洱海治理中水體透光性的季節(jié)變化及其影響因素分析

云南省生態(tài)環(huán)境廳駐大理州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 寸曉丹

洱海是云南第二大高原湖泊，位于大理白族自治州境內(nèi)，跨大理市和洱源縣，是大理地區(qū)生活、灌溉和工業(yè)用水的主要來源。1990年以前，洱海水質(zhì)良好，水生生物豐富;2000年以來，隨著洱海流域人類活動干擾的不斷加劇，水生植被大量衰退，洱海水質(zhì)變差，富營養(yǎng)化呈逐漸增加趨勢。目前，洱海已由草型湖泊逐步轉(zhuǎn)向草—藻共存型湖泊。研究表明，恢復(fù)和改善沉水植物群落可能會提高洱海水質(zhì)，而水下良好的光照環(huán)境是沉水植物恢復(fù)的必要條件。因此，了解水體的光學(xué)特性及其影響因子，有助于尋求改善水下光照條件的有效措施。

一、材料與方法

（一）采樣時間及站位

根據(jù)洱海湖區(qū)的水文環(huán)境和沉水植物分布狀況，設(shè)置36個采樣點(圖1)。分別于2020年4月、7月、11月和2021年1月對洱海36個采樣點進行了光學(xué)衰減系數(shù)(K)、透明度(SD)和固態(tài)懸浮物濁度(Turb)的監(jiān)測，并采集混合水樣測定葉綠素a(Chl-a)含量。在36個固定采樣點中，10個點有大量沉水植物，點位分別為 1、2、4、5、7、8、10、11、13、14，其余26個點全無沉水植物(圖1)。

圖1 洱海采樣點分布

（二）測定方法

光合有效輻射(PAR)總量采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的水下光量子儀(Li-1400)進行測定。為減小太陽高度角變化對水下光譜測量結(jié)果的影響，測量時間集中在9:30—14:30，觀測期間天氣晴朗。在有沉水植物的點位，分別在水下0、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50m共 7層測定PAR強度，每個點水深均大于2.5m;無沉水植物的點位，分別在水下0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m共7層測定PAR強度，每個點水深均大于4.5m。每層記錄5個數(shù)據(jù)。透明度用直徑30cm的黑白塞氏盤進行現(xiàn)場測定。葉綠素a采用分光光度計法測定。固態(tài)懸浮物濁度采用美國Compbell公司的光學(xué)后向散射濁度計(OBS-3A)測定。

二、結(jié)果與分析

水體光學(xué)特性指標(biāo)的季節(jié)變化：

全湖光學(xué)衰減系數(shù)(圖2—A)季節(jié)變規(guī)律為春季(0.59m-1)<冬季(0.68m-1)<秋季(0.95m-1)<夏季(1.05m-1)。K值在春季最小，顯著低于夏季、秋季和全年(P<0.05)，其變化范圍為0.42—0.75m-1，平均值約為0.59m-1；K值在夏季最大，顯著高于春季、冬季和全年(P<0.05)，其變化范圍為0.75-1.40m-1，平均值約為1.05m-1；K值在秋季和夏季沒有顯著差異(P>0.05)，冬季和春季沒有顯著差異(P>0.05)；從全年來看，光學(xué)衰減系數(shù)(K)變化范圍較大，最小值為0.42m-1，最大值為1.45m-1。

全湖透明度(圖2)季節(jié)變規(guī)律為夏季(1.86m)<秋季(2.28m)<春季(3.00m)<冬季(3.07m)。SD值在春季和冬季沒有顯著差異(P>0.05);SD值在夏季最低，顯著低于春季、冬季和全年(P<0.05)，其變化范圍為1.30—2.40m，平均值約為1.86m。SD值在秋季和夏季沒有顯著差異(P>0.05);SD值在冬季最高，顯著高于夏季、秋季和全年(P<0.05)，其變化范圍為2.10—4.50m，平均值約為3.07m。從全年來看，SD值變化范圍較大，最小值為1.30m，最大值為4.50m。

圖2 不同季節(jié)洱海水體的光學(xué)衰減系數(shù)、透明度、葉綠素a和濁度箱線圖

實線的上下端代表最大值和最小值;矩形的上下端代表上四分位數(shù)和下四分位數(shù);中間橫線為中位線;圖中字母表示TukeyLSD多重比較檢驗結(jié)果，字母不同表示差異顯著(P<0.05)。全湖葉綠素a(圖2-C)季節(jié)變規(guī)律是春季(5.24μg/L)<冬季 (5.49μg/L)<秋季 (12.33μg/L)<夏季(14.22μg/L)。Chl-a值在春季最低，顯著低于夏季、秋季和全年(P<0.05)，其變化范圍為2.79—7.25μg/L，平均值約為5.24μg/L;Chl-a值在夏季最高，顯著高于春季、冬季和全年(P<0.05)，其變化范圍為4.46—20.65μg/L，平均值約為14.42μg/L。Chl-a值秋季和夏季沒有顯著差異(P>0.05)，冬季和春季沒有顯著差異(P>0.05)。從全年看，Chl-a值變化范圍較大，最小值為1.67μg/L，最大值為22.88μg/L。

三、討論

本研究發(fā)現(xiàn)，洱海沉水植物區(qū)的水體濁度顯著低于無沉水植物區(qū)，這與龐翠超等(2014)室內(nèi)實驗結(jié)果一致。沉水植物能夠減緩風(fēng)浪﹑固定底泥、抑制和吸附懸浮物，從而能夠顯著降低水體濁度。水體透明度與太陽輻射、湖水理化性質(zhì)、懸浮物組成和含量以及天氣狀況等密切相關(guān)(張曉晶等，2009)，沉水植物有利于提高透明度(劉健康，2002)。本研究中，洱海沉水植物區(qū)透明度與無沉水植物區(qū)相比提高不顯著;而雷澤湘等(2006)研究表明，太湖沉水植物能夠顯著提高水體透明度;可能是因為洱海最北面水生植物覆蓋較密，人為測量誤差較大。葉綠素a主要反映浮游植物現(xiàn)存量(Reynolds，2009)，沉水植物能夠抑制浮游藻類的生長(張庭延等，2007)。本研究發(fā)現(xiàn)，洱海沉水植物區(qū)葉綠素a含量與無沉水植物區(qū)相比，降低作用不顯著，這是因為洱海主風(fēng)為南風(fēng)(趙海超等，2011)，使湖泊水體向北(沉水植物實驗區(qū))涌動，導(dǎo)致藻類聚集，葉綠素a含量相對于其他沉水植物區(qū)域較高。

四、結(jié)語

考慮到沉水植物對于減緩風(fēng)浪、固定底泥、改善水下光照條件、抑制藻類生長具有重要作用，可通過人工攔截或增加濕地植物的多樣性，以減小風(fēng)浪對淺水區(qū)或岸邊底泥的攪動，同時修復(fù)湖濱帶并加強管理，減少入湖泥沙和水中懸浮顆粒物，提高水體透明度，有效改善水下光場，在一定程度上可以恢復(fù)沉水植物并改善水環(huán)境，進一步促進水體的良性循環(huán)。