云南省陽宗海湖心浮游藻類分布與環(huán)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(huán)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(jìn)行19次定性、定量采樣的基礎(chǔ)上,分析了藻類組成及優(yōu)勢種,共觀察到藻類8門67屬;研究了藻細(xì)胞密度的變化及其與總磷、總氮、葉綠素a的關(guān)系,探索了陽宗海湖心全年的優(yōu)勢種——藍(lán)藻細(xì)胞密度與TN/TP的變化。

藻類分布;藻細(xì)胞密度;環(huán)境因子;陽宗海湖心

水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為當(dāng)今全球性的水域環(huán)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(yǎng)化,而亞太地區(qū)50%以上湖泊富營養(yǎng)化,我國60%以上湖泊處于富營養(yǎng)化狀態(tài)[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(yǎng)化的危害日益突出,給經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和人們健康帶來越來越大的威脅和危害,其中,主要表現(xiàn)在對飲用水及其水資源質(zhì)量的影響、對旅游景觀的破壞和對漁業(yè)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(qū)約40km,湖泊及匯水區(qū)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(biāo)本用25#浮游生物網(wǎng)撈取,現(xiàn)場加魯哥試液(40g碘溶于含碘化鉀60g的1000ml水溶液中)進(jìn)行固定。定量標(biāo)本采用有機(jī)玻璃采樣器采集,取1L樣品裝入樣品瓶內(nèi),加入15ml魯哥試液固定。

從野外采集并經(jīng)固定的水樣,帶回實(shí)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(zhuǎn)入30ml定量瓶中,用上清液少許沖洗容器幾次,將沖洗液轉(zhuǎn)入30ml定量瓶中,混勻后作鏡檢計數(shù)。

1.2 測定方法

藻細(xì)胞密度用面積20×20mm、計數(shù)體積0.1ml的浮游植物計數(shù)板在光學(xué)顯微鏡(Leica DM1000)下測定,每個樣品計數(shù)兩片取其平均值,兩次計數(shù)結(jié)果相差15%以上則進(jìn)行第三片計數(shù),取其中個數(shù)相近兩片的平均值?？偟捎脡A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(jié)果與分析

2.1 種類組成及優(yōu)勢種

2008年6 月至2009年12月,共觀察到藻類8門67屬,其中,藍(lán)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(shù)最多,其次是藍(lán)藻門,硅藻位于第三位。金藻門在2008年出現(xiàn)較多,2009年則很少出現(xiàn)。

終年常見并形成優(yōu)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(lán)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(jié)在種類組成上有所差異。由圖1可見,陽宗海湖心優(yōu)勢種群以藍(lán)藻門為主,最高比例達(dá)97.5%,綠藻門僅在少數(shù)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(lán)藻具有高效吸收利用外源無機(jī)碳的功能,能夠在所棲息的水環(huán)境中最大限度地競爭利用有限無機(jī)碳源,以保持其持續(xù)穩(wěn)定的生長、繁殖;另一方面,藍(lán)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(huán)境下良好生長和繁殖,這是其重要的營養(yǎng)競爭優(yōu)勢之一。

2.2 湖泊藻細(xì)胞密度與環(huán)境因子的變化

孔繁翔等[4]通過對太湖藍(lán)藻多年的研究,提出了水華的形成可以分為休眠、復(fù)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(xì)胞密度的變化過程為春季休眠、夏季復(fù)蘇、秋冬季節(jié)增長,冬季藻細(xì)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(yǎng)物質(zhì)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(zhì)基礎(chǔ)。

藻細(xì)胞密度于2008年12月達(dá)到最高值,2009年9月后,藻細(xì)胞密度超出2008年總體水平,10月出現(xiàn)最高值。藻細(xì)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(yǎng)狀態(tài)。

2.2.1 藻細(xì)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(yǎng)化程度有密切的關(guān)系。一般認(rèn)為[6],高氮、磷含量是藍(lán)藻水華發(fā)生的主要營養(yǎng)物質(zhì)基礎(chǔ)。

陽宗海湖心藻細(xì)胞密度與總磷、總氮的單峰變化規(guī)律基本一致,與總氮變化規(guī)律更加接近,這可能是因為部分藍(lán)藻具有固氮能力,如魚腥藻、束絲藻等[7]藍(lán)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(xì)胞可利用的氮源,供給藻細(xì)胞生長和繁殖。藻細(xì)胞密度與總磷、總氮的變化見圖2、圖3。

2.2.2 藻細(xì)胞密度與葉綠素a

葉綠素a質(zhì)量濃度的高低與水體藻類的種類、數(shù)量等密切相關(guān)[8],也與水環(huán)境質(zhì)量有關(guān),是水體理化性質(zhì)動態(tài)變化的綜合反映指標(biāo)之一,是藻類生物量大小的重要標(biāo)志[9],是表征浮游植物現(xiàn)存量的重要指標(biāo)[10,11]。由圖4可見,葉綠素a出現(xiàn)峰值時,藻細(xì)胞密度也出現(xiàn)對應(yīng)的峰值,體現(xiàn)了藻類的繁殖及增長與葉綠素a關(guān)系密切,且變化規(guī)律相同。

2.3 藍(lán)藻細(xì)胞密度與N/P

藍(lán)藻是陽宗海湖心全年的主要優(yōu)勢種,所占比例大多在70%以上,藍(lán)藻細(xì)胞密度的變化決定了湖泊總藻細(xì)胞密度的數(shù)值變化。有研究[3]表明,決定藍(lán)藻水華發(fā)生的營養(yǎng)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(lán)藻具有儲藏磷的能力也使它們比其它藻類有較強(qiáng)的生態(tài)競爭優(yōu)勢。

N/P在一定范圍內(nèi)能制約藻類生長,是群落結(jié)構(gòu)改變的重要誘因[10]。由圖5可見,TN/TP越低,藍(lán)藻細(xì)胞密度越大,TN/TP越高,藍(lán)藻細(xì)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(lán)藻水華發(fā)生起決定性的作用外,較低的氮、磷比更有利于水華藍(lán)藻的生長和繁殖。

3 結(jié)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(diǎn)以藍(lán)藻、綠藻、硅藻、隱藻為主,主要以藍(lán)藻門為優(yōu)勢種群;藍(lán)藻相對數(shù)量豐度高達(dá)97.5%,硅藻門最高比例僅在30%左右。

(2)陽宗海湖心藻細(xì)胞密度的變化過程為春季休眠、夏季復(fù)蘇、秋冬季節(jié)增長,冬季藻細(xì)胞密度相對更高;藻細(xì)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(xì)胞密度與總磷、總氮的單峰變化規(guī)律基本一致,與總氮變化規(guī)律更加接近;葉綠素a質(zhì)量濃度的高低是藻類生物量大小的重要標(biāo)志,藻類的繁殖及增長與葉綠素a關(guān)系密切,且變化規(guī)律相同。

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

[1]李效宇.微囊藻毒素及其毒理學(xué)研究[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

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

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

[4]孔繁翔,高光.大型淺水富營養(yǎng)化湖泊中藍(lán)藻水華形成機(jī)理的思考[J].生態(tài)學(xué)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(fā)藻類種源研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2009,18(6).

[6]劉永定,范曉,胡征宇.中國藻類學(xué)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(xué),等.赤潮多發(fā)區(qū)深圳灣葉綠素a的時空分布及其影響因素[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)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(huán)境因子的GAM回歸分析[J].中國環(huán)境科學(xué),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(jìn)效應(yīng)[J].中國環(huán)境科學(xué),2009,29(11).

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