全球氣候變化導致極端降雨事件頻發，促使大量營養物質以短期脈沖形式隨雨水或徑流匯入水體，引發藻類暴發等系列生態問題。盡管脈沖式和持續式營養輸入均可促進藻類暴發，使水質惡化，但在脈沖式輸入情景下，生物與非生物指標穩定性普遍更差，且高濃度的銨氮對水生動植物具有毒性脅迫作用，因而銨氮脈沖式輸入或進一步加劇淺水湖泊穩態轉換的風險。沉水植物作為重要初級生產者，可通過一系列反饋機制調控生態平衡。因此，明確多大覆蓋度的沉水植物可有效緩解此類干擾，對維持淺水湖泊的清水穩態具有重要作用。
近日，中國科學院水生生物研究所研究員曹特與副研究員丑慶川團隊在云南省大理市洱海高原湖泊生態系統試驗站大型原位圍隔系統中，通過模擬銨氮脈沖（NH4-N：0.05mg/L至1.24 mg/L），系統探究了0%至100%不同蓋度的沉水植物如何影響系統的緩沖能力與生態韌性。
研究發現，隨著蓋度增加，系統的緩沖能力與彈性穩定性顯著提升，即高蓋度（≥50%）的沉水植物可顯著降低NH4-N濃度，遏制其對藻類的促進作用，從而維持清水態的穩定；中等蓋度（30-50%）的沉水植物也能去除銨氮，但對NH4-N的削減能力弱于高蓋度處理，剩余NH4-N對藻類生長有促進作用；低蓋度（≤30%）的沉水植物難以及時去除大量的銨氮，一方面促進了藻類生長，另一方面持續的高銨氮加劇了沉水植物衰退的風險。同時，NH4-N脅迫抑制了沉水植物生長，但高蓋度的沉水植物通過稀釋單位面積NH4-N負荷有效緩解了毒性脅迫，將生物量損失壓至接近零。
進一步，研究通過沉水植物-浮游植物生物量比值變化，量化了系統穩態轉換（沉水/浮游植物占優）過程，確定了沉水植物緩解銨氮脈沖沖擊的關鍵蓋度閾值為39%至51%。
該研究首次明確了沉水植物蓋度對銨脈沖的緩沖閾值，揭示了氣候變化導致營養脈沖頻發背景下的高蓋度沉水植物在抑制藻華、維持清水穩態中的決定性作用，為預測與調控淺水湖泊在極端氣候背景下的穩態轉換提供了直接依據。
相關研究成果以Quantifying critical thresholds of submerged macrophyte coverage to buffer climate-amplified ammonium pulses and stabilize clear-water states為題，發表在《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。
論文鏈接
實驗設計示意圖
沉水植物蓋度對系統穩態轉換的影響
本文鏈接：研究揭示沉水植物緩解NH4-N脈沖的關鍵蓋度閾值http://www.sq15.cn/show-12-1591-0.html
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