卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）—北方池塘藍(lán)藻新記錄種及水華爆發(fā)的生境特點(diǎn)

董文廣，趙文武，龐顯炳，張曼，王一帆，曾大慶

（1.河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007；2.安陽市水產(chǎn)科學(xué)研究所，河南 安陽 455000）

近年來，隨著我國(guó)淡水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展以及水域生態(tài)環(huán)境調(diào)查和修復(fù)工作的開展，我國(guó)養(yǎng)殖池塘的水華藍(lán)藻已有報(bào)道。2017 年，范立民等[1]報(bào)道了宜興羅非魚（Oreochroms mossambicus）養(yǎng)殖池塘的水華藍(lán)藻。2018 年，于宏偉等[2]報(bào)道了遼寧省泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus）養(yǎng)殖池塘藍(lán)藻毒素造成泥鰍死亡。養(yǎng)殖其他種類的池塘中也有關(guān)于水華藍(lán)藻的文獻(xiàn)報(bào)道，包括中華鱉（Trionyx sinensis）[3]、中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）[4]、凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）[5-7]、鯉（Cyprinus carpio）[8]、羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii）[9]養(yǎng)殖池塘和草魚（Ctenopharyngodon idellus）、鯉、鰱（Hypophthalmichthys molitrix）混養(yǎng)池塘[10]。

藍(lán)藻水華的發(fā)生破壞我國(guó)養(yǎng)殖池塘水體的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重阻礙水域生態(tài)環(huán)境的治理和修復(fù)。在養(yǎng)殖池塘爆發(fā)水華藍(lán)藻時(shí)，藍(lán)藻覆蓋水面，阻隔光線，競(jìng)爭(zhēng)溶氧，水體的透明度下降，水質(zhì)條件惡化，水體中浮游生物的多樣性下降。大量藍(lán)藻水華的爆發(fā)會(huì)抑制有益藻類的生存，藍(lán)藻分解會(huì)產(chǎn)生羥胺和硫化氫，損害魚類肝臟，破壞魚類腸道消化酶，影響?zhàn)B殖池塘內(nèi)魚類的正常生長(zhǎng)[11]。孫洪杰等[12]證實(shí)了藍(lán)藻水華的衍生污染物非離子氨在高濃度下會(huì)抑制幼魚的生長(zhǎng)；微囊藻（Microcystis sp.）毒素能夠明顯抑制鰱、鳙（Aristichthys nobilis）體長(zhǎng)生長(zhǎng)。謝平[13]的研究結(jié)果表明：微囊藻毒素?fù)p害魚類的神經(jīng)系統(tǒng)以及內(nèi)臟器官。姚雁鴻等[14]報(bào)道顯示：藍(lán)藻水華爆發(fā)的池塘，水中溶解氧濃度下降，養(yǎng)殖魚類窒息死亡。微囊藻產(chǎn)生蒜味化合物，在魚皮膚富集，影響魚類的品質(zhì)[15]。全世界水華藍(lán)藻爆發(fā)的強(qiáng)度和頻率也逐漸增加[16,17]。金孢藻屬（Chrysosporum）的種類在水華藍(lán)藻中并不常見。金孢藻屬的藻類是由單列細(xì)胞組成的絲狀體，在淡水中營(yíng)浮游生活[18]。金孢藻屬的卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）雖然不常見，卻在世界范圍內(nèi)有報(bào)道[19]。

對(duì)卵孢金孢藻的研究主要集中在形態(tài)學(xué)和生態(tài)分布。1911 年，F(xiàn)orti[19]首次報(bào)道了采集于土耳其的卵孢金孢藻。卵孢金孢藻主要分布在地中海地區(qū)，在以色列[20,21]以及黎巴嫩[22]等國(guó)家發(fā)現(xiàn)的卵孢金孢藻最有代表性。卵孢金孢藻在西班牙[23]、意大利[24]等多個(gè)歐洲國(guó)家的水庫和湖泊中爆發(fā)水華。在亞洲的新加坡[25]、北美洲的一些地區(qū)[26]以及俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)[27]，也有關(guān)于卵孢金孢藻的采集報(bào)道。

2013 年，張瑋等[19]通過形態(tài)學(xué)和16S rRNA 基因序列分析，證明采自上海滴水湖的卵孢金孢藻物種在我國(guó)上海滴水湖存在。但是，我國(guó)養(yǎng)殖池塘發(fā)生該種藻類水華卻未見報(bào)道，卵孢金孢藻在我國(guó)的河流、湖泊、水庫、池塘中是否已經(jīng)擴(kuò)散和蔓延也無報(bào)道。在養(yǎng)殖池塘中爆發(fā)水華時(shí)，卵孢金孢藻生境的營(yíng)養(yǎng)、溫度與土著物種的關(guān)系均無相關(guān)的研究。

在藻類調(diào)查工作中，在河南省安陽市區(qū)的易園太極湖養(yǎng)殖池塘中發(fā)現(xiàn)了卵孢金孢藻。為深入了解該種藻類的生態(tài)習(xí)性、生境特點(diǎn)以及在養(yǎng)殖池塘爆發(fā)水華的成因，于2019 年8 月該藻爆發(fā)季節(jié)，拍攝了該藻在池塘中的原色照片，并分析水體的理化因子和藻類的群落結(jié)構(gòu)組成。

1 材料和方法

1.1 樣品采集地

安陽市易園太極湖（113°38'47.72"E，34°46'48.04"N）處于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)的安陽市文峰區(qū)，夏季氣溫在19～30℃之間，年降水量在581.00～693.00 mm 之間。海拔高度64.00 m，為集養(yǎng)殖和景觀為一體的池塘，為相對(duì)獨(dú)立封閉的水生態(tài)系統(tǒng)[28]。池塘用水為深層地下水，砂石底質(zhì)。池塘四周邊坡為水泥基質(zhì)，水深較淺，水面無污染物，水域周圍沒有大型維管束植物的分布。池塘面積為8 831.25 m2，主養(yǎng)錦鯉（Cyprinus carpio）、混養(yǎng)鯽（Carassius auratus）和條（Hemiculter leucisclus）。

1.2 樣品采集及測(cè)定

2019 年8 月和12 月參考《湖泊生態(tài)調(diào)查觀測(cè)與分析》采集太極湖養(yǎng)殖池塘中的藻類[29]。在池塘的南北兩側(cè)設(shè)置采樣點(diǎn)1 和采樣點(diǎn)2 采集浮游藻類及水樣（圖1），用25#浮游生物網(wǎng)采集定性浮游植物，加入2%～4%的酒精或2%～4%的甲醛固定藻類，依據(jù)《中國(guó)淡水藻類志》鑒定種類[30]。定量采集水樣1 L，加入2%～4%的甲醛固定，經(jīng)48 h 的靜置沉降，用虹吸管抽出上清液，留下50.00 mL 左右的水樣，在顯微鏡下0.10 mL 浮游植物計(jì)數(shù)框中計(jì)數(shù)藻類的個(gè)數(shù)。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Sketch map of sampling sites

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定養(yǎng)殖池塘水體的溫度（WT）、電導(dǎo)率（EC）、pH、溶氧（DO）含量。取1 000 mL 水樣，于48 h 內(nèi)參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[31]測(cè)定水體的堿度、可溶性有機(jī)碳（TOC）、可溶性無機(jī)碳（IC）、可溶性總碳（TC）、氨氮、正磷、硝氮、亞硝氮、葉綠素a 等含量。

1.3 藻類形態(tài)觀察和測(cè)量

用尼康E100 光學(xué)顯微鏡分別在400×光鏡和1 000×油鏡下觀察藻類的形態(tài)，利用LIOO 軟件拍照。參照《中國(guó)淡水藻類：系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[32]方法測(cè)量藻類厚壁孢子、營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、異形胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 卵孢金孢藻的特征

卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）屬于藍(lán)藻門（Cyanophyta）、念珠藻科（Nostocaceae）、金孢藻屬（Chrysosporum）[18]。卵孢金孢藻的藻絲為單生，藻絲長(zhǎng)直，顯微鏡下為藍(lán)綠色或者淡紫褐色（圖2-A～C）。卵孢金孢藻的厚壁孢子為圓形或橢圓形，個(gè)體較大，呈藍(lán)綠色或紫褐色，具有油滴，部分藻絲個(gè)體的厚壁孢子外側(cè)有膠被包裹。卵孢金孢藻的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞從兩端到中部大小一致，為藍(lán)綠色或紫褐色。卵孢金孢藻的異形胞形狀不規(guī)則，透明且細(xì)胞體積小，常位于絲狀體端位。

卵孢金孢藻的形態(tài)學(xué)參數(shù)如下:厚壁孢子長(zhǎng)8.00～17.00 μm，平均12.50 μm，寬8.00～16.00 μm，平均12.00 μm；營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞長(zhǎng)3.00～12.00 μm，平均7.50 μm，寬3.00～6.00 μm，平均4.50 μm；異形胞長(zhǎng)3.00～5.00 μm，平均4.00 μm，寬2.00～3.00 μm，平均2.50 μm。本次安陽易園太極湖報(bào)道的卵孢金孢藻與上海滴水湖報(bào)道的卵孢金孢藻都有兩個(gè)厚壁孢子，厚壁孢子沒有固定的位置分布，部分藻株的厚壁孢子處于胞間位（圖2-D），部分藻株的厚壁孢子處于胞端位（圖2-B、圖2-C）。

圖2 卵孢金孢藻的形態(tài)Fig.2 Morphology of bluegreen alga Chrysosporum ovalisporum

2.2 采集地水體理化特性

2019 年8 月，安陽易園太極湖水溫（29.00±0.10）℃，水體電導(dǎo)率為（786.00±2.97）μs/cm，pH（8.14±0.01），溶氧為（7.72±0.01）μmol/L，堿度為（1 053.92±2.84）μmol/L，硬度為（5200.00±2.83）μmol/L，TOC 為（39 050.00±4.24）μg/L，IC 為（8 920.00±3.54）μg/L，TC 為（47 490.00±5.80）μg/L，氨氮含量為（72.53±1.37）μg/L，硝氮含量為（203.39±1.40）μg/L，亞硝氮含量（62.69±0.03）μg/L，正磷含量為（16.71±0.01）μg/L，葉綠素a 含量為（7.34±0.93）μg/L（表1）。池塘水體中氮磷含量、可溶性總碳含量及堿度和pH 均較高，水體偏堿性，電導(dǎo)率較低。

表1 養(yǎng)殖池塘水質(zhì)指標(biāo)濃度值Tab.1 Values of water quality index in aquaculture ponds

按照《GB11607-89 漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[33-35]，太極湖養(yǎng)殖池塘水體沒有異味臭味，水體表面沒有漂浮物。水中氨氮含量高于50.00 μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)，表明池塘水質(zhì)惡化。太極湖養(yǎng)殖池塘水體中硝氮、亞硝氮、正磷和葉綠素a 含量均大于水體富營(yíng)養(yǎng)理化指標(biāo)。

2.3 游藻類群落結(jié)構(gòu)

在太極湖池塘中共計(jì)采集到18 種藻類，屬4門18 屬（表2）,以綠藻門的種類最多，包括小球藻（Chlorella sp.）、卵囊藻（Oocystis sp.）等10 種，占采集藻類總數(shù)的55.56%。藍(lán)藻門藻類有5 種，占總數(shù)的27.78%。本次采集到的藻類的總豐度為404.83×106個(gè)/L，藍(lán)藻門的藻類豐度最大，為217.10×106個(gè)/L，占藻類總豐度的53.63%。池塘中藻類的優(yōu)勢(shì)種主要為針桿藻（Synedra sp.）和平裂藻（Merismopedia sp.）。針桿藻的豐度為1 438.96×105個(gè)/L，占藻類總豐度的35.55%。平裂藻的豐度為1 935.65×105個(gè)/L，占藻類總豐度的47.81%，平裂藻為養(yǎng)殖池塘中最占優(yōu)勢(shì)的種類。卵孢金孢藻的藻絲個(gè)體豐度為193.37×105個(gè)/L，占藻類總豐度的4.78%。

表2 養(yǎng)殖池塘藻類的豐度與生物量Tab.2 Abundance and biomass of different algae in the culture ponds

太極湖采集到藻類的總生物量為145.35×103μg/L，其中以硅藻門藻類生物量占的比重最大，為77.98×103g/L；綠藻門總生物量所占的比例最小，為2.82×103g/L。藍(lán)藻門藻類的總生物量為55.42×103g/L，占藻類總生物量的38.13%，藍(lán)藻門藻類的生物量在藻類總生物量中占優(yōu)勢(shì)。卵孢金孢藻的生物量為54.17×103g/L，占池塘藻類總生物量的37.27%。

3 討論

3.1 卵孢金孢藻的分布特點(diǎn)

據(jù)報(bào)道，卵孢金孢藻水華主要發(fā)生在北緯66°34'和南緯66°34'之間的中低緯度地區(qū)的河流、湖泊以及水庫中[19-24]。2011 年在低緯度地區(qū)的新加坡淡水水庫中發(fā)現(xiàn)了卵孢金孢藻[25]；2016 年在南半球澳大利亞中緯度地區(qū)的墨累河報(bào)道了藍(lán)藻水華[36]。研究顯示：卵孢金孢藻可能隨著氣候變暖向全球擴(kuò)散[37]。2019 年，尚光霞等[38]探究了卵孢金孢藻對(duì)磷的利用和擴(kuò)散機(jī)制以及相關(guān)的生態(tài)學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)卵孢金孢藻在水體中可以合成堿性磷酸酶，水解有機(jī)磷化合物或者直接利用無機(jī)磷，促進(jìn)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)，加快藻細(xì)胞的擴(kuò)散。在緯度為34°46'48.04"N 的安陽池塘采集的卵孢金孢藻，屬于中緯度地區(qū)。

歷年來有關(guān)卵孢金孢藻水華的報(bào)道，集中在河流、湖泊以及水庫，未見在養(yǎng)殖池塘中爆發(fā)水華的報(bào)道。河流、湖泊、水庫生態(tài)系統(tǒng)為開放型水體，而養(yǎng)殖池塘為封閉型水體。上海滴水湖的水主要來源于周圍河流，與外界水域聯(lián)系密切，卵孢金孢藻更易擴(kuò)散和蔓延。與滴水湖不同的是：安陽市易園太極湖為封閉型水體，與外界自然水域無溝通。太極湖主要以養(yǎng)殖淡水魚類和提供景觀效益為主，主養(yǎng)錦鯉、混養(yǎng)鯽和條，水的來源為深層地下水，水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為單一。湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，養(yǎng)殖池塘的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為單一，食物鏈傳遞單一，人為可操縱性強(qiáng)，自我調(diào)節(jié)能力弱，主要依賴于人為干預(yù)。卵孢金孢藻在封閉的池塘中出現(xiàn)的原因尚不明確，可能與人為干預(yù)有關(guān)。

3.2 卵孢金孢藻水華發(fā)生的溫度條件

安陽市夏季較高的氣溫、豐沛的降水以及豐富的地下水資源為卵孢金孢藻的生長(zhǎng)提供了適宜的條件。2019 年8 月夏季，池塘中大量出現(xiàn)了卵孢金孢藻。2019 年12 月，在相同采樣點(diǎn)再次采樣未發(fā)現(xiàn)卵孢金孢藻，冬季池塘中為微囊藻（Microcystis sp.）水華。安陽易園太極湖自8 月采樣到12 月采樣期間并未換水，只在夏季采樣發(fā)現(xiàn)卵孢金孢藻，可能是冬季溫度較低，不適宜卵孢金孢藻的生長(zhǎng)。

據(jù)張瑋[39]研究，水溫是影響卵孢金孢藻生長(zhǎng)的重要因素。水溫在20℃時(shí)上海滴水湖開始檢測(cè)出卵孢金孢藻，水溫低于15℃時(shí)檢測(cè)不出孢子。相關(guān)報(bào)道顯示：在水溫高于22℃時(shí)卵孢金孢藻有爆發(fā)水華的可能，西班牙[23]、澳大利亞墨累河[36]以及中國(guó)上海滴水湖[39]等地的卵孢金孢藻均出現(xiàn)在夏季高溫季節(jié)。在安陽易園太極湖爆發(fā)卵孢金孢藻水華時(shí)正值夏季，水溫為（29.00±0.10）℃。

3.3 卵孢金孢藻的營(yíng)養(yǎng)條件

張瑋[39]研究表明：當(dāng)?shù)⒘椎臐舛冗_(dá)到1.20 mg/L和0.05 mg/L 時(shí)，二者不再是影響卵孢金孢藻種群變動(dòng)的限制性因子。王夢(mèng)夢(mèng)等[40]報(bào)道了營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度對(duì)卵孢金孢藻生長(zhǎng)的影響，在總氮濃度1 200.00 μg/L、總磷濃度80.00 μg/L 的水體中成倍添加氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽，可以促進(jìn)卵孢金孢藻生長(zhǎng)，但是小型綠藻的生長(zhǎng)速率比卵孢金孢藻快。2019 年8 月，太極湖養(yǎng)殖池塘卵孢金孢藻生長(zhǎng)的pH 為（8.14±0.01），氨氮濃度為（72.53±1.37）μg/L，硝氮濃度為（203.39±1.40）μg/L，亞硝氮濃度為（62.69±0.03）μg/L，正磷濃度為（16.71±0.01）μg/L。Jensen 等[41]發(fā)現(xiàn)，水體總氮濃度小于250.00 μg/L 時(shí)，綠藻豐度較低，固氮藍(lán)藻占優(yōu)勢(shì)。在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中，總氮濃度低于113.00 μg/L 時(shí)，綠藻豐度低，藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)種[42]。本研究中，太極湖養(yǎng)殖池塘藻類的總生物量為145.35×103μg/L，總豐度為404.83×106個(gè)/L，其中綠藻門的豐度為235.58×105個(gè)/L，占池塘藻類總豐度的5.82%，綠藻門的豐度并不占優(yōu)勢(shì)。藍(lán)藻門的藻類豐度為217.10×106個(gè)/L，占藻類總豐度的53.63%，藍(lán)藻門的藻類豐度占優(yōu)勢(shì)。

太極湖養(yǎng)殖水體氮、磷含量和葉綠素a 濃度均超出《GB11607-89 漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[33]。根據(jù)《GB11607-89 漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，葉綠素a 的含量大于10 μg/L 為富營(yíng)養(yǎng)型[33]。本次安陽易園太極湖養(yǎng)殖池塘藻類的總生物量為145.35×103μg/L，葉綠素a 的濃度為（277.34±0.93）μg/L，水體處于富營(yíng)養(yǎng)化。根據(jù)《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》的優(yōu)勢(shì)種評(píng)價(jià)法，太極湖養(yǎng)殖池塘的優(yōu)勢(shì)種類為藍(lán)藻門中的平裂藻以及硅藻門的針桿藻，是富營(yíng)養(yǎng)化的優(yōu)勢(shì)種[43]。浮游植物豐度在富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)中應(yīng)用廣泛[44,45]。太極湖池塘浮游植物豐度為404.83×106個(gè)/L，浮游植物豐度大于10.00×105個(gè)/L，水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[46]。綜合易園太極湖水體的理化性質(zhì)以及采樣季節(jié)判斷，夏季養(yǎng)殖池塘水溫高，水體富營(yíng)養(yǎng)化，為卵孢金孢藻提供了適宜的生長(zhǎng)條件，可能是其在該水體中發(fā)生水華的原因之一。

3.4 防控卵孢金孢藻水華形成的建議

魚類在太極湖養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，但是，錦鯉、鯽和條為雜食性魚類，在水生態(tài)系統(tǒng)中無法有效控制水華藍(lán)藻?？梢哉{(diào)整魚類群體結(jié)構(gòu)，放養(yǎng)一定比例的鰱、鳙（Aristichthys nobilis）來調(diào)控水華藍(lán)藻[47,48]。

采用鰱、鳙來防控水華藍(lán)藻已有成功案例。2006 年，賈亞梅[49]在江蘇苗家河投放鰱、鳙總密度在40.00 g/m3時(shí)，浮游植物豐度變小。胡忠軍等[50]在千島湖沿岸池塘投放不同密度的鰱，浮游植物總豐度和藍(lán)藻總豐度都明顯降低。張瑋等[39]研究顯示：6.00 g/L 以及8.00 g/L 濃度的蟛蜞菊（Wedelia chinensis）水提液可抑制卵孢金孢藻生長(zhǎng)或使卵孢金孢藻死亡，有效防控卵孢金孢藻藍(lán)藻水華。

3.5 結(jié)論

本次在河南省各地市的215 個(gè)不同養(yǎng)殖種類的池塘藻類監(jiān)測(cè)中，在安陽市易園太極湖發(fā)現(xiàn)卵孢金孢藻，證實(shí)了其在河南省內(nèi)的分布，但并非養(yǎng)殖池塘中的廣布種類。卵孢金孢藻藍(lán)綠色或者淡紫褐色，藻絲長(zhǎng)直，個(gè)體較大，直觀反映了卵孢金孢藻在養(yǎng)殖池塘中的形態(tài)和顏色。卵孢金孢藻水華在夏季高溫季節(jié)發(fā)生在富營(yíng)養(yǎng)化的養(yǎng)殖池塘中。水華爆發(fā)期間，卵孢金孢藻的生物量占池塘藻類總生物量的37.27%，僅次于針桿藻（Synedra sp.）。有關(guān)卵孢金孢藻的擴(kuò)散機(jī)制，在養(yǎng)殖池塘中出現(xiàn)的原因等有待進(jìn)一步的研究。對(duì)卵孢金孢藻的發(fā)生機(jī)理，是否產(chǎn)生藍(lán)藻毒素，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)是否有危害，對(duì)養(yǎng)殖池塘經(jīng)濟(jì)效益的損害以及如何進(jìn)行有效的防控，需進(jìn)一步的探究。