湖泊富營(yíng)養(yǎng)化磷控制范式的提出是基于加拿大實(shí)驗(yàn)湖區(qū)的全湖實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只控磷就可以有效控制實(shí)驗(yàn)湖泊的藻類(lèi)生物量，而控氮湖泊產(chǎn)生了固氮藍(lán)藻，控氮產(chǎn)生的效果并不理想。由此提出湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理只需控磷，無(wú)需控氮(Schindler et al., 2008)。從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，控磷措施就已經(jīng)在歐美國(guó)家廣泛實(shí)施，并取得一定的效果。然而控磷措施在很多大型富營(yíng)養(yǎng)化淺水湖泊并不成功，例如美國(guó)Erie、Okeechobee湖、加拿大Winnipeg湖，日本Kasumigaura湖等。這引起人們對(duì)單一控磷策略的反思。
實(shí)踐上，我們通常采取的控制措施主要是以外源輸入控制為主。對(duì)于很多富營(yíng)養(yǎng)化程度較低的湖泊或一些深水湖泊，控磷策略的治理效果很好，可以維持湖泊的清水狀態(tài)。而對(duì)很多大型淺水富營(yíng)養(yǎng)化湖泊，單獨(dú)控磷則無(wú)法在短期內(nèi)起到良好作用，有的湖泊甚至延遲幾十年才有響應(yīng)。實(shí)際上，加拿大實(shí)驗(yàn)湖區(qū)(ELA)處于加拿大安大略省(Ontario)西北部的一個(gè)人口稀少的區(qū)域，屬于大陸性溫帶針葉林氣候。實(shí)驗(yàn)湖區(qū)沒(méi)有人為外源污染物輸入，污染背景低，湖泊溫度相對(duì)較低，藻類(lèi)生長(zhǎng)期短，營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)相對(duì)較慢，控制磷的輸入，就可以嚴(yán)格控制湖泊的磷濃度，顯著降低藻類(lèi)生物量。在這種湖泊背景下獲得的湖泊治理經(jīng)驗(yàn)不具有普適性。
湖泊藻類(lèi)生長(zhǎng)是受氮限制，還是磷限制，取決于生態(tài)系統(tǒng)藻類(lèi)生長(zhǎng)所需氮磷的可獲得性，而不是簡(jiǎn)單的水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度。進(jìn)入水生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)鹽在水相、懸浮顆粒物和底泥中進(jìn)行分配和循環(huán)，內(nèi)源負(fù)荷和循環(huán)效率對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)起著重要的影響，一些湖泊底泥內(nèi)源磷的釋放甚至超過(guò)外源負(fù)荷。在貧營(yíng)養(yǎng)水體，營(yíng)養(yǎng)鹽在湖內(nèi)的循環(huán)速率低，內(nèi)源負(fù)荷較低，因此外源磷控制能很好的控制湖內(nèi)水體營(yíng)養(yǎng)鹽的可利用性，顯著降低藻類(lèi)生物量。
國(guó)內(nèi)很多學(xué)者通過(guò)分析磷與藻類(lèi)生物量的關(guān)系，認(rèn)為藻類(lèi)生物量總是與總磷(TP)的相關(guān)性高，而與總氮(TN)的相關(guān)性低，因此認(rèn)為磷是主要限制因子，湖泊治理應(yīng)該重點(diǎn)控磷。這種做法的不足之處是沒(méi)有考慮內(nèi)源磷的影響。正常情況下水體中無(wú)機(jī)磷的濃度通常很低，不是被藻類(lèi)吸收就是被顆粒物吸附，沉降進(jìn)入底泥，因此磷在藻相和底泥中進(jìn)行著再分配。我們?cè)诮⒃孱?lèi)與TP的關(guān)系時(shí)往往忽略了大部分磷是儲(chǔ)存于底泥當(dāng)中，因此建立的藻類(lèi)生物量和TP的關(guān)系往往是藻體葉綠素和藻體磷之間的自相關(guān)關(guān)系(Lewis,2011)。
淺水湖泊與深水湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽的循環(huán)途徑及對(duì)藻類(lèi)生產(chǎn)力的影響具有很大差異。對(duì)于深水湖泊，由于受溫度影響，容易形成季節(jié)性的溫躍層，溫躍層的靜力穩(wěn)定度大，沉積物釋放的磷僅在湖下層遷移，難以進(jìn)入真光層供藻類(lèi)利用，內(nèi)源磷對(duì)磷循環(huán)的貢獻(xiàn)有限。因此，深水湖泊控制外源磷的輸入具有很好的效果。淺水湖泊，風(fēng)浪擾動(dòng)頻繁，底泥間隙水中的磷很容易受風(fēng)浪擾動(dòng)進(jìn)入真光層被藻類(lèi)吸收利用。尤其對(duì)于具有漂浮能力的藍(lán)藻，很容易在底部吸收營(yíng)養(yǎng)鹽，在表層接受光照進(jìn)行生長(zhǎng)。因此，淺水湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽磷的循環(huán)與藻類(lèi)生長(zhǎng)關(guān)系更為密切，一旦湖泊受到污染形成藻型生境，對(duì)外源磷控制的響應(yīng)就會(huì)極為緩慢。
因此，磷范式只適用于富營(yíng)養(yǎng)化程度較低的湖泊或深水湖泊，對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化相對(duì)較高的淺水湖泊很難適用。
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