云南省阳宗海湖心浮游藻类分布与环境因子的变化

贺克雕

(云南省水文水资源局,云南昆明650106)

云南省阳宗海湖心浮游藻类分布与环境因子的变化

贺克雕

(云南省水文水资源局,云南昆明650106)

在对阳宗海湖心浮游藻类进行19次定性、定量采样的基础上,分析了藻类组成及优势种,共观察到藻类8门67属;研究了藻细胞密度的变化及其与总磷、总氮、叶绿素a的关系,探索了阳宗海湖心全年的优势种——蓝藻细胞密度与TN/TP的变化。

藻类分布;藻细胞密度;环境因子;阳宗海湖心

水体富营养化已经成为当今全球性的水域环境污染问题,欧洲、美洲、北美洲和南美洲分别有53%、28%、48%和41%的湖泊存在不同程度富营养化,而亚太地区50%以上湖泊富营养化,我国60%以上湖泊处于富营养化状态[1],比较突出的有云南滇池、江苏太湖和安徽巢湖等。水体富营养化的危害日益突出,给经济和社会发展、环境保护和人们健康带来越来越大的威胁和危害,其中,主要表现在对饮用水及其水资源质量的影响、对旅游景观的破坏和对渔业的影响等。目前,对云南滇池、洱海等高原湖泊藻类研究的报道已越来越多,尚未见对阳宗海藻类研究的报道。

阳宗海是云南省九大高原湖泊之一,位于昆明市东南部,距昆明市区约40km,湖泊及汇水区分属昆明市的宜良县、呈贡县和玉溪市的澄江县,集水面积为192km2,湖面面积31km2,总蓄水量6.04亿m3,是云南省第三大深水湖泊。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

定性标本用25#浮游生物网捞取,现场加鲁哥试液(40g碘溶于含碘化钾60g的1000ml水溶液中)进行固定。定量标本采用有机玻璃采样器采集,取1L样品装入样品瓶内,加入15ml鲁哥试液固定。

从野外采集并经固定的水样,带回实验室后静置沉降24h后,用虹吸管小心抽掉上清液,余下20～25ml沉淀物转入30ml定量瓶中,用上清液少许冲洗容器几次,将冲洗液转入30ml定量瓶中,混匀后作镜检计数。

1.2 测定方法

藻细胞密度用面积20×20mm、计数体积0.1ml的浮游植物计数板在光学显微镜(Leica DM1000)下测定,每个样品计数两片取其平均值,两次计数结果相差15%以上则进行第三片计数,取其中个数相近两片的平均值。总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB11894-1989)测定,总磷采用钼酸铵分光光度法测定(GB11893-1989)[2],叶绿素a含量采用丙酮抽提,分光光度法(SL88-1994)测定。

2 结果与分析

2.1 种类组成及优势种

2008年6 月至2009年12月,共观察到藻类8门67属,其中,蓝藻门11属,绿藻门33属,硅藻门9属,隐藻门1属,裸藻门5属,黄藻门1属,金藻门4属,甲藻门3属。以绿藻门的属数最多,其次是蓝藻门,硅藻位于第三位。金藻门在2008年出现较多,2009年则很少出现。

终年常见并形成优势种的有:微囊藻(Micro2 cystis Kütz)、鱼腥藻(Anabaena)、束丝藻(Apha2 nizomenon)、尖头藻(Raphidiopsis)、直链藻(Melosira)、脆杆藻(Fragilaria)、栅藻(Scenedes2 mus)、空星藻(Coelastrum)。

阳宗海湖心以蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻居多,裸藻、甲藻、金藻、黄藻比例较低,不同季节在种类组成上有所差异。由图1可见,阳宗海湖心优势种群以蓝藻门为主,最高比例达97.5%,绿藻门仅在少数采样时间占较大比例,硅藻门所占比例最高值仅为30%左右。这是因为某些水华蓝藻具有高效吸收利用外源无机碳的功能,能够在所栖息的水环境中最大限度地竞争利用有限无机碳源,以保持其持续稳定的生长、繁殖;另一方面,蓝藻对氮、磷的亲合力高于其他浮游藻类[3],因而它们能够在氮、磷限制的环境下良好生长和繁殖,这是其重要的营养竞争优势之一。

2.2 湖泊藻细胞密度与环境因子的变化

孔繁翔等[4]通过对太湖蓝藻多年的研究,提出了水华的形成可以分为休眠、复苏、生物量增加(生长)、上浮及聚集等4个阶段。阳宗海湖心藻细胞密度的变化过程为春季休眠、夏季复苏、秋冬季节增长,冬季藻细胞密度相对更高可能是由于阳宗海在枯期蓄水、无出流,而使湖泊水流速度减缓、营养物质滞留时间增长[5],加之所处地理位置和特定生境条件的差异,给藻类生长提供了物质基础。

藻细胞密度于2008年12月达到最高值,2009年9月后,藻细胞密度超出2008年总体水平,10月出现最高值。藻细胞密度在192.00～7598.99万个/L,年平均值为1519.23万个/L,最小值与最大值差距甚大,全年处于中营养状态。

2.2.1 藻细胞密度与总磷、总氮

氮、磷是藻类繁殖所需的各种成分中的限制性因素,水体中氮、磷含量的高低与水体富营养化程度有密切的关系。一般认为[6],高氮、磷含量是蓝藻水华发生的主要营养物质基础。

阳宗海湖心藻细胞密度与总磷、总氮的单峰变化规律基本一致,与总氮变化规律更加接近,这可能是因为部分蓝藻具有固氮能力,如鱼腥藻、束丝藻等[7]蓝藻,它们利用其藻丝体所特有的异形胞,将大气中游离氮固定为藻细胞可利用的氮源,供给藻细胞生长和繁殖。藻细胞密度与总磷、总氮的变化见图2、图3。

2.2.2 藻细胞密度与叶绿素a

叶绿素a质量浓度的高低与水体藻类的种类、数量等密切相关[8],也与水环境质量有关,是水体理化性质动态变化的综合反映指标之一,是藻类生物量大小的重要标志[9],是表征浮游植物现存量的重要指标[10,11]。由图4可见,叶绿素a出现峰值时,藻细胞密度也出现对应的峰值,体现了藻类的繁殖及增长与叶绿素a关系密切,且变化规律相同。

2.3 蓝藻细胞密度与N/P

蓝藻是阳宗海湖心全年的主要优势种,所占比例大多在70%以上,蓝藻细胞密度的变化决定了湖泊总藻细胞密度的数值变化。有研究[3]表明,决定蓝藻水华发生的营养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,一些蓝藻具有储藏磷的能力也使它们比其它藻类有较强的生态竞争优势。

N/P在一定范围内能制约藻类生长,是群落结构改变的重要诱因[10]。由图5可见,TN/TP越低,蓝藻细胞密度越大,TN/TP越高,蓝藻细胞密度越小。这与刘建康等[12]的报道相一致。除了氮、磷浓度对蓝藻水华发生起决定性的作用外,较低的氮、磷比更有利于水华蓝藻的生长和繁殖。

3 结论

(1)2008年6月至2009年12月,阳宗海湖心共有藻类8门67属;组成特点以蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻为主,主要以蓝藻门为优势种群;蓝藻相对数量丰度高达97.5%,硅藻门最高比例仅在30%左右。

(2)阳宗海湖心藻细胞密度的变化过程为春季休眠、夏季复苏、秋冬季节增长,冬季藻细胞密度相对更高;藻细胞密度年平均值为1519.23万个/L,最小值与最大值差距甚大。

(3)藻细胞密度与总磷、总氮的单峰变化规律基本一致,与总氮变化规律更加接近;叶绿素a质量浓度的高低是藻类生物量大小的重要标志,藻类的繁殖及增长与叶绿素a关系密切,且变化规律相同。

(4)TN/TP对阳宗海湖心的主要优势种——蓝藻的生长与繁殖起着决定性的作用,TN/TP越低,蓝藻细胞密度越大,较低的氮、磷比更有利于水华蓝藻的生长和繁殖。

[1]李效宇.微囊藻毒素及其毒理学研究[M].北京:科学出版社,2007.

[2]水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[3]刘永定,范晓,胡征宇.中国藻类学研究[M].武汉:武汉出版社,2001.

[4]孔繁翔,高光.大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J].生态学报,2005,25(3).

[5]杨霞,刘德富,杨正健.三峡水库香溪河库湾春季水华暴发藻类种源研究[J].生态环境学报,2009,18(6).

[6]刘永定,范晓,胡征宇.中国藻类学研究[M].武汉:武汉出版社,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]张瑜斌,章洁香,张才学,等.赤潮多发区深圳湾叶绿素a的时空分布及其影响因素[J].生态环境学报,2009,18(5).

[10]刘佳,黄清辉,李建华.崇明北湖叶绿素a浓度与环境因子的GAM回归分析[J].中国环境科学,2009,29(12).

[11]郭长城,李鑫,胡洪营.芦苇生物活性组分对小球藻生长的促进效应[J].中国环境科学,2009,29(11).

[12]刘建康,谢平.揭开武汉东湖蓝藻水华消失之谜[J].长江流域资源与环境,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