人工调水引发的藻华对半封闭海湾碳平衡的影响机制研究

本研究针对人工调水工程引发的生态效应，通过分析梅山湾湿季调水期间的浮游植物群落结构与碳平衡变化，揭示了调水活动通过增强水文连通性诱发混合型藻华（硅藻-甲藻），使湿季初级生产力（PP）提升2倍以上，但生产-呼吸比（PP/R）始终<1，证实该海湾为净异养生态系统。研究为半封闭海湾调水工程的生态管理提供了重要依据。

　　

在全球水资源短缺的背景下，人工调水工程已成为解决水安全问题的重要策略。然而，这类工程对浮游植物群落和海岸带碳循环的影响却鲜为人知。梅山湾作为典型的半封闭海湾，其南北两端建有闸坝进行季节性调水——干季（11-5月）关闭闸坝，湿季（6-10月）遇台风或降雨时开启4小时。这种人为干预究竟会给海湾生态系统带来怎样的连锁反应？Qianwen Shao等研究者抓住这一科学问题，通过对比干湿两季的环境参数与生物指标，揭开了调水活动影响碳平衡的神秘面纱。

研究团队采用了多学科交叉的技术方法：利用形态学鉴定分析浮游植物组成；通过¹³C同化法测定初级生产力（PP）；采用电子传递系统（ETS）活性检测估算生态系统呼吸率（R）；结合16个站点的分层采样（表层0.5米和底层0.5米），同步监测水温、盐度、营养盐等22项环境因子。所有样本采集于2023年干季（1月5-7日）和台风"海葵"过后的湿季（9月4-6日）。

浮游植物群落的剧变

调水活动彻底重塑了梅山湾的浮游植物格局。湿季开放闸坝后，浮游植物丰度暴增7-26.5倍，引发硅藻（如Guinardia striata）和甲藻（如Karenia mikimotoi）的混合藻华。Bray-Curtis相似性分析显示，湿季时海湾中部（W6-W15）浮游植物群落高度同质化，而干季则呈现显著的区域差异（ON区域与MG/MB区域P<0.05）。

碳平衡的颠覆性发现

尽管藻华使湿季PP值翻倍（表层608.50 vs 干季131.47 mg C m^-3 d^-1），但PP/R比值始终低于1（湿季表层0.98，底层0.80）。这表明梅山湾是典型的净异养生态系统——即呼吸消耗的碳超过初级生产固定的碳。值得注意的是，PP/R比值变化主要由PP驱动（r=0.82，P<0.01），而与R无显著相关性。

环境因子的幕后操控

Spearman分析揭示了不同季节的调控机制：干季R主要受pH和溶解有机碳（DOC）影响，而湿季R几乎与环境因子脱钩。叶绿素a（Chl-a）浓度是影响PP的最关键因子（湿季r=0.91），但令人意外的是，藻类生物量与R之间不存在显著关联。

这项发表于《Microbial Ecology》的研究首次阐明了人工调水通过"藻华爆发-PP提升-异养强化"的三级联效应影响海湾碳循环的机制。其重要意义在于：① 挑战了"藻华必然增强系统自养能力"的传统认知；② 证实半封闭海湾即使经历剧烈人为干扰，仍可能维持碳汇功能；③ 为全球类似调水工程提供了"碳平衡评估应包含全水柱监测"的关键范例。研究结果对协调水资源开发与生态保护具有重要指导价值，特别是文中强调的"PP/R比值主要受PP调控"这一发现，为海岸带碳管理提供了新的理论支点。