富营养化低流入河口浮游植物群落对水文重置事件的响应机制研究

本研究针对南非Swartkops和Sundays两个持续富营养化低流入河口，探究淡水脉冲事件对有害藻华（HABs）物种Heterosigma akashiwo动态的影响。通过5个月追踪发现，淡水脉冲仅能暂时清除HABs，4-5个月后该物种即重新定殖，表明单纯依赖水文调控无法根治HABs，需结合营养盐削减策略。研究成果为气候变化背景下河口管理提供科学依据。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，河口生态系统正面临前所未有的压力。南非温暖 temperate（温带）海岸的Swartkops和Sundays河口是典型的低流入型（low-inflow）河口，这类系统在干旱半干旱地区广泛存在，却长期被科研忽视。更严峻的是，由于农业回流和污水处理厂排放，这两个河口长期处于富营养化（eutrophic）状态，导致有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）频发，特别是具有生态危害的赤潮藻种Heterosigma akashiwo。2015-2022年的持续干旱加剧了这一现象，而2023年的丰水期则为科学家提供了研究水文重置（hydrological resetting）效应的天然实验场。

为揭示淡水脉冲对浮游植物群落的调控机制，研究人员开展了为期5个月的追踪研究。通过每月定点采样，结合水文参数监测和浮游植物群落分析，发现淡水脉冲虽能暂时清除HABs，但H. akashiwo在4-5个月内即重新定殖。这一发现打破了"单靠洪水冲刷即可控制HABs"的传统认知，指出必须同步实施营养盐管控才能有效治理富营养化河口。

研究采用多学科交叉方法：1）基于30年水文数据的百分位分析法量化淡水脉冲强度；2）YSI ProDSS多参数仪原位测定温度、盐度、溶解氧（DO）等参数；3）Uterm?hl沉降室法进行浮游植物定性和定量分析；4）连续流动分析仪测定溶解无机氮（DIN）和磷（DIP）；5）乙醇萃取法测定叶绿素a（Chl-a）浓度。所有数据均通过非参数统计验证。

研究结果呈现三大发现：

1. 水文动态特征：Sundays河过去10年仅出现7次>10 m³/s的淡水脉冲，2023年6月的脉冲达99百分位。Swartkops河同期出现5次>50 m³/s的脉冲，10月峰值达183 m³/s（>99百分位）。

2. 群落响应模式：淡水脉冲后，两河口叶绿素a浓度显著降低（p<0.001）。Sundays河口H. akashiwo在4个月后重现，峰值达35,844 cells/ml；Swartkops河口5个月后重现，峰值46,110 cells/ml。值得注意的是，Sundays河口H. akashiwo与DIN/DIP呈强负相关（rho=-0.71/-0.43），而Swartkops河口因持续营养输入未显示此规律。

3. 环境驱动因子：H. akashiwo重现与盐度梯度重建（rho=0.54）、低浊度条件显著相关。其暴发导致溶解氧剧烈波动，Sundays河口DO变幅达7.37 mg/L（5.26-12.63），印证了该物种引发低氧（hypoxia）的生态风险。

讨论部分揭示了三个关键科学认知：首先，淡水脉冲的生态效益具有时效性，这与H. akashiwo可能通过休眠孢囊（cysts）或行为规避（如湍流分流）策略有关。其次，两河口呈现不同演替模式——Sundays河口H. akashiwo形成单一优势群，而Swartkops河口则与硅藻Cyclotella cf. atomus交替主导，反映营养盐限制条件的差异。最后，研究强调管理策略需"双管齐下"：既要通过生态需水（EWRs）维持必要的水文扰动，更需从源头控制污水处理厂和农业的面源污染。

这项发表在《Marine Environmental Research》的研究，首次系统量化了低流入河口HABs的水文响应周期，为全球600余个类似河口的管理提供了范式。特别是在气候变化导致干旱-洪水事件频发的背景下，研究警示单纯依赖自然水文波动无法根治HABs，必须结合流域综合治理。该成果已被南非水资源管理部门纳入河口修复指南，对实现联合国可持续发展目标（SDG 14）具有实践意义。