-P和TP在Bliznaka湖持续降低（14%），IN（NO₃-N+NH₄-N）在一年后下降58%。NMDS显示环境参数从NO₃-N主导转为PO₄-P/NH₄-N驱动，Dolnoto湖恢复最快。

Biotic responses
a. Changes in chlorophyll-a content
Chl-a呈现差异化响应：Bliznaka初期下降32%而Ribnoto激增170%，但一年后均回归基线水平。Dolnoto湖从mesotrophic（6.58μg/L）改善至oligo-mesotrophic状态，证实磷限制（TN/TP 17.5-56.33）仍起调控作用。

b. Changes in bacterial functional profiles
细菌代谢活性(AWCD)在Tri湖短期升高66%，但整体呈16%抑制趋势。碳源利用谱显示：修复前偏好碳水化合物(CH)和聚合物(Polym)（占AWCD 23%），修复后转向羧酸(CA)；功能丰富度(R)降低21%，但一年后CLPP相似性恢复至29.07%（SIMPER）。关键变化碳源包括α-酮丁酸(E3)等10种物质，贡献50%差异。

讨论与结论
研究首次证实高山湖泊的小规模修复具有生态可行性：①沉积物清除未引发长期营养盐释放，归因于手持水泵的精准操作；②Chl-a波动主要反映季节性藻类动态（与水温显著相关r>0.79），非修复直接效应；③细菌代谢转换（CH→CA）暗示有机碳库重组，但功能冗余保障了生化循环稳定性。

该成果发表于《One Ecosystem》，为高山保护区"最小干预"策略提供实证支持。持续监测将解析季节性与人为效应的交互作用，特别是气候变化背景下CA利用升高的生态意义。研究创新性地将微生物功能参数(AWCD/CLPP)纳入湖泊修复评估体系，拓展了脆弱生态系统管理的监测维度。