云南省陽宗海湖心浮游藻類分布與環境因子的變化

賀克雕

(云南省水文水資源局,云南昆明650106)

云南省陽宗海湖心浮游藻類分布與環境因子的變化

賀克雕

(云南省水文水資源局,云南昆明650106)

在對陽宗海湖心浮游藻類進行19次定性、定量采樣的基礎上,分析了藻類組成及優勢種,共觀察到藻類8門67屬;研究了藻細胞密度的變化及其與總磷、總氮、葉綠素a的關系,探索了陽宗海湖心全年的優勢種——藍藻細胞密度與TN/TP的變化。

藻類分布;藻細胞密度;環境因子;陽宗海湖心

水體富營養化已經成為當今全球性的水域環境污染問題,歐洲、美洲、北美洲和南美洲分別有53%、28%、48%和41%的湖泊存在不同程度富營養化,而亞太地區50%以上湖泊富營養化,我國60%以上湖泊處于富營養化狀態[1],比較突出的有云南滇池、江蘇太湖和安徽巢湖等。水體富營養化的危害日益突出,給經濟和社會發展、環境保護和人們健康帶來越來越大的威脅和危害,其中,主要表現在對飲用水及其水資源質量的影響、對旅游景觀的破壞和對漁業的影響等。目前,對云南滇池、洱海等高原湖泊藻類研究的報道已越來越多,尚未見對陽宗海藻類研究的報道。

陽宗海是云南省九大高原湖泊之一,位于昆明市東南部,距昆明市區約40km,湖泊及匯水區分屬昆明市的宜良縣、呈貢縣和玉溪市的澄江縣,集水面積為192km2,湖面面積31km2,總蓄水量6.04億m3,是云南省第三大深水湖泊。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

定性標本用25#浮游生物網撈取,現場加魯哥試液(40g碘溶于含碘化鉀60g的1000ml水溶液中)進行固定。定量標本采用有機玻璃采樣器采集,取1L樣品裝入樣品瓶內,加入15ml魯哥試液固定。

從野外采集并經固定的水樣,帶回實驗室后靜置沉降24h后,用虹吸管小心抽掉上清液,余下20～25ml沉淀物轉入30ml定量瓶中,用上清液少許沖洗容器幾次,將沖洗液轉入30ml定量瓶中,混勻后作鏡檢計數。

1.2 測定方法

藻細胞密度用面積20×20mm、計數體積0.1ml的浮游植物計數板在光學顯微鏡(Leica DM1000)下測定,每個樣品計數兩片取其平均值,兩次計數結果相差15%以上則進行第三片計數,取其中個數相近兩片的平均值。總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894-1989)測定,總磷采用鉬酸銨分光光度法測定(GB11893-1989)[2],葉綠素a含量采用丙酮抽提,分光光度法(SL88-1994)測定。

2 結果與分析

2.1 種類組成及優勢種

2008年6 月至2009年12月,共觀察到藻類8門67屬,其中,藍藻門11屬,綠藻門33屬,硅藻門9屬,隱藻門1屬,裸藻門5屬,黃藻門1屬,金藻門4屬,甲藻門3屬。以綠藻門的屬數最多,其次是藍藻門,硅藻位于第三位。金藻門在2008年出現較多,2009年則很少出現。

終年常見并形成優勢種的有:微囊藻(Micro2 cystis Kütz)、魚腥藻(Anabaena)、束絲藻(Apha2 nizomenon)、尖頭藻(Raphidiopsis)、直鏈藻(Melosira)、脆桿藻(Fragilaria)、柵藻(Scenedes2 mus)、空星藻(Coelastrum)。

陽宗海湖心以藍藻、綠藻、硅藻、隱藻居多,裸藻、甲藻、金藻、黃藻比例較低,不同季節在種類組成上有所差異。由圖1可見,陽宗海湖心優勢種群以藍藻門為主,最高比例達97.5%,綠藻門僅在少數采樣時間占較大比例,硅藻門所占比例最高值僅為30%左右。這是因為某些水華藍藻具有高效吸收利用外源無機碳的功能,能夠在所棲息的水環境中最大限度地競爭利用有限無機碳源,以保持其持續穩定的生長、繁殖;另一方面,藍藻對氮、磷的親合力高于其他浮游藻類[3],因而它們能夠在氮、磷限制的環境下良好生長和繁殖,這是其重要的營養競爭優勢之一。

2.2 湖泊藻細胞密度與環境因子的變化

孔繁翔等[4]通過對太湖藍藻多年的研究,提出了水華的形成可以分為休眠、復蘇、生物量增加(生長)、上浮及聚集等4個階段。陽宗海湖心藻細胞密度的變化過程為春季休眠、夏季復蘇、秋冬季節增長,冬季藻細胞密度相對更高可能是由于陽宗海在枯期蓄水、無出流,而使湖泊水流速度減緩、營養物質滯留時間增長[5],加之所處地理位置和特定生境條件的差異,給藻類生長提供了物質基礎。

藻細胞密度于2008年12月達到最高值,2009年9月后,藻細胞密度超出2008年總體水平,10月出現最高值。藻細胞密度在192.00～7598.99萬個/L,年平均值為1519.23萬個/L,最小值與最大值差距甚大,全年處于中營養狀態。

2.2.1 藻細胞密度與總磷、總氮

氮、磷是藻類繁殖所需的各種成分中的限制性因素,水體中氮、磷含量的高低與水體富營養化程度有密切的關系。一般認為[6],高氮、磷含量是藍藻水華發生的主要營養物質基礎。

陽宗海湖心藻細胞密度與總磷、總氮的單峰變化規律基本一致,與總氮變化規律更加接近,這可能是因為部分藍藻具有固氮能力,如魚腥藻、束絲藻等[7]藍藻,它們利用其藻絲體所特有的異形胞,將大氣中游離氮固定為藻細胞可利用的氮源,供給藻細胞生長和繁殖。藻細胞密度與總磷、總氮的變化見圖2、圖3。

2.2.2 藻細胞密度與葉綠素a

葉綠素a質量濃度的高低與水體藻類的種類、數量等密切相關[8],也與水環境質量有關,是水體理化性質動態變化的綜合反映指標之一,是藻類生物量大小的重要標志[9],是表征浮游植物現存量的重要指標[10,11]。由圖4可見,葉綠素a出現峰值時,藻細胞密度也出現對應的峰值,體現了藻類的繁殖及增長與葉綠素a關系密切,且變化規律相同。

2.3 藍藻細胞密度與N/P

藍藻是陽宗海湖心全年的主要優勢種,所占比例大多在70%以上,藍藻細胞密度的變化決定了湖泊總藻細胞密度的數值變化。有研究[3]表明,決定藍藻水華發生的營養因子主要是氮磷含量,二者的比例以及部分微量元素含量。另外,一些藍藻具有儲藏磷的能力也使它們比其它藻類有較強的生態競爭優勢。

N/P在一定范圍內能制約藻類生長,是群落結構改變的重要誘因[10]。由圖5可見,TN/TP越低,藍藻細胞密度越大,TN/TP越高,藍藻細胞密度越小。這與劉建康等[12]的報道相一致。除了氮、磷濃度對藍藻水華發生起決定性的作用外,較低的氮、磷比更有利于水華藍藻的生長和繁殖。

3 結論

(1)2008年6月至2009年12月,陽宗海湖心共有藻類8門67屬;組成特點以藍藻、綠藻、硅藻、隱藻為主,主要以藍藻門為優勢種群;藍藻相對數量豐度高達97.5%,硅藻門最高比例僅在30%左右。

(2)陽宗海湖心藻細胞密度的變化過程為春季休眠、夏季復蘇、秋冬季節增長,冬季藻細胞密度相對更高;藻細胞密度年平均值為1519.23萬個/L,最小值與最大值差距甚大。

(3)藻細胞密度與總磷、總氮的單峰變化規律基本一致,與總氮變化規律更加接近;葉綠素a質量濃度的高低是藻類生物量大小的重要標志,藻類的繁殖及增長與葉綠素a關系密切,且變化規律相同。

(4)TN/TP對陽宗海湖心的主要優勢種——藍藻的生長與繁殖起著決定性的作用,TN/TP越低,藍藻細胞密度越大,較低的氮、磷比更有利于水華藍藻的生長和繁殖。

[1]李效宇.微囊藻毒素及其毒理學研究[M].北京:科學出版社,2007.

[2]水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法(第四版)[M].北京:中國環境科學出版社,2002.

[3]劉永定,范曉,胡征宇.中國藻類學研究[M].武漢:武漢出版社,2001.

[4]孔繁翔,高光.大型淺水富營養化湖泊中藍藻水華形成機理的思考[J].生態學報,2005,25(3).

[5]楊霞,劉德富,楊正健.三峽水庫香溪河庫灣春季水華暴發藻類種源研究[J].生態環境學報,2009,18(6).

[6]劉永定,范曉,胡征宇.中國藻類學研究[M].武漢:武漢出版社,2001.

[7]Paerl HW,Fulton RS III,Moisander PH,et al.Harmful fresh2 water algal blooms,with an emphasis on cyanobacteria[J].Sci world J,2001,(1).

[8]Lamon E C,Kenneth H R,Karl E H.Using generalized additive models forpredition of chlorophyll a in lakeOkeechobee,Florida[J].Lakes and Reservoirs:Research andManagement,1996,(2).

[9]張瑜斌,章潔香,張才學,等.赤潮多發區深圳灣葉綠素a的時空分布及其影響因素[J].生態環境學報,2009,18(5).

[10]劉佳,黃清輝,李建華.崇明北湖葉綠素a濃度與環境因子的GAM回歸分析[J].中國環境科學,2009,29(12).

[11]郭長城,李鑫,胡洪營.蘆葦生物活性組分對小球藻生長的促進效應[J].中國環境科學,2009,29(11).

[12]劉建康,謝平.揭開武漢東湖藍藻水華消失之謎[J].長江流域資源與環境,1999,8(3).

Changes of Environmental Factors and Phytoplankton Distribution in the Center of Yangzong Lake of Yunnan Province

HE Ke2diao
(Yunnan Bureau of Hydrology and Water Resources Kunming Yunnan 650106 China)

The composition and dominant species of the phytoplankton in the center of Yangzong lake are analyzed based on 19 times of qualitative and quantitative monitoring.There are 8 classes with 67 categories phytoplankton in total.The relation be tween changes of density of phytoplankton cell and TP and TN and chlorophyll a is re-searched.The changes between density of phytoplankton cell and TP and TN of the dominant species are explored.

phytoplankton distribution;density of phytoplankton cell;environmental factor;center of Yangzong lake

X52

A

1673-9655(2010)03-0036-03

2010-01-28