星云湖藻量昼夜变化节律及垂直分布初步研究

刘绍俊，艾德平，祁云宽，刘宇，刘红，李荫玺

（玉溪市环境科学研究所，云南玉溪653100）

星云湖藻量昼夜变化节律及垂直分布初步研究

刘绍俊，艾德平，祁云宽，刘宇，刘红，李荫玺

（玉溪市环境科学研究所，云南玉溪653100）

星云湖是典型的蓝藻型富营养化湖泊，为了解星云湖藻量昼夜变化节律及垂直分布情况，2013年8月29日—30日，每隔2h对星云湖藻类进行分层采样，分析了各样品叶绿素a含量和藻类密度。结果表明：同一时间点下，各层藻量参差不齐，24h内各层藻量随时间推移起伏变化，上层藻量昼夜变化曲线呈典型的双峰型，峰值分别出现在14时和2时左右；上层藻量变化与水温呈显著正相关，白天藻类主要分布于水体上层（叶绿素a含量和藻类密度分别为180.43±24.38mg／m3和46670.2±6631.9×104cells／L），夜晚上层藻量明显下降（叶绿素a含量和藻类密度分别为156.81±14.67mg／m3和40154.4±7694.6×104cells／L）；夜晚，各层水体藻量虽然起伏变化，但总体上，方差分析表明各层藻量无显著差异。

星云湖；藻类；昼夜变化节律；垂直分布

浮游藻类是水体初级生产力的主要承担者，浮游藻类的昼夜变化节律及垂直移位状况决定了水体初级生产力的日变化，在湖泊藻类的调查研究中具有非常重要的作用［1］。多年来，国内专家学者对湖泊藻类种群结构、时空分布及其影响因子等方面进行了全面的研究［2-6］，但浮游藻类昼夜变化节律及垂直移位这方面的研究报导还相对较少［1，7］。

星云湖是云南省九大高原湖泊之一，位于玉溪市江川县境内。根据玉溪市环境监测站多年监测，星云湖2000年少部分湖湾开始出现蓝藻水华，2002年后，整个湖面每年都会出现水华现象，且程度不断加重，2012年以来，水质已重度富营养化，微囊藻属是目前该水体的绝对优势种群。本文对星云湖藻量昼夜变化节律及垂直移位进行初步调查研究，以期为星云湖富营养化治理及除藻工作提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 样点设置

2013年8月29日—30日，对星云湖藻量昼夜变化及垂直分布进行调查采样分析。由于星云湖常年盛行西南风，造成藻类大量在北部湖湾堆积，因此采样点选为湖区北部湖湾距西岸400m左右处（102°47′03″E、24°22′27″N）。

本次调查为全天24h采样，每隔2h采样1次，于8月29日上午10时开始第1次采样，8月30日上午8时结束，共12次采样。同时，采样分上层（水面下0.5m处）、中层（水面下3m处）、下层（水面下5m处）三个层次进行。

1.2 样品采集及分析

用塞氏盘测定水体透明度，有机玻璃采水器采集水样，记录当时气温和水温，各样点各次采集水样2000mL，取其中1000mL样品，立即加入15mL鲁哥氏液固定，作为浮游藻类定量分析样品，其余水样用于叶绿素a含量分析测试。浮游植物鉴定参考 《淡水浮游生物研究方法》［8］、《中国内陆水域常见浮游植物图谱》［9］等，叶绿素a含量分析参考《水和废水监测分析方法》（第四版）［10］。

1.3 数据分析

用Excell2003和SPSS 13.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 样品中藻类种类组成及优势种群

对采集的藻类定量样品进行鉴定分类计数，本次调查所采集到的浮游藻类包括5门16属，其中蓝藻门4属，分别为微囊藻属、鱼腥藻属、色球藻属和蓝纤维藻属；绿藻门8属，分别为栅藻属、卵囊藻属、并联藻属、盘星藻属、顶棘藻属、角星鼓藻属、十字藻属和四角藻属；硅藻门2属，分别为小环藻属和直链藻属；隐藻门1属，隐藻属；甲藻门1属，角甲藻属。根据藻类细胞计数，样品藻类总密度为28846.0×104～56825.5×104cells／L，其中微囊藻属密度为28525.0×104～56425.0× 104cells／L，微囊藻属优势度高达99%以上。

2.2 上层湖水藻量的昼夜变化

分析测定了星云湖上层水中叶绿素a含量和藻类密度，结果表明：星云湖上层湖水叶绿素a和藻类密度昼夜变化呈典型的双峰型 （图1和图2）。结合采样当天24h气温和各层水温变化情况 （图3）分析，从上午10时开始，上层湖水藻量随光照增强以及上层水温升高而逐渐增加，下午14时上层水温 （28℃）达全天最高，藻量也随之出现峰值，此时叶绿素a含量为215.87mg／m3，藻类密度为56825.5×104cells／L，为全天藻量最大值；而后，上层水温和藻量持续下降，晚上8时，上层湖水藻量出现谷值，叶绿素a含量为149.09 mg／m3，藻类密度为29448.0×104cells／L；此后，上层水温维持一定的稳定后持续下降，而藻类密度在晚上24时达第二次峰值，密度为51033.5×104cells／L，叶绿素a含量在次日凌晨2时达第二次峰值，为176.06 mg／m3；之后，藻量下降，叶绿素a含量和藻类密度分别在凌晨4时和6时出现谷值，谷值过后，藻量又一次增加。

对星云湖24h上层藻量变化与上层水温的关系进行了Pearson相关分析，结果表明：星云湖上层叶绿素a含量与水温变化呈极显著相关（P＜0.01），Pearson相关系数为0.810；藻类密度与水温变化呈显著相关（P＜0.05），Pearson相关系数为0.629。

2.3 藻量昼夜变化中的垂直移位

对比各水层藻量数值来看（图1和图2），24h内不同层次水深出现藻量峰值的时间有所区别，同一时间点下，各层次藻量相互参差，即上层藻量多则中下层较少，就叶绿素a含量来说，14时：上层＞中层＞下层；20时：下层＞上层＞中层；24时：中层＞上层＞下层。

夜晚，浮游藻类出现下沉，22时至次日凌晨4时，中下层藻类密度总体上呈增加趋势，与白天其它时间点相比，基本维持在较高水平，而上层藻类密度在此过程中有升有降 （图2）。凌晨4时，藻类密度中层＞下层＞上层；6时，中层＞上层＞下层；8时，上层＞下层＞中层，上述现象显示了星云湖藻量随时间的垂直移位过程，即时空变化。

对星云湖昼夜各层水深藻量进行方差分析（表1），结果表明：白天藻类主要分布于水体上层，上层藻量显著性高于下层藻量；而夜晚上层藻量较白天相比有所降低，夜晚上中下三层藻量总体上无显著性差异。

表1 星云湖昼夜各层水深藻量方差分析

3 讨论

一般认为，温度、光照、营养盐和风浪等影响着浮游植物的时空分布［1-3，11］，本研究中，上层藻量随光照和温度的增加而增加，这是因为白天光照下，藻类进行光合作用以维持自身生存，因此表现出大量上浮。在一定光照和温度范围内，提高温度可促进光合作用的进行，根据采样记录，白天上层水温较中下层要稍高，加上采样点透明度为45cm左右，光照范围基本限于水体表层，上层水体有利于光合作用的进行，藻类因为受光照和温度的影响，出现了白天上层藻量显著大于下层的状况。而夜晚光照停止，上层水温有所下降，藻类也随之下沉，夜晚上层平均藻量较白天有所减少，同时，夜晚上中下三层平均藻量无明显差异性，这可能是由藻类自身生理悬浮特性以及采样当晚起风降雨天气变化等共同影响的结果。

藻类昼夜变化曲线类型在一定程度上取决于日照强弱程度和水层深浅，同时优势种成分也是决定曲线类型的重要因素［1］。项斯端等［1］对杭州西湖藻量的昼夜变化进行了两次调查，期间西湖浮游藻类以拉氏拟鱼腥藻、螺纽鞘丝藻和平裂藻属多种等占优势，结果表明，近表层藻量昼夜变化呈规则或不规则的双峰曲线，峰值分别出现在日出及日落后2小时左右，本研究中，星云湖藻类以微囊藻属占绝对优势，上层藻量昼夜变化为双峰型，且14时才出现第一次峰值，这一方面可能是因为采样当天为多云天气，日照时间较短，强度也相对较弱，因此光合作用在某种程度上可能更取决于温度的变化，所以当上层水温达到最高 （该值应当处于星云湖藻类最适生长温度范围内）时，上层藻量才达到最大，另一方面可能与藻类优势种成分有关。

4 结论

星云湖藻类昼夜节律及垂直分布主要受温度、光照和风力等外界条件以及自身悬浮机制的调控作用影响，主要表现为以下几点：

（1）上层藻量昼夜变化呈典型的双峰曲线，峰值分别出现于14时和2时左右，全天藻量最大值为14时，叶绿素a含量和藻类密度分别为215.87mg／m3和56825.5×104cells／L；

（2）白天藻类主要分布于水体上层，叶绿素a为180.43±24.38mg／m3，藻类密度46670.2± 6631.9×104cells／L；夜晚上层水体藻量下降，叶绿素a和藻类密度分别为156.81±14.67mg／m3和40154.4±7694.6×104cells／L；

（3）夜晚上中下各层水体藻量起伏变化，综合各时间点情况来看，各水层平均藻量无显著差异。

［1］项斯端，陆公让.蓝藻型富营养湖泊藻量的昼夜变化节律［J］.水生生物学报，1992，16（2）：125-132.

［2］潘继征，熊飞，李文朝，等.抚仙湖浮游植物群落结构、分布及其影响影子［J］.生态学报，2009，29（10）：5376-5385.

［3］万能，宋立荣，王若南，等.滇池藻类生物量时空分布及其影响因子［J］.水生生物学报，2008，32（2）：184-188.

［4］张婷，马行厚，王桂苹，等.鄱阳湖国家级自然保护区浮游生物群落结构及空间分布［J］.水生生物学报，2014，38（1）：158-165.

［5］李德亮，张婷，肖调义，等.大通湖浮游植物群落结构及其与环境因子关系［J］.应用生态学报，2012，23（8）：2107 -2113.

［6］邓建明，蔡永久，陈宇炜，等.洪湖浮游植物群落结构及其与环境因子的关系［J］.湖泊科学，2010，22（1）：70-78.

［7］中国科学院南京地理与湖泊研究所.抚仙湖 ［M］.北京：海洋出版社，1990：273-277.

［8］章宗涉，黄祥飞.淡水浮游生物研究方法［M］.北京：科学出版社，1991.

［9］水利部水文局，长江流域水环境监测中心，等.中国内陆水域常见藻类图谱［M］.武汉：长江出版社，2012.

［10］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，2002：722-724.

［11］朱永春，蔡启铭.风场对藻类在太湖中迁移影响的动力学研究［J］.湖泊科学，1997，9（2）：152-158.

Prelim inary Study on Diurnal Rhythm and Vertical Distribution of the Algae Biomass in Xingyun Lake

LIU Shao-jun，AIDe-ping，QIYun-kuan，LIU Yu，LIU Hong，LIYin-xi
（Yuxi Institute of Environmental Science，Yuxi Yunnan 653100，China）

XingyunLake is a typical eutrophication lake which gives priority to cyanobacteria.In order to find out the diurnal periodicity and vertical distribution of algae biomass in XingyunLake，the algae samples in each layer were collected every two hours from August29 to 30 in 2013.Then the chlorophyll-a content and algae density of each sample were tested.The results showed that the algae biomass in each layerwas uneven at the same time.The algae biomass in different layerswas various as the time changed.A typical bimodal type curve of the diurnal periodicity of the algae biomasswas found in the upperwater，and the peaks appeared at fourteen o＇clock and two o'clock respectively.There was a significant positive correlation between the algae biomass and the upper water temperature.In the daytime，the algaemainly stayed in the upper water，where the chlorophyll-a content and algae density were 180.43±24.38mg／m3and 46670.2±6631.9×104cells／L respectively.In the night，the upper water's algae amount decreased，where the chlorophyll-a content and algae density were 56.81±14.67mg／m3and 40154.4±7694.6×104cells／L respectively.The algae biomass also changed at different depths in the night.However，on the whole，variance analysis showed that there was no significant difference during the algae biomass of each layer.

Xingyun Lake；algae；diurnal rhythm；vertical distribution

X52

A

1673-9655（2015）05-0001-04

2015-03-19