潑河水庫葉綠素a的分布特征與環(huán)境因子的關(guān)系

吳坤杰

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，河南 信陽 464000；2.河南省漁業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，河南 信陽 464000）

潑河水庫葉綠素a的分布特征與環(huán)境因子的關(guān)系

吳坤杰

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，河南 信陽 464000；2.河南省漁業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，河南 信陽 464000）

本實(shí)驗(yàn)在2012年9月～2013年9月期間，每季節(jié)采樣一次，測定潑河水庫葉綠素a（chl.a）的濃度，分析潑河水庫葉綠素a的分布特征及其與總氮（TN）及總磷（TP）等環(huán)境因子的相關(guān)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，潑河水庫葉綠素a濃度的季節(jié)分布由高至低為夏季＞春季＞秋季＞冬季；空間分布為春季和夏季河流入庫口葉綠素a的濃度高于其他水域；因子相關(guān)性分析表明，春季和夏季潑河水庫葉綠素a濃度與水體中總磷的濃度相關(guān)，其中夏季相關(guān)性極其顯著。

潑河水庫；葉綠素a；環(huán)境因子；相關(guān)性

水體富營養(yǎng)化主要是水體接納過量的營養(yǎng)鹽（如氮、磷等），浮游植物大量生長繁殖的過程。水體富營養(yǎng)化發(fā)展快、危害大、治理難、恢復(fù)慢，已成為全球性的水污染問題[1,2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國大部分水庫已發(fā)生了不同程度的富營養(yǎng)化，均處于中富營養(yǎng)化水平[3]，嚴(yán)重影響了水庫的供水安全和水產(chǎn)品安全。為了保證人類飲用水安全、水產(chǎn)品質(zhì)量安全及湖泊水庫的合理開發(fā)利用，研究湖泊水庫的富營養(yǎng)化狀態(tài)及防治十分必要。

葉綠素a（chl.a）含量受環(huán)境因子的制約，是藻類現(xiàn)存量的主要表征指標(biāo)之一，也是水體理化和生物指標(biāo)的綜合表現(xiàn)。研究葉綠素a的分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系，對認(rèn)識(shí)湖泊富營養(yǎng)化的機(jī)理十分必要。目前有關(guān)葉綠素a的濃度與環(huán)境因子關(guān)系的研究主要側(cè)重在大型湖泊方面。荀尚培等[4]分析了春季巢湖水溫和水體葉綠素a濃度變化的關(guān)系，認(rèn)為巢湖東半湖葉綠素a濃度變化與前期單天、累積水溫變化密切相關(guān)。楊志巖等[5]研究了烏梁素海葉綠素a濃度時(shí)空分布及其與氮、磷濃度關(guān)系，認(rèn)為2006年5月和10月烏梁素海的葉綠素a與氮、磷濃度存在明顯的相關(guān)性。不同地區(qū)的水體環(huán)境條件存在地域性差別，水體葉綠素a濃度與環(huán)境因子的關(guān)系具有地域特征。研究各地區(qū)水體中葉綠素a的分布特征及其與環(huán)境因子關(guān)系，對該地區(qū)水資源的保護(hù)具有重要意義。

潑河水庫位于河南省東南部革命老區(qū)新縣、光山兩縣交界處，是河南光山和潢川的飲用水水源。本文用葉綠素a來表征浮游植物生物量，測定丘陵地區(qū)典型中小型水庫潑河水庫葉綠素a的時(shí)空分布特征，探討葉綠素a與總氮（TN）、總磷（TP）、透明度（SD）和化學(xué)需氧量（CODMn）等環(huán)境因子的相關(guān)性，分析影響潑河水庫葉綠素a時(shí)空分布的主要環(huán)境因子，以期為該水庫的水資源保護(hù)和合理開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 采樣

在潑河水庫設(shè)置6個(gè)采樣點(diǎn)（圖1），分別在秋季（2012年11月）、冬季（2013年2月）、春季（2013年5月），和夏季（2013年8月）采樣。采樣方法按《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）[6]進(jìn)行。

圖1 潑河水庫采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling sites in Pohe Reservoir

1.2 理化指標(biāo)測定

葉綠素a、總氮、總磷、透明度和化學(xué)需氧量分別按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）[6]葉綠素a的測定、鉬銻抗分光光度法、過硫酸鉀氧化紫外分光光度法、塞氏盤法，以及高錳酸鹽指數(shù)酸性法進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 潑河水庫葉綠素a的分布特征

2.1.1 潑河水庫葉綠素a的空間分布特征

由圖2可知，在春季和夏季，位于河流入庫口的5#采樣點(diǎn)的葉綠素a的濃度最高。從圖3可知，秋季位于上游的2#采樣點(diǎn)的葉綠素a的濃度最高；冬季最高的是同樣位于上游的1#采樣點(diǎn)。

圖2 春季和夏季潑河水庫葉綠素a的空間分布特征Fig.2 Spatial profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir in spring and summer

圖3 秋季和冬季潑河水庫葉綠素a的空間分布特征Fig.3 Spatial profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir in autumn and winter

2.1.2 潑河水庫葉綠素a的季節(jié)分布特征

由圖4可知，潑河水庫葉綠素a的季節(jié)分布特征顯著。各個(gè)采樣點(diǎn)各季節(jié)葉綠素a濃度由高至低依次均為：夏季、春季、秋季、冬季。潑河水庫葉綠素a季節(jié)變化特征與南方降雨量充沛的水庫相反[7]，也與受多種污染的烏梁素海的分布特征不同[5]。

圖4 潑河水庫葉綠素a的季節(jié)分布特征Fig.4 Seasonal profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir

2.2 潑河水庫葉綠素a的分布與環(huán)境因子的關(guān)系

2.2.1 潑河水庫的環(huán)境因子與葉綠素a空間分布的關(guān)系

大量的研究表明[8-10]，葉綠素a濃度的對數(shù)與總氮（TN）、總磷（TP）含量的對數(shù)呈線性關(guān)系，但直

線的斜率和截距因水體影響因子的不同而異。由表1可知，潑河水庫葉綠素a四季的空間分布與總磷都呈正相關(guān)，其中夏季相關(guān)性極其顯著（R2=0.9038，P=0.004），說明TP是潑河水庫藻類生長的限制因子；與總氮也呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。潑河水庫葉綠素a四季的空間分布與CODMn及SD都呈一定相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

表1 潑河水庫葉綠素a的空間分布與環(huán)境因子的關(guān)系Tab.1 Relationship between spatial profile of chlorophyll-a content and environmental factors in Pohe Reservoir

表2 潑河水庫葉綠素a的季節(jié)分布與環(huán)境因子的關(guān)系Tab.2 Relationship between seasonal profile of chlorophyll-a content and environmental factors in Pohe Reservoir

2.2.2 潑河水庫葉綠素a的季節(jié)分布與環(huán)境因子的關(guān)系

由表2可知，所有采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)都與溫度呈顯著相關(guān)，其中6#采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與溫度的相關(guān)性極其顯著（P=0.002）。6#采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與TN呈顯著相關(guān)（P=0.033）。1#采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與TN的相關(guān)性極其顯著（P=0.004）。3#和4#采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與 TP的相關(guān)性顯著（P3=0.016，P4=0.032）。2#、5#和6#采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與 TP的相關(guān)性極其顯著（P2=0.005，P5=0.004，P6=0.006）。所有采樣點(diǎn)葉綠素a濃度的對數(shù)與CODMn及SD都不相關(guān)。

3 討論

水體中氮和磷的濃度是影響浮游植物生長和增殖的最重要營養(yǎng)鹽。磷酸鹽在水體中易與重金屬離子產(chǎn)生難溶性磷化合物沉淀，降低其在水中的含量，與氮營養(yǎng)鹽相比，磷更易成為各種水體藻類生長的限制性因子[11-13]。潑河水庫葉綠素a四季的空間分布與溫度、總磷和總氮的相關(guān)性研究表明，總磷是夏季潑河水庫藻類生長的限制性因子，溫度則是其他季節(jié)潑河水庫藻類生長的限制性因子。

CODMn和SD是藻類生長的被動(dòng)因子，藻類的生長和增殖使得水的透明度減少、有機(jī)物增加。Paerl等[14]研究發(fā)現(xiàn)水體中有機(jī)物濃度增高不是藍(lán)藻水華暴發(fā)的原因，而是藍(lán)藻水華造成的結(jié)果。研究表明，潑河水庫葉綠素a四季的空間分布與CODMn及SD都呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。許多研究表明，透明度與葉綠素a濃度有較高的負(fù)相關(guān)性。潑河水庫葉綠素a四季的空間分布與SD的相關(guān)性和其他水庫不同[7]，這說明潑河水庫浮游植物的生物量不大，不是影響SD的主要因素。

總之，春季和夏季潑河水庫河流入庫口葉綠素a的濃度高于其他水域，溫度是除夏季外其他季節(jié)潑河水庫藻類生長的限制性因子，總磷是夏季潑河水庫藻類生長的限制性因子，應(yīng)當(dāng)采取措施預(yù)防潑河水庫受總磷污染，防止水體發(fā)生水華。

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Profile of Chlorophyll-a Concentration and Its Correlation to Environmental Factors in Pohe Reservoir

WU Kun-jie
（1.Fishery Science Department,Xinyang Agricultural and Forestry College,Xinyang 464000,China; 2.Fishery Biological Engineering Technology Research Center of Henan Province,Xinyang 464000,China）

The spatial and temporal distribution of chlorophyll-a content and relationship between the chlorophyll-a level and environmental factors were studied from September of 2012 to September of 2013 in Pohe Reservoir.The results showed that there was significant difference in spatial and temporal distribution of chlorophyll-a levels,with descendant order of summer＞spring＞autumn＞winter.There was higher concentration of chlorophyll-a in the estuary than in other area during the spring and summer.The findings indicated that the concentration of chlorophyll-a was involved in the concentration of total phosphorus in the water of Pohe Reservoir during the spring and summer,especially very significant difference in the summer.

Pohe Reservoir;chlorophyll-a;environmental factor;correlation

S932.7

A

1005-3832（2016）03-0049-04

2015-12-29

信陽農(nóng)林學(xué)院青年教師科研基金項(xiàng)目（201201014）.

吳坤杰（1979-），男，福建壽寧人，講師，碩士，從事水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境保護(hù)研究.E-mail:sparks1980111@163.com